肇慶市市區與風景區空氣質量對比分析

張鋮麟，沈 勁，葉斯琪，江 明，李云鵬（.肇慶市環境保護監測站，廣東 肇慶 56040；.廣東省環境監測中心，國家環境保護區域空氣質量監測重點實驗室，廣東廣州50045；.暨南大學大氣環境安全與污染控制研究所，廣東 廣州 5075）

肇慶市市區與風景區空氣質量對比分析

張鋮麟1，沈 勁2，葉斯琪2，江 明2，李云鵬3
（1.肇慶市環境保護監測站，廣東 肇慶 526040；2.廣東省環境監測中心，國家環境保護區域空氣質量監測重點實驗室，廣東廣州510045；3.暨南大學大氣環境安全與污染控制研究所，廣東 廣州 510275）

分析了肇慶市 2013年七星巖風景區和市區的空氣質量。監測結果表明，七星巖與市區的各類大氣污染物呈現類似的月際變化規律，普遍呈夏季污染較輕但秋冬季污染較嚴重的態勢。七星巖的臭氧濃度顯著高于市區，PM10與PM2.5濃度略高于市區，與市區相比，大多數月份七星巖具有較低的SO2、NOx與CO濃度，表明七星巖的空氣一次污染較輕，但二次污染嚴重。七星巖風景區空氣質量差于市區，大量天然源VOC疊加少量人為排放的氣態污染物生成較多二次污染物是導致自然風景區空氣質量差于市區的重要原因。

市區；七星巖風景區；空氣質量；對比；肇慶

0 引言

珠三角位于亞熱帶地區，植被覆蓋率大，同時，社會經濟比較發達，工商業與交通運輸活動頻繁，大氣污染物排放量較大［1］，空氣污染比較嚴重［2］。臭氧與PM2.5等二次污染在珠三角引起了較多關注與研究［3］。由于珠三角夏季降水較多，而秋季的氣象條件（如較強的太陽輻射、較少的云量和較弱的風速等）有利于光化學反應進行，因此珠三角臭氧濃度存在季節變化，通常夏季的臭氧濃度較低，秋季經常出現高臭氧濃度［4］。珠三角城市地區的臭氧日變化比鄉村地區明顯，且不論城市還是鄉村地區臭氧均沒有明顯的周末效應，這與周末廣州等大城市的交通流量與周中相當的結果一致［5］。由于NOx的滴定效應，城市地區的臭氧濃度往往低于鄉村地區和城市下風向煙羽地區［6］。高壓反氣旋、臺風外圍下沉運動和海陸風影響均可能導致珠三角臭氧污染事件的發生［7］。在1999—2003年香港的臭氧污染事件中，熱帶氣旋、大陸性反氣旋及低氣壓的氣象條件分別占62％、21％和 17％［8］。利用過程分析對2004年珠三角區域綜合空氣質量觀測實驗期間的臭氧污染過程進行分析發現，白天9點-15點的大氣邊界層內的臭氧濃度增加主要來自本地的光化學生成的貢獻［9］。

在顆粒物方面，離岸背景風和海陸風的相互作用對顆粒物污染的傳輸和再分布影響顯著。在陸風維持的天氣下，內陸源排放較大地區的PM10被傳輸到沿海地區，導致沿海和海面上PM10濃度較高；在海風主導下，海風與離岸型背景風作用造成海風較小，致使整個珠三角地區灰霾天氣會比較嚴重［10］。海陸風日間環流對PM10的再分布和傳輸起到重要作用。夜晚的陸風將PM10從陸地吹向沿海和海洋，白天的海風可以將積累的PM10帶回內陸城市［11］。

目前對于珠三角區域性空氣污染的研究較多，對于城市小尺度的研究相對不足。山清水秀、植被茂密、遠離汽車與工業等人為排放源的風景區，常被認為是空氣質量好的區域［12］，而城市中心工商業繁榮、交通流量大，常被認為是空氣質量較差的區域［13］。然而，在肇慶市，七星巖風景區的空氣質量卻差于位于市區的站點。本文主要揭示這一現象，并初步分析其原因，以補充對小尺度范圍內空氣污染的認識。

1 數據與方法

1.1 空氣質量監測點設置

市區點位選取城市中心的城中監測站，風景區點位選取位于七星巖風景區的對照站點。兩個點位相距約3km（圖1）。其中城中站位于城市繁華地帶，周邊交通流量較大，居民密集；七星巖站位于風景區內的山中，山的四周都是湖，遠離交通干道與居民區。

1.2 空氣污染物濃度數據與分析時間段

選取SO2、NO、NO2、O3、CO、PM2.5和PM10等污染物作為對比研究對象，分析了2013年1月1日—12月31日各污染物的濃度均值。計算日均值時臭氧采用8h滑動平均值的最大值（maxO3＿8h），其余污染物采用24h平均值作為日均值；而月均值為各月所有天日均值的平均值。通過對比不同月份兩個不同區位的站點的濃度分析城區與風景區的大氣污染差異。

圖1 城中與七星巖的位置

圖2 兩點位各污染物濃度逐月變化

2 結果分析與討論

2.1 市區與風景區空氣質量對比

市區與風景區各項污染物的濃度總體上呈現類似的月際變化趨勢，但不同污染物在兩地的差異因物種而異（圖2）。多種污染物在2月相對1月下降，這主要與2月含有新年假期、工商業活動減少有關。肇慶市城中與七星巖的SO2濃度水平接近，其中3、4月濃度相對較高，但隨著夏天降水增多，7、8月SO2濃度達到最低，9月后開始逐步回升。對于NO，七星巖上半年濃度較高，下半年濃度極低，而城中則是冬春季較高，夏秋季較低，除5、6月外，城中的NO濃度均比七星巖高；NO2濃度的月際變化與SO2類似，兩地的NO2濃度水平在上半年比較接近，但在下半年城中的濃度要顯著高于七星巖。兩地臭氧濃度的差距要明顯大于其它污染物，七星巖的平均最大臭氧8h濃度在各月均顯著高于城中，盡管在秋季兩地的濃度差距相對較小，兩地7月以后月均 maxO3＿8h逐月上升，到10月達到最大值，城中與七星巖分別為149μg／m3與186μg／m3。至于PM10與PM2.5，兩地各月的濃度差異不大，僅在個別月份七星巖的顆粒物濃度略高。兩地CO濃度的差異與臭氧相反，各月城中的濃度都高于七星巖，特別是上半年，而且城中全年最低濃度出現在6月，七星巖全則出現在4月，兩地CO最低月均濃度出現后，隨后濃度逐月上升。從空氣質量指數AQI來看，七星巖AQI較高，即總體而言七星巖的空氣污染比市區嚴重，七星巖AQI較高主要由于其臭氧濃度顯著高于城中，又由于顆粒物對AQI的貢獻較大，AQI逐月變化曲線形狀與 PM10或 PM2.5的曲線形狀相似（圖2）。

2.2 初步原因分析

造成七星巖風景區的空氣污染比城市中心嚴重的主要原因是臭氧污染。肇慶市位于珠三角西部，是臭氧生成的VOC敏感區［14］，即臭氧會隨著VOC的增加而增加，而七星巖風景區內植被茂盛，會大量釋放天然源VOC，如異戊二烯與單萜烯等，天然源VOC通常也具有較高的反應活性［15］，午后有利于臭氧的快速大量生成。另一方面，NO通過與臭氧發生反應消耗臭氧，即存在臭氧滴定效應［16］，但下半年七星巖的NO濃度相對較低（圖2），臭氧滴定效應減弱，這也是臭氧濃度較高的重要原因。因此，高VOC濃度與低 NOx濃度等利于臭氧生成與積累的條件是七星巖風景區臭氧顯著高于城區的主要原因。

七星巖景區較高的天然源VOC排放同時也利于PM2.5二次有機氣溶膠的形成［17］，葉片等因具有一定表面積而容易累積顆粒物［18］，冬季氣候干燥且風速較大，容易引起植物葉片等表面的顆粒物再懸浮，導致秋冬季七星巖的PM10濃度要高于市中心。另外，花粉、孢子、微生物等生物氣溶膠在森林地區較多［19］，也會增加七星巖的PM10濃度。

3 結論

（1）總體而言，肇慶市七星巖風景區的AQI要高于市區，即空氣質量較市區要差，這主要是由于七星巖的臭氧濃度顯著高于市區，顆粒物濃度略高于市區。另外，大多數月份七星巖具有較低的SO2、NOx與CO濃度，表明七星巖的空氣一次污染較輕但二次污染嚴重。

（2）七星巖與市區的各類大氣污染物呈現類似的月際變化規律，普遍呈夏季污染較輕但秋冬季污染較嚴重的態勢，表明兩地空氣質量的影響因素與背景濃度相近。

（3）較低的NOx濃度與較高的天然源VOC排放是導致七星巖風景區臭氧濃度較高的主要原因，較高的天然源VOC也促進了有機氣溶膠的生成。大量天然源VOC疊加少量人為排放的氣態污染物生成較多二次污染物是導致自然風景區空氣質量差于市區的重要原因。

（4）今后有必要進行更多的VOC物種與氣溶膠成分的監測分析，以確定反應機理與致污機制。

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TheComparativeAnalysisofAirQualitybetweentheDowntown AreaofZhaoqingandtheQixiangyanScenicSpot

ZHANGCheng-lin1，SHENJin2，YESi-qi2，JIANGMing2，LIYun-peng3
（1.ZhaoqingEnvironmentalMonitoringStation，ZhaoqingGuangdong526040，China）

TheairqualityofthedowntownareaofZhaoqingandtheQixingyanscenicspotwascompared.Theresultsshowedthatthemonthlychangeoftheairpollutantsinbothareaswassimilar.Theairpollutioninthesummer wasbetterthanthatinthewinteringeneral.TheconcentrationofozoneinQixingyanwassignificantlyhigherthan thatinthedowntownarea.However，theconcentrationsofPM10andPM2.5inQixingyanwerealittlehigherthan thatinthedowntown.TherelativelylowconcentrationsofSO2，NOxandCOwerefoundinmostofthemonthsin Qixiangyan，whichshowedthatthefirstpollutioninQixingyanwasmuchlessseriousthanthesecondarypollution.TheairqualityinQixingyanwasworsethanthatinthedowntown.TheVOCfromthenaturalsourcesplustheair pollutantsfromthehumanactivitiesproducedthesecondarypollutionthatwasthemaindriverscausingaworseair qualityinQixingyan.

downtown；airquality；compare；Qixiangyanscenicspot；Zhaoqing

X51

A

1673-9655（2015）03-0037-04

2014-11-17

國家自然科學基金（41303075）；中國科學院戰略性先導科技專項（B類，大氣灰霾追因與控制）。作者簡介：張鋮麟（1986-），工程師，主要研究空氣質量預報預警與監測。

江明，高級工程師，主要研究空氣污染與監測。