长沙市天心区环境空气质量“假日效应”研究

刘灿 曾珊珊 张伏中

（1.长沙市天心区委员会办公室，湖南长沙 410004；2.株洲市生态环境事务中心，湖南株洲 412000；3.湖南省环境保护科学研究院，湖南长沙 410004）

随着城市化的不断扩展，人们生活生产行为对城市环境空气质量的影响日益凸显，有关研究发现，节假日期间旅游休假等活动短期内改变人们的生产、生活和出行方式，会对空气质量产生一定影响[1]，被称为“假日效应”。JONES等在城市背景下对颗粒物浓度的监测结果发现PM2.5在工作日高于周末；周国治等对长沙市环境空气质量的研究发现6种主要污染物均表现出一定的“周末效应”[2]。在对春节的“假日效应”研究中发现：中国31个重点城市春节期间的空气污染指数比非春节期间高约6%[3]；长沙国庆假期污染物浓度低于全年平均水平；北京城区春节期间PM2.5等污染物浓度高于非假日期间[4]。

通过对长沙市天心区国控站点4月26日至5月5日连续在线观测得到的PM10、PM2.5、O3、NO2等主要污染因子的逐时浓度资料，对比“五一”节前及期间主要污染物浓度变化特征，研究人类的生产生活方式对污染物浓度和空气质量的影响。

1.实验部分

1.1 监测点位

监测点为长沙市天心区环境空气质量监测国控站点，位于长沙市天心区湘府中路298号，天心区政府办公大楼南栋楼顶（东经112.9963，北纬28.1198）。

1.2 数据来源

研究所用数据来自天心区站点2020年4月26日至5月5日连续在线观测得到的PM10、PM2.5、O3、NO2小时浓度（剔除无效数据）。监测点均是采用R&P 24h连续监测设备进行检测，仪器的规格、维护、标定及数据处理质控方法均按照相关要求执行。

1.3 数据处理

基于天心区站点实时监测数据，对五一节前（4月26日至4月30日）和五一期间（5月1日至5月5日）PM10、PM2.5、O3、NO2等主要污染物因子浓度变化进行分析，讨论人类活动对污染物浓度的影响，并浅析了NO2与O3浓度变化相关性。

2.结果与分析

如图1～图4所示，PM10、PM2.5、O3、NO24种主要污染因子在五一期间的浓度基本低于节前浓度，且呈现了较为一致的日变化规律。整体而言，五一节前4种主要污染物浓度日变化幅度较大，而五一期间4种主要污染物浓度日变化较为平缓，主要是由于人们工作日的生产生活活动大于假期，工作时间段排放的汽车尾气和生产废气较多，污染物浓度受人们活动影响较大，导致五一前期污染物浓度高于五一期间且浓度日变化幅度大。而五一期间，由于人们生产生活活动减少，其污染物浓度基本反应的是当地污染物本底值，浓度较低且变化较为平缓，“假日效应”比较明显。

图1 PM2.5浓度变化曲线

图2 PM10浓度变化曲线

图4 NO2浓度变化曲线

由图1可知，五一节前PM2.5浓度整体上高于五一期间，平均高出6μg/m3，最大差值出现在02：00，达到12μg/m3，此时假期浓度比工作如浓度低27.3%；工作日峰值浓度出现在凌晨01：00，为45μg/m3，且呈现夜间浓度值明显高于白天，PM2.5浓度变化趋势与人类活动周期和气象条件密切相关[5]。五一节前PM2.5浓度峰值在凌晨01：00，为45μg/m3，有分析认为长沙夜间逆温发生频率高[6]，夜间高排车辆运行活跃，且扩散条件较差，导致夜间PM2.5浓度明显高于白天。五一期间，由于白天人们生产生活活动减少，污染物排放累积不明显，受气象条件影响更为突出，峰值出现在凌晨01：00，为35μg/m3，PM2.5浓度变化较为平缓。由图2可知，五一节前PM10浓度明显高于五一期间，平均高出23μg/m3，最大差值出现在21：00，达到53μg/m3，此时假期浓度比工作日浓度低51.5%；工作日峰值浓度出现在21：00，为103μg/m3，浓度日变化呈现较为明显的单峰规律，且夜间浓度值明显高于白天，原因也主要是受到逆温等气象因素的影响。五一期间，同样受人们活动减少的原因，PM10浓度受气象条件影响更为突出，日变化较为平缓，浓度峰值出现在凌晨01：00，为72μg/m3。由图3可知，O3浓度值呈现明显单峰且日变化规律一致，五一节前浓度明显高于五一期间。五一节前浓度峰值出现在15：00，为198μg/m3；五一期间臭氧浓度峰值在16：00，为113μg/m3。由图4可知，NO2夜间浓度明显高于白天，五一节前NO2浓度峰值在23：00，为 77μg/m3；五一节期间 NO2浓度峰值在凌晨01：00，为50μg/m3。夜间由于缺少太阳辐射，NO2消耗少，汽车尾气排放的NOx不断累积转化，导致NO2浓度保持较高水平。白天随着太阳辐射的逐渐增强，NO2发生光化学反应生成O3，导致NO2浓度逐渐下降。

如图3～图4所示，O3与NO2浓度呈现明显的负相关性。有研究认为NO2是生成O3的重要前体物，夜间在没有太阳辐射的情况下，NO2不断累积达到浓度峰值；白天，在一定的太阳辐射条件下，NO2发生光化学反应生成O3，导致O3浓度上升，NO2浓度下降。五一前期O3、NO2小时浓度最高值均明显高于五一期间。五一节前，O3、NO2小时浓度均处于较高水平，表明期间O3前体物累积量大、气象条件利于O3生成，光化学反应活跃，4月26日、28日、29日、30日天心区环境空气质量国控站点均为以O3为首要污染物的轻度污染天气。五一期间，NO2浓度在5月1日和4日凌晨相对较高，主要受假期出行和返程高峰影响，其余时段浓度均处于较低水平。O3高值区间基本出现在11：00～19：00，其中5月5日O3峰值出现在02：00，是由于5月4日至5月5日天气为阵雨转中雨，导致5月4日白天生成累积的臭氧没有得到消耗，在5月5日凌晨累积至最高值。

3.结语

（1）天心区2020年4月26日至5月5日，4种污染物（PM10、PM2.5、O3、NO2）均表现出一定的“假日效应”，PM10、PM2.5、O3、NO2节前浓度值均基本高于五一期间，PM10、O3浓度尤其明显。（2）NO2与O3浓度均值呈现明显的负相关性，NO2是生成O3的重要前体物，夜间没有太阳辐射，NO2不断累积达到浓度峰值；白天，在一定的太阳辐射下，NO2发生光化学反应生成O3，导致O3浓度上升，NO2浓度下降。（3）天心区国控站点五一节前O3、NO2小时浓度最高值均明显高于五一期间，节前人们生产生活产生的O3前体物量多，光化学反应活跃。