环境空气质量臭氧浓度与气象条件相关性研究

王国强

（渭南市环境保护监测站 陕西渭南 714000）

某市地处西部内陆地区，属暖温带半湿润半干旱季风气候，冬季严寒，夏季高温。年日照时数2009h~2528.1h，年均气温11.5℃~13.6℃。机动车保有量77万辆（含摩托车）。中心城市建成区面积40km2，人口40余万人。

1 数据来源、监测方法与质量保证

环境空气质量自动监测设三个控制站点，24小时监测PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3和 CO六个指标，2014年 1～5月未发生 O3～8h污染，2014年6月相继有14天首要污染物为O3-8h，其中7天O3-8h出现超过二级标准160ug/m3现象，7月17天首要污染物为O3-8h，未出现超标现象，6月数据较为典型。

NO2、CO和O3监测分别使用美国API公司的T200、T300、T400仪器，分析方法依次为化学发光法、非分散红外吸收法和紫外荧光法。动态校准仪和零气发生器为杭州聚光公司的AQMS-200和AQMS-100型仪器。

对三个控制点监测仪器的运维及质量控制按照日监视、周巡检要求进行。6月每个点共进行4次巡检，在上午臭氧浓度较低时进行仪器的校零、校标，仪器响应时间最长4min达到设定浓度90%以上，更换进气口颗粒物过滤膜3次。动态校准仪进行流量校准3次，符合质控要求。

气象参数日最高气温（℃）、气压（hPa）、风速（m/s）、相对湿度（%）、能见度（km）由当地气象部门提供。

2 数据分析结果与讨论

2.1 三个控制点日最大O3-1h浓度值出现时间段统计

根据6月三个控制点日最大O3-1h浓度值数据（见表1），日最大O3-1h浓度值在不同时段出现相同值重复计算，显示日最大O3-1h浓度值各个点位出现时段基本一致，最早在12:00即出现，最晚在19:00出现，集中出现在15:00~18:00之间，频率占到最大值的80%。

表1 三个控制点日最大O3-1h浓度值出现时间段统计

2.2 三个控制点日最大O3-8h浓度变化

日报社6月5日、6月10日，体育馆6月6日、6月26日，高新一小6月1日、6月9日、6月23日子站日最大O3-8h浓度值为无效数据，未参与统计（见图1）。

三个控制点日最大O3-8h浓度曲线基本吻合，走势一致。反映出O3-8h浓度为全市区域上升，非某一点位异常升高。说明O3污染全部加重。

图1 三个控制点日最大O3-8h浓度变化趋势

2.3 O3及其前体物质NO2、CO浓度的变化

O3-8h、NO2浓度单位为μg/m3,CO单位为mg/m3,图2为显示曲线趋势,作图时NO2数值按扩大2倍计算，CO数值按扩大100倍计算。

O3-8h、NO2、CO浓度走势基本一致，O3-8h和NO2浓度相关系数0.441，属于低相关；O3-8h和CO浓度相关系数-0.065，相关成程度较弱。2

图2 日最大O3－8h浓度平均值与N O2、CO日均值关系

.4 日最大O3-8h浓度与最高气温关系

O3-8h浓度单位为μg/m3,日最高气温单位为℃,图3为显示曲线趋势,作图时日最高气温数值按扩大10倍计算。

O3-8h浓度与最高气温走势基本一致，相关系数0.575，属于中度相关。

图3 日最大O3-8h浓度平均值与最高气温关系

2.5 日最大O3-8h浓度与相对湿度关系

O3-8h浓度单位为μg/m3,相对湿度单位为%。

O3-8h浓度与相对湿度曲线走势明显负相关，相关系数-0.790，属于中度相关。

2.6 日最大O3-8h浓度与能见度关系

O3-8h浓度单位为μg/m3,能见度单位为km,图5为显示曲线趋势,作图时能见度数值按扩大10倍计算。

O3-8h浓度与能见度曲线走势基本一直,相关系数0.580,属于中度相关。

图5 日最大O3-8h浓度平均值与能见度关系

2.7 日最大O3-8h浓度与气压关系

O3-8h浓度单位为μg/m3，气压单位为hpa，图6为显示曲线趋势，作图时气压数值按缩小10倍计算。

O3-8h浓度与能见度曲线走势负相关，相关系数-0.467，属于中度相关。

图6 日最大O3-8h浓度平均值与气压关系

2.8 日最大O3-8h浓度与风速关系

O3-8h浓度单位为μg/m3,风速单位为m/s，图7为显示曲线趋势,作图时风速数值按扩大40倍计算。

O3-8h浓度与风速大小曲线走势基本一直,相关系数0.372,属于低相关。

图7 日最大O3-8h浓度平均值与风速关系

3 结语

进入夏季，西北内陆地区植被较好，裸露黄土被农作物覆盖，加上空气扩散条件比较好，颗粒物污染退居其次，相比之下，臭氧反客为主，不时出现超标。

短时间内（一个月中），某市污染物排放相对稳定，O3前体物质NO2、CO浓度变化变化不大：NO2前7个月均值月均浓度分别为 60、40、36、32、40、34、27μg/m3，CO前 7个月均值月均浓度分别为 2.2、1.9、1.1、0.9、0.6、0.7、0.6 mg/m3。理论上 O3与 NO2、CO有因果关系，但是一定浓度条件下相关性不强。

臭氧日最大浓度与当日最高温度在时间分布上有滞后，日最大O3-1h浓度值集中出现在15:00~18:00之间，说明臭氧前体物质在外因作用下生成臭氧，需要一个时间过程。

6月O3飙升的主要原因在于气象条件，光照和高温是直接的外因。能见度可以反映光照强弱。能见度高，直射近地紫外线被吸收、折射较少；能见度小，颗粒物等吸收紫外线使其变弱。表现在相关性上，O3-8h浓度与能见度相关系数较高，达到0.580；O3-8h浓度与最高温度相关系数次之，达到0.575，均呈正相关关系。

相对湿度影响能见度，进而影响O3-8h浓度。统计显示：相对湿度小于50%能见度较大，能见度20km以上出现7天，10~15km出现1天；相对湿度在50%~60%之间，能见度10km以下出现1天，10~15km出现4天，15~20km出现6天，20km以上出现1天；相对湿度60%以上，能见度10km以下出现2天，10~15km出现8天，15~20km出现1天。即湿度大，能见度小，紫外线消弱，O3-8h浓度较小。O3-8h浓度与相对湿度呈现较为明显的负相关，相关系数-0.790。

近地风速、大气压因影响空气流动进而影响污染物扩散，统计风速最大2.9m/s,气压波动在960.4~968.7hpa之间，均与O3-8h浓度相关性不大。