臭氧浓度的变化规律及相关影响因素

范子贤

摘要：利用2016-2017年固原市环境空气监测点位臭氧监测数据，分析固原臭氧浓度变化特征，结合气象资料分析了其对臭氧浓度的影响。结果表明，固原市臭氧浓度变化具有明显的季节特征，夏季臭氧浓度最高，春秋次之，冬季最低;臭氧浓度受CO、NO2、温度、风速、湿度影响，臭氧浓度变化是多因素共同作用的结果。

关键词：臭氧;气象要素;相关性

一、臭氧的来源及研究方向

对流层大气中的03主要有两个来源，一是平流层03向下输送，二是一次污染物的局地光化学反应。不同于近地面大气中其他重要污染物质，03主要具有以下几个方面的特点[3-5]：

（1）03是二次污染物，其生成依赖于一次污染物（NO、NO2、CO、VOCs等）的浓度和化学反应。（2）对流层大气中的03化学非常复杂，已知的相关化学反应有上千个。（3）由于许多相关反应为光化学作用，其过程受气象条件控制，03浓度呈现出明显的空间变化、日变化和季节变化。（4）03对农作物等的损害具有非直线的C一R（eoneentration一response）作用，所以其造成的损害不是简单的逐年累计效果。

由于03是光化学反应产生的二次污染物，其产生条件复杂，浓度变化受到多方面因素的影响。本论文主要基于固原市内两个代表性监测点（监测站、新区站）一个背景站点（马园），24小时监测PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3和CO六个指标，同步气象条件的连续观测，建立了实用的数据处理分析方法，并对各观测点的03污染特征及其影响因素进行了研究.主要侧重于以下几个方面的内容：

①利用在固原市对近地面03浓度进行的连续2年的监测数据，探讨03浓度的分布特征和时间变化规律，并分析其原因，主要包括年际变化规律，季节变化规律，一日当中的变化等方面。②对夏季高浓度03的分布特征及时间变化规律进行研究，分析03与NO2和CO等污染物及气温、湿度等气象条件的相关性。

二、实验内容和数据处理

（一）观测地点简介

本文选取固原市内两个代表性观测点——监测站、新区和一个背景站点——马园进行大气03及相关影响因素研究。

（二）空气自动站设备

本研究主要建立在NO2、O3和CO等微量气体污染物连续观测数据的基础上，观测使用的仪器主要为全部采用美国热电子公司（Thermoelectroncorporation）产品，仪器的基本原理列于下：O3紫外光度法、NO2化学发光法、CO气体过滤相关法。

（三）质量控制

对三个点监测仪器的运维及质量控制按照日監视、周巡检要求进行。流量校准、校零、校标均符合质控要求。

（四）监测数据及统计方法

选取2016至2017年固原市臭氧监测数据及气象局提供的相关气象数据，按《环境空气质量标准》（GB3095-2012）中二级标准的浓度限值160ug/m3进行臭氧监测数据的超标判定，即当日最大滑动8h平均值大于160ug/m3，则当日超标;采用excel软件进行数据处理和作图。

三、结果与分析

（一）监测结果概述

固原市2016年8h平均值为87ug/m3，2017年8h平均值为96ug/m3，相比增长了10.3%。

（二）臭氧变化趋势分析

1.臭氧季节变化特征

固原市臭氧浓度月际变化情况：1-3月臭氧月均值逐渐上升;6-7月臭氧月均值浓度上升至最大，8-12月臭氧月均值浓度逐渐下降。整体为夏季臭氧浓度较高，冬季最低，春季大于秋季。

2.臭氧浓度日变化特征

从固原市2016年1月一2017年12月期间监测的03浓度小时均值的日变化统计可以看出，一日当中的03浓度变化与近地面大气光化学过程密切相关，呈明显的单峰型变化规律，随着太阳辐射强度的变化而变化，白天表现出较高浓度，夜间浓度处于较低水平。由于夜间大气化学反应对03的消耗和近地面03的沉积作用，03浓度在日出时分出现最低值。日出后，光化学反应增强，03浓度开始升高，一般在午后（14：00左右）达到最高值，然后逐渐降低，到2：000以后变化趋于平缓，并维持较低浓度直至第二天日出。

另外，白天03浓度小时均值的中间值与平均值较夜间更为接近，说明白天高03浓度占的比例大于夜间。

四、结语

（1）固原市区03浓度较高，大气光化学污染比较严重，尤其是在夏季，03浓度以一年为周期呈明显的波动变化，光化学污染总体上有加重的迹象。

（2）一日当中的03浓度变化受太阳辐射强度的影响，呈明显的单峰型变化规律，白天表现出较高浓度，夜间浓度处于较低水平。一般在午后达到最高值，日出时分出现最低值。

（3）夏季03浓度分布比较分散，冬季分布比较集中，有03浓度的春季高峰现象。春季和夏季03浓度在一日当中的各时刻均高于秋季和冬季，而夏季和秋季的03浓度变化幅度明显高于春季和冬季。

（4）03浓度变化与NO2和CO关系密切，与NO2和CO成正反相关。

（作者单位：固原市环境监测站）

参考文献

[1]王贵勤等，编译.大气臭氧研究[M].北京：科学出版社，1985.

[2]陈丹青，师建中，王娟等7潮汕地区地面臭氧浓度的变化特征[J].仲恺农业工程学院学报，2012，25（2）：17-21.

[3]张静，蒋洪强，卢亚灵.一种新的城市群大气环境承载力评价方法及应用[J].中国环境监测，2013，29（5）：15-19.

[4]单文坡，殷永泉，杜世勇等.7夏季城市大气臭氧浓度影响因素及其相关关系[J].环境科学，2006，27（7）：1276-1281.

[5]安俊琳，王跃思，李昕等.北京大气中NO、NO2和O3浓度变化的相关性分析[J].环境科学，2007，28（4）：706-711.