徐州臭氧污染时空分布特征
2018-10-16尚静江苏省徐州环境监测中心
文-尚静 江苏省徐州环境监测中心
臭氧存在于平流层和对流层,平流层的臭氧起到保护环境的作用,而对流层的臭氧浓度增加,会对人体造成危害,如加重呼吸疾病,损害肺功能等。臭氧污染是近年来影响徐州夏季空气质量的重要因素,一直未能得到有效控制。臭氧是一种二次污染物,它的生成与氮氧化物、挥发性有机物等其他有机污染物相关性较大,原因复杂,污染防治难度较高。利用徐州2015、2016年度徐州市7个空气自动站点监测臭氧数据,分析臭氧季均变化、月均变化以及日均变化规律,这位今后臭氧污染防治工作奠定了基础。
1 监测点位、监测方法
1.1 监测点位的布设
徐州市区设置7个国控大气自动监测点位,分别为黄河新村、淮塔、铜山兽医院、新城区、农科院、桃园路和铜山环保局,详见表1。“黄河新村”测点位于徐州市西部,设在泉山区黄河南路60号,代表居民区,属二类区。“淮塔”测点位于徐州市南部,设在云龙区淮海战役烈士纪念塔院内,代表风景名胜区,属一类区。“鼓楼区政府(原铜山兽医院)”测点位于徐州市北部,设在鼓楼区中山北路鼓楼区政府鼓楼区政府东侧水景花苑小区内,代表居民区,属二类区。“桃园路”测点位于徐州市东部,设在徐州经济开发区桃园路2号实验小学院内,代表一般工业区,属二类区。“新城区”测点位于徐州市东南部,设在徐州市环境中心站楼顶,代表商业交通居民混和区,属二类区。“铜山区招生办(原铜山环保局)”测点位于铜山区青少年活动中心院内,代表文化区,属二类区。“农科院”测点位于徐州市东部,设在徐州经济开发区城东大道农科院内,属于交通居住混合区,属二类区七个站点均值反映徐州市区空气质量状况。监测项目包括臭氧在内的国家环境质量标准(GB3095-2012)要求的六项基本污染物。
表1
1.2 监测方法
采用化学发光法分析,采样频率为24小时连续自动监测,会定期对仪器进行维护、校准和检查。
1.3 评价方法
依据《环境空气质量评价技术规范(试行)》HJ663-2013的要求,臭氧监测结果采用臭氧八小时值的第90百分位来评价。
2 臭氧监测结果分析
2015年度,臭氧日最大8小时平均浓度范围为12~249ug/m3,日最大8小时平均浓度超标率为6.3%,日最大8小时平均浓度第90百分位数(153mg/m3)达标。2016年度,臭氧日最大8小时平均浓度范围为12~206μg/m3,日最大8小时平均浓度超标率为8.74%,日最大8小时平均浓度第90百分位数(153mg/m3)达标。
2.1 臭氧季变化特征
2015年、2016年徐州市建成区O3日最大8小时浓度均值季节分布呈现夏季相对较高、冬季相对较低的特征, O3日最大8小时浓度均值由高到低依次均为:夏季>春季>秋季>冬季。2015年、2016年徐州市建成区O3日最大8小时浓度季节分布见图1。
图1 徐州市臭氧季变化特征
2.2 臭氧月变化特征
2015年、2016年徐州市建成区O3日最大8小时浓度月均浓度呈季节性变化,相对低值出现在1月、2月、11月和12月,相对高值出现在5~10月,见图2。
图2 徐州市臭氧月变化特征
2.3 臭氧日均小时变化特征
以2015年3月1日小时数据变化为例(图3),臭氧变化存在四个阶段,分别是前夜累计阶段、臭氧抑制阶段、臭氧光化学生成阶段和臭氧消耗阶段。第一阶段前夜累计阶段即为日出前臭氧浓度变化幅度很小;第二阶段臭氧抑制阶段为日出后太阳紫外线较弱的时段,随着早交通高峰的到来,臭氧的前提污染物CO、NOX、CHX等等浓度逐渐升高,消耗了臭氧,使臭氧在07:00左右出现最低值;第三阶段为光化学累计阶段,随着太阳紫外线增加,臭氧浓度逐渐升高,使臭氧在14:00-16:00时出现高值;第四阶段臭氧消耗阶段为午夜,臭氧浓度逐渐下降。
图3 臭氧小时均值变化规律
2.4 点位变化特征
2016年度,O3日最大8小时值超标天数32天,超标率为8.7%。各国控点O3日最大8小时平均浓度均出现超标,超标率最高的国控点为黄河新村测点,超标率为15.6%。各大气国控点O3日最大8小时90百分位浓度如图2~4所示。
图4 七个国控点位O3日最大8小时90百分位浓度
3 结论
夏季,徐州首要污染以臭氧为主,O3日最大8小时浓度均值季节分布呈现夏季相对较高、冬季相对较低的特征。
通过月变化曲线,臭氧相对低值出现在1月、2月、11月和12月,相对高值出现在5~10月。
通过日变化曲线,臭氧变化前夜累计阶段、臭氧抑制阶段、臭氧光化学生成阶段和臭氧消耗阶段等四个阶段。一天中低值出现在凌晨7时,高值出现在14~16时。