垫江县大气环境中臭氧浓度污染特征研究

摘要：为准确掌握重庆市垫江县城区大气环境中臭氧浓度污染特征，选择2017年1月1日至3月31日大气自动观测数据进行了分析，结果表明：垫江县城区大气环境中O3月平均质量浓度为46 μg/m3，满足《环境空气质量标准》（GB3095-2012）中二级标准要求，最小值为7 μg/m3，最大值为165 μg/m3。相关性分析结果表明，垫江县城区大气环境中O3与气象参数风速和温度呈极显著正相关，与PM10、PM2.5、SO2、NOx、NO、NO2、风向和湿度均呈极显著性负相关。主成分分析结果也表明，第一主成分上NO、NOx、NO2、PM10、PM2.5都具有较大正载荷，而O3则具有较大的负荷载，第二组分上风速和温度具有较大的正荷载。聚类分析结果可以分为四类，第一类为：PM10、PM2.5和SO2；第二类为NOx、NO、NO2；第三类为风向和湿度；第四类为风速、温度和O3。

关键词：垫江县；臭氧；相关性分析；聚类分析

中图分类号：X53

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）12005302

1引言

随着城市进程加快和工业快速发展，大量污染物排放进入大气环境，导致了大气环境问题日益突出，危害了生态环境安全和人类身体健康。尤其是近几年，在全国大范围面积内频繁出现雾霾天气，引发人类呼吸系统疾病和心脑血管疾病发生[1，2]。随着2016年1月1日《环境空气质量标准》（GB3095-2012）标准颁布和实施[3]，对大气环境中各项污染物指标也做了更为严格的限值要求。在特殊气候和地理环境条件下，城市大气环境中主要污染物也具有较大的差别。垫江县地处三峡库区影响区，重庆市政府确定五大功能区中的生态涵养发展区是三峡库区的生态屏障区，生态资源环境具有脆弱性和敏感性。近年来，城区汽车保有量增加，随之排入大气环境中尾气对大气污染问题日趋明显，为准确掌握垫江城区大气环境中臭氧的污染状况，开展大气环境臭氧特殊污染物研究具有极其重要意义，为垫江县城区大气环境污染防治提供基础技术支持。

2研究区域和数据分析方法

大气监测数据来源于重庆市环境保护局官方网站重庆市空气质量发布系统[4]，大气自动观测站点位于重庆市生态涵养发展垫江县区域。选取2017年1月1日至2017年3月31日垫江县大气自动观测站点24小时温度、风速、O3和风向等11个参数连续观测数据，所有数据采用SPSS20.0软件进行统计分析。

3结果与讨论

3.1城区大气质量状况

O3随月份变化见图1，由可以看出，一季度垫江县城区大气环境中O3月平均质量浓度为46 μg/m3，满足《环境空气质量标准》（GB3095-2012）中二级标准要求，最小值为7 μg/m3，最大值为165 μg/m3，随月份逐渐增加，最大值出现在3月份，为61 μg/m3。为研究垫江县城区大气环境中O3小时变化特征，选择2017年3月28日晴天，O3日浓度变化图研究结果见图2，由图2可以看出，垫江县城区大气环境中O3浓度随时间变化特征明显，从早上到中午时间，O3浓度一直呈上升趋势，在下午13：00～14：00点时达到日均最大值，随后呈逐渐下降，其主要原因是由于阳光辐射，地表面温度逐渐升高，产生O3的前驱体如NOx浓度显著上升所导致[5]。

3.2相关性分析

运用SPSS20.0进行相关性分析、主成分分析和聚类分析，由表1可以看出，垫江县城区大气环境中O3与气象参数风速和温度呈极显著正相关（p<0.01），表明O3受气象参数影响也较大。与PM10、PM2.5、SO2、NOx、NO、NO2、风向和湿度均呈极显著性负相关（p<0.01），其中与NO2的极显著性相关系数为0.606，由此表明，在大气环境中光化学作用下，大气环境中NO2浓度变化对O3具有较大的显著影响，两者互为前驱体，通过NO2消耗和转化，作为O3产生前驱体物质，促进了O3生成[6]。

3.3主成分分析

首先，以O3及其相关主要影响污染物和气象因子进行适用性检验， KMO值约为0.617，表明研究参数变量间相关性较强，Bartlett球形检验发现，近似卡方值为32520.059，自由度为55，p=0.0，表明研究参数因子适宜因子分析。运用主成分分析因子结果可以看出，共抽取4个主成分，累计解释了总因子的41.595%，59.134%，71.321%和80.781%。第一主成分上NO、NOx、NO2、PM10、PM2.5都具有较大正载荷，而O3则具有较大的负荷载，由此表明，垫江县城区O3污染与其他污染物之间可能呈现相互转化和影响。第二组分上风速和温度具有较大的正荷载，表明垫江县城区大气主要污染物臭氧受气象影响较大。第三和第四组分上分别是湿度和风向具有较大的正荷载。

3.4聚类分析

采用SPSS20.0统计分析软件，以平方欧氏距离2为组间距离标准，对垫江县城区O3等主要大气污染物和气象因子中11个因子进行聚类分析，各个因子组间聚类分析结果可知，聚类分析结果可以分为四类，第一类为：PM10、PM2.5和SO2；第二类为NOx、NO、NO2；第三类为风向和湿度；第四类为风速、温度和O3。從聚类距离大小可以看出，NOx、NO、NO2

2017年6月绿色科技第12期

姚玉玺：垫江县大气环境中臭氧浓度污染特征研究

环境与安全

4结论

（1）垫江县城区大气环境中O3月平均质量浓度为46 μg/m3，满足《环境空气质量标准》（GB3095-2012）中二级标准要求，最小值为7 μg/m3，最大值为165 μg/m3。

（2）相关性分析结果表明，垫江县城区大气环境中O3与气象参数风速和温度呈极显著正相关，表明O3受气象参数影响也较大。与PM10、PM2.5、SO2、NOx、NO、NO2、风向和湿度均呈极显著性负相关。

（3）主成分分析结果表明，第一主成分上NO、NOx、NO2、PM10、PM2.5都具有较大正载荷，而O3则具有较大的负荷载。聚类分析结果可以分为四类，第一类为：PM10、PM2.5和SO2；第二类为NOx、NO、NO2；第三类为风向和湿度；第四类为风速、温度和O3。

参考文献：

[1]

王艳，张宜升，李欣鹏.济南城区空气污染对呼吸道疾病门诊量的影响[J].中国环境科学，2008，28（6）：571～576.

[2]Viana M， Querol X， Alastuey A， et al. Characterising exposure to PM aerosols for an epidemiological study[J]. Atmospheric Environment，2008，42（7）：1552-1568.

[3]环境保护部.GB3095-2012.环境空气质量标准[S].北京：中国环境出版社，2012.

[4]佚名.重庆市空气质量发布系统[EB/OL].http：//222.177.117.35：8021/HistoryDay/HistoryDayMain.aspx

[5]于阳春，胡波，王跃思.北京东灵山地区主要大气污染物浓度变化特征[J].环境科学，2013，34（7）： 2505～2511.

[6]孙玉伟，周学华，袁琦，等.济南市秋末冬初大气颗粒物和气体污染物污染水平及来源[J].环境科学研究，2012，25（3）： 245～252.

[7]波拉提·苏来曼.大气污染监测与保护探讨[J].绿色科技，2016（12）.

[8]白俊双.国内外空气污染治理措施分析[J].绿色科技，2017（10）.