五大连池风景区森林环境气体污染物浓度时间变化规律研究

骆媛媛，李明文，王慧

(1.黑河市林业科学院，黑龙江 黑河 164300；2.黑龙江黑河森林生态系统国家定位观测研究站，黑龙江 黑河 164300；3.中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所，北京 100091)

随着经济的快速发展，城市化进程步伐的加快，矿石燃料燃烧、工业废气排放等系列活动，致使大气中有害气体浓度不断增加[1]。大气污染问题已经成为世界各国最为关注的焦点[2]。面对日益严峻的环境问题，世界各国相继开展了相关研究。通过在巴黎市中心建立监测站，系统分析了站点附近大气污染的时空变化特征[3]。国外学者通过对已掌握的气象资料和污染物浓度资料，来预测空气中污染物的时空变化规律，并及时对空气环境质量进行预报和控制[4,5]。辽宁省1987—2002年大气污染物的变化特征分析发现，大气污染存在着明显的规律性季节变化，冬季污染重，夏季污染轻[6]。北京市2000—2002年进行大气污染物研究发现，污染物浓度与气象因子之间存在显著的相关性[7]。本文通过对景区SO2、NO2、CO、O34种气体污染物的研究,分析大气污染物的变化特征以及污染原因，并提出有力的治理措施，具有十分重要的实践意义。

1 资料与方法

1.1 监测时间和地点

气体污染状况资料来源于森林环境空气质量监测站2018年5月—2018年11月的监测数据，监测点位于景区龙门石寨施业区森林环境空气质量观测场院内(48°41′ N、126°19′ E，海拔高度为412 m)。监测地点视野开阔，人为干扰少。

1.2 观测仪器及方法

大气空气颗粒物监测仪为河北先河SO2监测仪、NOX监测仪、O3监测仪、CO监测仪， 24 h连续监测，每1 h自动记录一次数据，对数据进行质量控制和检验，剔除因仪器故障、设备维护及停电等造成的异常值。

1.3 观测数据处理及分析

北方冬季寒冷，监测仪器不能正常工作，选择2018年5月、8月和11月的观测数据进行研究。选取5月15日、8月15日和11月15日的小时数据进行4种气体污染物日动态分析；分别选取5月、8月和11月的月均值进行季节动态分析。

2 结果与分析

2.1O3浓度日动态变化

O3浓度的日变化规律呈早晚低、中午高的单峰型分布，从清晨开始逐渐升高，浓度峰值出现在12：00—17：00，谷值出现在5：00—7：00。5月15日12：00达到116.3 μg·m-3峰值，8月15日17：00出现51.3 μg·m-3峰值，11月15日15：00出现55.7 μg·m-3峰值，见图1。

图1 O3浓度日动态变化

2.2O3浓度季节动态变化

季节变化特征总体呈春季>秋季>夏季，因夏季正值植物生长旺季，森林植被对O3的吸附能力要远高于春、秋两季，加之夏季雨水充沛，对O3有一定的消除作用(唐孝炎等，2006)。而春季气温开始回升，光化学反应强烈，更有利于O3的生成，见图2。

图2 O3浓度季节动态变化

2.3NO2浓度日动态变化

5月15日NO2浓度在2.5～7.6 μg·m-3之间波动，18：00降至最低。8月15日NO2浓度在1.9～3.6 μg·m-3之间波动，14：00降至最低。11月15日浓度在8.6～29.9 μg·m-3之间波动，20：00浓度达到最高。由此可见，5月、8月NO2浓度总体水平较低且变化平缓，11月NO2浓度日变化总体呈白天浓度低且变化较平缓，夜晚突然升高的变化趋势。见图3。

图3 NO2浓度日动态变化

2.4NO2浓度季节动态变化

图4 NO2浓度季节动态变化

季节变化特征总体呈秋季>春季>夏季，因景区11月已进入供暖期，燃煤导致NO2浓度急剧增加，加之秋季日照短，气压低、降水少等气象因素不利于污染物的扩散和沉降，导致NO2浓度明显高于其他两季，见图4。

2.5SO2浓度日动态变化

SO2浓度基本呈两至三天周期性变化规律，总体呈先增高后降低的趋势。5月15日SO2浓度在1.5～7.2 μg·m-3之间波动；8月15日浓度在3.7～10.9 μg·m-3之间波动，呈多峰变化；11月15日SO2浓度在7.4～23.2 μg·m-3之间波动，15：00出现峰值，见图5。

图5 SO2浓度日动态变化

2.6SO2浓度季节动态变化

SO2浓度季节变化规律主要表现为秋季最高、夏季最低，春季介于两者之间，季节总体变化特征呈为秋季>春季>夏季，秋季SO2浓度普遍高于其他季节，主要与供暖期燃煤有一定关系，加之秋季污染物疏散困难导致浓度过高。而夏季降雨多，对污染物起到一定冲刷作用，污染物浓度明显降低，见图6。

图6 SO2浓度季节动态变化

2.7 CO浓度日动态变化

5月15日CO浓度日变化总体呈早晚低、正午高的趋势。13：00达到日峰值，为1 351 μg·m-3；8月15日CO浓度日变化总体呈双峰波动，20：00出现日峰值，为1 622 μg·m-3；11月15日CO浓度日变化呈三峰两谷波动，20：00出现日峰值，为1 842.1 μg·m-3，见图7。

图7 CO浓度日动态变化

2.8 CO浓度季节动态变化

季节动态变化总体呈夏季>春季>秋季，夏季最高，秋季最低，春季介于两者之间，春、秋两季CO浓度相差不大。因景区夏季进入旅游旺季，车流量较大，汽车尾气排放导致CO浓度随之增加。而春、秋两季景区旅游进入淡季，CO浓度也随之降低，见图8。

图8 CO浓度季节动态变化

3 结论

3.1 林内O3、CO日变化规律总体呈早晚低、中午高的变化趋势，O3浓度日动态5月>11月>8月，日峰值为116.3 μg·m-3，CO浓度日动态均呈11月>8月>5月，CO日最高浓度为1 842.1 μg·m-3；NO2浓度总体水平较低且变化平缓，11月日波动较大，NO2浓度日动态11月>5月>8月，日峰值为29.9 μg·m-3；SO2总体呈先增高后降低的变化趋势。SO2浓度日动态11月>8月>5月，SO2日最高浓度为23.2 μg·m-3。

3.2 林内SO2、NO2、O3的季节变化均表现为春季高，夏季低，秋季居中，总体春季>秋季>夏季，而CO季节变化则表现为夏季>春季>秋季。

3.3 参照国家《环境空气质量标准》(GB3095-2012)，景区5月、8月和11月所监测的气体污染物整体浓度水平偏低，均符合国家一级标准，表明景区森林环境空气质量优良。