安溪县城基于气温湿度的大气臭氧浓度相关性分析

2022-02-19安溪县环境科学学会林盘园

区域治理 2022年1期

安溪县环境科学学会林盘园

根据山东省生态环境部门的相关研究，环境大气中臭氧浓度除与前体污染物VOCs、NOx大气浓度相关之外，与发生臭氧污染天气时的气象条件关系也很大，臭氧的逐日浓度与同期气温、日照呈显著正相关,与同期的总云量、低云量、湿度、风速呈显著负相关。鉴于大气臭氧整体反应机制尚不完全明确，影响大气臭氧浓度的气象因素较多，受研究时间及条件限制，本研究依托福建省生态云平台大气环境综合分析系统，不考虑降雨、风向、风速、日照、云量等因子，也不考虑臭氧前体污染物VOCs、NOx等的环境大气浓度水平逐日逐时差异，仅考虑温度、湿度因素，经过数据筛选处理，再进行统计后，利用数据拟合软件Origin 2018进行拟合分析。

一、研究目的

通过数据处理、分析，建立安溪县城臭氧浓度与温度、湿度关系方程，通过气象预报数据，预警臭氧污染天气，对行政主管部门采取相应管控措施提供技术支持。

二、分析方法和技术路线

（一）数据来源

通过福建省生态云平台大气环境综合分析系统（以下简称系统），查询福建省环境空气自动监测网安溪县地面大气环境质量自动监测站历史数据。目前安溪县城共有3个大气环境质量自动监测站，分别是砖文站、上山站、参山站，其中参山站为背景数据站点。根据调阅气象数据，砖文站、上山站的每日逐时风向较为复杂，参山站每日逐时风向较为单一。

根据泉州市臭氧成因分析和污染控制对策研究课题组的研究，本地区大气臭氧浓度受外来输入影响较大，为减少风向带来的外源性臭氧等干扰，本研究直接调取参山站臭氧小时浓度、逐时气温、湿度数据。

（二）数据处理

（1）现有福建省生态云平台大气环境综合分析系统从2017年2月10日开始保存每日逐时气象数据，因系统改造等原因，2017年有多个时段存在较长的数据缺失，且因本地区2019年起采取城区增加雾炮车喷淋、预警天气当日相关工业企业采取限产错峰管控措施，2019年后数据受到管控措施影响较大，本研究用于拟合分析的数据采集范围确定为2018全年。（2）考虑研究目的，调取2017年至2018年出现臭氧浓度8小时平均值最高超过140μg/m3（臭氧环境空气质量二级标准为160μg/m3）的自然日逐时数据（前一日17时至当日23时及连续出现日期的前一日17时至最后一日23时）进行初步模型分析。

（三）数据拟合

利用2017年至2018年臭氧浓度8小时平均值超140μg/m3自然日逐时数据（前一日17时至当日23时），对比每一个温度制作湿度-臭氧浓度变化斜率图，发现斜率突变的温度值，并按照该温度对参山站2018年全年数据分段，制作不同温度区间的温度-湿度-臭氧浓度的数据图，再利用数据拟合软件Origin 2018，对不同温度区间进行数据拟合，得到温度-湿度-臭氧浓度经验方程。

三、分析结果

（一）初步模型分析

2017年至2018年，参山站共计得出现臭氧浓度最高超140μg/m3的日期 94日，调取2662个逐时温度-湿度-臭氧浓度数据，分温度、湿度绘制臭氧浓度分布图如图1、图2。

图1 不同温度下的臭氧浓度分布图

图2 不同湿度下的臭氧浓度分布图

从两种类型的臭氧浓度分布图看，分温度的臭氧浓度图在30℃附近存在一个较为明显的界限，进一步按各个温度制作了（100-湿度）-臭氧浓度分布斜率图，如图3。上述斜率说明，在同一个温度下，臭氧浓度随着湿度的增加而减少，呈负相关，如图4。进一步对各个温度的分布斜率进行制图，发现在气温8℃、30℃附近发生了一个斜率的较大突变，说明在气温8℃之前以及30℃之后，随着温度的上升，湿度对臭氧浓度的负相关影响急剧下降。而在8℃至30℃之间，（100-湿度）与臭氧浓度的斜率相对较为稳定，在0.8083至3.2026之间，平均值为2.0，说明在此温度区间，湿度对臭氧浓度的负相关贡献较为稳定，呈现一定的线性特征。因本地区低气温情况下臭氧浓度一般均较低，8℃之前的温度区间臭氧浓度变化特征与本文的主要研究目的并不一致，在此不做进一步研究。