2013～2014年北京市NO2時空分布研究

程念亮,李云婷,張大偉*,陳 添,董 欣,王 欣,郇 寧,劉保獻,閆 賀,孟 凡(.北京市環境保護監測中心,大氣顆粒物監測技術北京市重點實驗室,北京 0008；2.北京師范大學水科學研究院,北京 00875；3.中國環境科學研究院,環境基準與風險評估國家重點實驗室,北京 0002；.北京市環境保護局,北京0008)

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2013～2014年北京市NO2時空分布研究

程念亮1,2,3,李云婷1,張大偉1*,陳 添4,董 欣1,王 欣1,郇 寧1,劉保獻1,閆 賀1,孟 凡2,3**(1.北京市環境保護監測中心,大氣顆粒物監測技術北京市重點實驗室,北京 100048；2.北京師范大學水科學研究院,北京 100875；3.中國環境科學研究院,環境基準與風險評估國家重點實驗室,北京 100012；4.北京市環境保護局,北京100048)

摘要：根據2013～2014年北京市NO2監測數據,對比分析了全年及重污染日NO2時空分布特征.結果表明:2013年NO2平均濃度為56μg/m3,2014年北京市NO2年均濃度為56.7μg/m3.年均及重污染日NO2月均濃度均呈波浪型分布,日變化呈雙峰型分布;空間分布上北部及西部山區NO2濃度明顯低于中心城區及南部地區.NO2濃度與PM2.5、CO、NO呈正相關關系,與O3、OX無明顯相關性;全年NO2光解速率峰值平均在0.105/min左右,重污染日光解速率峰值平均在0.026/min左右;全年及重污染期間,氮氧化速率分別為0.142±0.061、0.190±0.036;高濃度NO2既有利于O3生成,又對重污染的形成起到了促進作用;重污染日特定條件下北京市NO2的兩種轉化機制以轉化為NO3-過程為主導.經計算2000～2014年北京市機動車的保有量與NO2濃度的相關系數R為-0.84,機動車N Ox排放量對北京市NO2濃度的變化有顯著的影響.

關鍵詞：NO2；時空分布；北京；NOR；PM2.5；光解速率

* 責任作者, 高級工程師, zhangdawei@bjmemc.com.cn

** 責任作者, 研究員, mengfan@craes.org.cn

NO2既是O3前體物,又可光化學反應生成NO3-,是我國空氣質量評價常規監測項目,大氣中NO2濃度升高影響著生態環境及人體健康[1].北京作為我國的首都,僅6000km2面積承載了超過2000×104人、500×104輛機動車以及大量的生產、服務活動,氮氧化物排放總量較高,NO2防治形勢較為嚴峻[2-3].

近年來,國內外對中國中東部特別是北京地區NO2濃度監測及影響因素研究做了較多工作,Verders等[4]利用GOME資料研究NO2垂直柱濃度發現我國中東部地區污染較為嚴重;Richrer 等[5]利用SCIAMACHY資料發現NO2垂直柱濃度在中國東部以及香港地區增長顯著;Kang等[6]發現沙塵天氣的出現會增加大氣中的 NO2的濃度;Zhang等[7]發現受中國人為源排放影響的NO2高值區范圍增加且華北地區NOx排放量增加了 133%;王郭臣等[8]發現天津市NO2濃度受氣流影響較大;田賀忠等[9]發現輻合風場的頻繁發生及不利地形導致了太行山東麓NOx濃度不斷積累;李令軍等[10]分析了1999～2010年北京市大氣中NO2濃度,發現近年來NO2濃度有所反彈;尉鵬等[11]發現降水量、邊界層氣壓場是影響NO2濃度季節分布主要因素;江文華等[12]發現北京市大氣NO2污染多出現在1月、2月、11月、12 月,與其特有的地形特征、氣候特征密切相關;王躍啟等[13]發現華北NO2垂直柱濃度分布與經濟發展有較好的一致性且煤炭產區和消費區對NO2濃度分布有著重要影響.

這些研究多基于單個站點或某個研究時段,且所使用的研究數據時空分辨率較粗[14-15].本文利用北京市環境保護監測中心2013～2014年全市35個站點NO2逐時濃度監測資料對比分析了年均和重污染狀態下NO2時空分布特征及成因,以期為管理部門提供準確、及時、全面的信息.

1 材料與方法

1.1 站點分布

北京市位于東經115.7°E～117.4°E,北緯39.4°N～41.6°N,地處華北平原西北端,臨近半沙漠化地帶邊緣,地形為簸箕型,三面環山,平均海拔43.5m,山地一般海拔1000～1500m,地形較不利于污染物擴散.國土面積16410.54km2,62%為山區,平原面積僅6000多km2;森林資源總量偏低,全市資源覆蓋率37.6%,大氣自凈功能較弱.位于北緯40°地區,屬溫帶大陸性季風氣候,四季分明,夏季高溫多雨,冬季寒冷干燥,近10年年降水量平均不足450mm,又易受沙塵影響,年均降水的80%集中在夏季6、7、8三個月[16].

1984年北京市建立了我國第一套環境空氣質量自動監測系統,隨著城市規模發展以及城市空間布局的變化,為科學、合理地反映全市環境空氣質量狀況,站點不斷增加;截至目前,北京市的空氣質量地面自動監測網絡由35個站點(圖1)組成,包括1個城市清潔對照點,23個城市環境評價點,6個區域背景傳輸點,5個交通污染監控點;35個站點分布在城六區(東城、西城、朝陽、海淀、豐臺、石景山);西北部(昌平、延慶);東北部(懷柔、密云、平谷、順義);東南部(通州、大興、亦莊);西南部(房山、門頭溝),覆蓋所有區縣

[17].本研究污染物空間分布使用的是35個監測站點,其它濃度分析使用的是東四、官園、天壇、萬壽西宮、奧體中心、農展館、萬柳、古城、順義、昌平、懷柔共11個監測點的平均值.

1.2 監測儀器

北京市污染物監測數據為北京市環境保護監測中心自動監測網絡逐時濃度數據(http://zx.bjmemc.com.cn/).SO2采用紫外熒光法進行監測,分析儀為美國T E-43C型分析儀,儀器的標定系統由111型零空氣發生器 (TEI 111)和146型多點校準儀 (TEI,146C)組成.O3的監測均采用美國熱電環境儀器公司Thermo Fisher生產的49C紫外光度法O3分析儀,O3儀器分析儀最低檢測限1×10-9(體積分數),精度1×10-9(體積分數),零漂0.4%/24h,跨漂±1%/24h、±2%/7d.采用Thermo Fisher 42C化學發光NO-NO2-NOx分析儀監測NO和NO2濃度,該分析儀最低檢測限0.05×10-9(體積分數),零漂小于0.025×10-9/24h,跨漂:±1%/24h.采用基于氣體濾波紅外吸收法Thermo Fisher 48C分析儀測量CO濃度,儀器最低檢測限為40×10-9(體積分數),零漂小于100×10-9/24h,跨漂為±1%/24h.采用基于微量震蕩天平法的Thermo 1405F系列儀器監測PM2.5濃度,24h連續采樣.采用大氣PM2.5水溶性離子在線測量儀(URG-9000B)對水溶性離子Na+、Mg2+、Ca2+、K+、NH4+、Cl-、SO42-、NO3-、PO43-進行在線觀測,其化學成分分析系統為美國DIONEX公司的Dionex ICS-90 型離子色譜儀,時間分辨率為60min.各儀器操作流程嚴格按照《環境空氣質量自動監測技術規范》(HJ/T 193-2005)[18]進行,設備由技術人員定期檢查并及時維護保養.氣象資料為北京市觀象臺地面觀測數據(http://cdc.cma.gov.cn/),儀器為荷蘭WAISALA公司的WXT520氣象觀測儀.

圖1 監測站分布和分類Fig.1 Distribution and classification of observation sites

2 結果與討論

2.1 時間分布

2.1.1 年際變化 自2000年以來,北京市主要大氣污染物濃度總體呈下降趨勢.SO2濃度下降趨勢較為明顯,累計降低69%左右.2000～2006年SO2濃度呈波動式下降,從80μg/m3下降至53μg/m3;2007年起逐年下降,2014年達到最低值22μg/m3.

2000～2014年全市PM10濃度總體呈明顯下降趨勢,累計下降28%,但近年下降速度有所放緩.其中2000～2006年呈波動式變化,2002年濃度最高, 為166μg/m3;2007年以來持續下降,2013年最低,為108μg/m3;2014年濃度有所回升,為116μg/m3.

多年來北京市PM2.5整體呈現下降趨勢,2013年北京環保監測中心正式對外發布PM2.5監測數據,其中歷史數據為恢復計算的結果[19],由圖2可知,2008年前PM2.5處于高污染水平,濃度在101～133μg/m3之間,2008年后PM2.5年均濃度下降幅度顯著,其中2013年PM2.5年均濃度為89.5μg/m3,2014年PM2.5年均濃度為85.9μg/m3.

2008～2014年全市CO濃度在1.29～1.67mg/m3之間波動,其中2010年濃度最高(1.67mg/m3),2014年濃度最低(1.29mg/m3),2014 年CO濃度與2013年(1.47mg/m3)相比,同比降低約12%,其中2008年以來CO濃度年變化率為-34.7μg/m3,累計降低約10%.

NO2年均濃度在波動中總體呈下降趨勢,其中2000～2002年NO2年均濃度有所上升,2002年達到最高值76μg/m3;2003～2008年明顯下降,2008年濃度達到最低值49μg/m3,奧運減排措施起到明顯效果;2009～2014年NO2年均濃度趨于平穩,整體在52～58μg/m3間波動但濃度有小幅上升;2000～2014年NO2濃度累計降幅20%.近兩年,2013年NO2濃度為56μg/m3,2014年NO2濃度為56.7μg/m3;2014年與2013年相比上升約1.3%,但仍超國家二級標準(40μg/m3)42%.

圖2 2000～2014年北京市主要大氣污染物年際變化Fig.2 Annual variations of major air pollutants in Beijing during 2000～2014

2.1.2 月變化 根據環境保護部《環境空氣質量指數(AQI)技術規定》(HJ 633-2012)[20]分級方法,0

圖3為2013～2014年北京市年均及重污染日NO2逐月分布.由圖3可知,北京市NO2的月均濃度整體呈波浪形分布,其中2013年1月份的濃度最高,達到88.06μg/m3;10月份同樣出現一個NO2濃度的峰值,峰值濃度為65.77μg/m3;2014年10月份的濃度最高,濃度為72.75μg/m3,2 月份次之,濃度為66.84μg/m3.1～2月份的濃度較高,主要受采暖季燃煤的影響[21];10月份峰值可能與特殊的污染源排放和氣象擴散條件有關,2014年10月北京市出現4次典型重污染過程,污染過程中各項污染物濃度明顯上升[22];7月份和8月份的 NO2月均濃度最低,最低濃度為40.21μg/m3.分季節來看,2013年春季(3～5月)、夏季(6～8月)、秋季(6～8 月)、冬季(12、1、2月)平均濃度分別為55.51、43.61、58.94、68.23μg/m3;2014年春季、夏季、秋季、冬季平均濃度分別為57.53、42.49、63.95、63.05μg/m3,總體呈現出秋、冬季大于春、夏季的濃度分布特征,與李令軍等[10]、王英等[23]對北京NO2濃度監測及衛星反演的結果基本一致.

圖3 北京市NO2月變化曲線Fig.3 Monthly average concentration of NO2in Beijing

對于重污染日平均濃度月分布而言,2013年NO2月平均濃度在54.00～117.92μg/m3之間;2014 年NO2月平均濃度在39.60～120.50μg/m3之間;2月、11～12月重污染日月平均濃度同比明顯上升,濃度增大13.43～33.00μg/m3.重污染日NO2濃度上升除受區域源排放(燃煤、機動車)影響外,高濃度污染帶傳輸也起著重要作用[24].

2.1.3 日變化 圖4為2013～2014年北京市年均及重污染日NO2日變化曲線,全年來看,NO2濃度呈現雙峰型分布,在早上07:00～8:00出現第1個峰值,在夜間的20:00～22:00之間出現第2個峰值,第2個峰值濃度明顯高于第1個峰值,早上的峰值與交通早高峰比較一致,夜間的峰值可能與夜間NO和O3反應生成NO2,而NO2光解反應停滯,濃度逐漸積累有關[25].2014年與2013年NO2日變化相比,02:00～11:00時濃度明顯偏高,可能與柴油車數量增大造成的較高排放有關[26],這些車夜間才允許進入北京市五環內,造成夜間時段氮氧化物排放量較大.對于重污染日變化而言,18:00至次日04:00維持較高濃度,下午濃度沒有明顯的降低;與年均濃度相比, 重污染日平均濃度上升約46.62%～112.71%.

圖4 北京市NO2日變化曲線Fig.4 Diurnal variation of NO2in Beijing

2.2 空間分布

圖5為運用Kriging插值法[27]得出的2013～2014年均及重污染日北京市NO2空間分布.由圖5可知,NO2年均濃度的空間分布結構具有鮮明的特征,北部及西部山區NO2濃度水平明顯低于中心城區及南部地區,懷柔、密云、延慶年均濃度在30μg/m3左右,中心城區及南部地區濃度水平在50μg/m3以上.對于重污染日NO2濃度空間分布而言,北部地區及西部門頭溝等地明顯低于中心城區及南部地區,前者平均濃度在45μg/m3以下,后者在80～110μg/m3之間.重污染日中心城區及南部地區濃度明顯上升與不利氣象條件造成局地積累及污染傳輸有關[28].2014年與2013年NO2年均濃度相比,在沿八達嶺高速存在一個西北方向伸展的NO2增長區,增大約0.60～2.10μg/m3,這可能與西北方向八達嶺高速、京藏高速的交通污染排放特別是貨運交通污染排放有關;2014年與2013年NO2重污染日NO2平均濃度相比, NO2濃度增長區主要集中在城六區及南部地區,平均增大2.0μg/m3以上.由于北部及門頭溝等地區監測站點相對較少,插值的濃度分布結果具有一定的不確定性[29].本文插值后統計的面積不確定性主要來自:①"簸箕狀"的特殊地形及植被對污染物濃度的影響;②插值方法誤差,插值受采樣點范圍、采樣點密度等參數影響.

圖5 北京市NO2空間分布Fig.5 Spatial distribution of NO2in Beijing

2.3 NO2反周末效應

圖6 北京市城區工作日和周末NO2、O3小時濃度變化曲線Fig.6 Diurnal variation of NO2,O3in weekdays and on weekends in urban district in Beijing

圖6為周末及工作日O3、NO2小時濃度的日變化曲線,Cleveland等[15]最早提出O3“周末效應”概念,即周末O3濃度值高于工作日濃度的現象.由圖6可以看出,北京市存在O3“周末效應”,日均值周末比工作日高5%左右,這可能由于周末與工作日機動車行駛數量造成的 NOx排放強度的明顯變化導致[30].而北京市 NO2濃度存在明顯的“反周末效應”,周末NO2濃度比工作日偏低7%左右,與黃志新[31]在上海的觀測結果相似.北京市 NO2“反周末效應”與人類在周末和工作日的作息安排差異密切相關,另外特殊氣象條件也可能有著一定的作用[32].

2.4 相關性分析

圖7為2013～2014年北京市年均及重污染日觀測期間的 NO2、O3、NO、NOx和大氣氧化劑 OX(OX=NO2+O3)小時濃度的日變化規律.由圖7可知,對于年均濃度而言,NO呈現出明顯的雙峰變化,NO2在一天之中變化幅度較小;NO在8:00、23:00各有1個峰值,夜間峰值可能與柴油車較高排放有關,早上的峰值可能與上班時段機動車排放有關[33];NO2夜間開始積累并在21:00左右出現1個峰值,可能因為夜間NO和O3反應生成NO2,而NO2光解反應停滯,濃度逐漸積累; NO2與O3之和OX反映了大氣的氧化程度,整體來看受太陽輻射和光化學反應強度影響,白天O3不斷生成,午后濃度最高,O3日變化呈現規律的單峰型特征;OX也呈現出單峰型日變化特征,夜間 OX 主要以NO2為主,而正午前后 NO2與O3在OX中的比例大致相當[34];PM2.5日變化曲線仍呈現雙峰型分布,在上午10:00或11:00出現第1個峰值,在夜間的21:00或22:00出現第2個峰值,第2個峰值濃度明顯高于第1個峰值,表明夜間北京市城區的PM2.5更容易積累或二次生成,可能與夜間的排放源和化學反應有關

[35];CO濃度也呈現雙峰型分布,在早上09:00左右出現第1個峰值,在夜間的23:00左右之間出現第2個峰值;下午濃度較低,這與下午溫度高、日照強、邊界層高度較高、垂直擴散較好有關.對于重污染日平均濃度而言,NO2、CO濃度雙峰型分布不明顯,早上的峰值消失且變化較為平緩;由于重污染日主要集中在冬季,溫度較低,光化學反應較弱,重污染日O3濃度明顯降低, 但PM2.5濃度較高,這些污染物日變化特征及原因還需進一步研究.

空氣中NO3-來源既有一次排放的,也有可能是經過大氣光化學反應生成的二次氣溶膠.大氣中的NOx在大氣中經大氣光化學氧化形成NO3-(R1),在NH3存在的情況下生成NH4NO3, 而大氣中的NO3-多以NH4NO3的形式存在,在高溫作用下,NH4NO3可分解為NO3-和NH3(R2).氣相反應一般在晴朗、干燥的天氣下發生;而HNO3主要通過氣相氧化反應生成,NO3-是PM2.5的重要化學組分,因此 NO2濃度對PM2.5濃度有顯著影響.

圖7 北京市近地層大氣中O3、NO、NO2、NOx、OX、PM2.5濃度小時變化Fig.7 Diurnal variations of O3, NO, NO2, NOx, OX and PM2.5concentrations near the ground in Beijing

對2013～2014年NO2小時濃度與 PM2.5、O3、NO、NOx、CO、OX小時濃度進行相關性分析發現,NO2與PM2.5、NO、NOx、CO呈正相關,與O3、OX呈負相關.全年及重污染日NO2濃度與PM2.5濃度相關系數分別為0.83、0.86,均達到 0.70 以上,呈顯著性相關關系.全年及重污染日NO2濃度與CO為正相關,相關系數分別為0.91、0.46;全年及重污染日NO2濃度與NO為正相關,相關系數分別為0.69、0.12;全年NO2濃度與O3濃度呈現顯著的負相關性(R=-0.77),重污染日NO2濃度與O3濃度相關系數明顯下降(R為-0.04);全年NO2濃度與OX濃度呈負相關性(R=-0.60),重污染日NO2濃度與OX濃度相關系數明顯下降(R=-0.32).

重污染日NO2濃度PM2.5濃度相關性遠大于與O3濃度的相關性,原因可能為:重污染日多發生在冬季,溫度較低,濕度較大,植被VOCs排放量較小,生成O3濃度較低,而重污染日NO2濃度PM2.5濃度相關系數有所上升表明重污染日特殊的氣象條件通過R10引發NO2的二次轉化,生成PM2.5濃度中重要的化學組分NO3-.此外,重污染日NO2與其它污染物相關性比全年下降表明重污染期間NO2濃度的影響因素增多,特殊的氣象條件可能起著十分重要的作用[36].

2.5 NO2光解速率與氮氧化速率

NO2是O3前體物,特定條件下高濃度NO2既有利于O3生成,也引發NO2向NO3-二次轉化,重污染日北京市NO2的兩種轉化機制,是否以轉化為NO3-過程為主導,研究計算NO2光解速率與氮氧化速率來說明.

圖8 北京市NO2光解速率與氮氧化速率日變化曲線Fig.8 Diurnal variation of Photolysis rate of NO2and NOR in Beijing

一般來說,白天太陽輻射強度變化不大時NO、NO2和O3這3種物質濃度會達到光化學穩定態,服從經典的光化學穩定態方程[37],如R4式中K1為方程R12的反應速率,是溫度的函數,常用的關系式為R13.利用實測的污染物濃度和氣象資料再結合方程(R3)、(R4)可以求得J2的值(圖8a),由圖8a可知全年及重污染日11:00～15:00 J2最大,全年J2峰值平均在0.105min-1左右,重污染日J2峰值平均在0.026min-1左右,一天中重污染日J2明顯低于全年平均;本研究計算的NO2光解速率與安俊琳等[26]、Wang等[38]在北京的計算結果相近.

表1 不同地區NOR比較Table 1 Comparison of NOR at different districts

研究表明[39-40]重污染過程中PM2.5主要組分NO3-、SO42-、NH4+質量濃度之和占PM2.5濃度的60%以上,3種無機組分離子主要由氣態前體物的二次反應生成.為了評價NO3-的生成速率,研究采用氮轉化率NOR=[NO3-]/[NO3-]+[NO2]來表征,其中各物質均采用摩爾濃度(mol/L).全年及重污染期間,NOR值分別為0.142±0.061、0.190±0.036,全年平均NOR值在一天之中于14:00左右到達峰值0.166,而重污染日NOR值無明顯日變化,24h變化幅度較小.但重污染日NOR值明顯高于全年平均水平,而重污染日NO2光解速率明顯低于年均值.重污染日特殊的低溫、高濕氣象條件使氮氧化物等一次污染氣體在大氣顆粒物表面通過非均相反應轉化生硝酸鹽氣溶膠, 白天HNO3主要來源與NOx和CxHy在對流層的光化學反應,而夜間主要來自N2O5的反應,因而硝酸鹽的二次生成加重了重污染的水平,一定程度上表明重污染日北京市NO2的兩種轉化機制中以轉化為NO3-過程為主導.本研究與其他學者[41-43]在北京的研究結果具有一定的可比性.不同城市的NOR結果[44-47]不盡相同,可能原因為①局地、區域污染源排放量的差異造成污染物濃度不同②氣象條件如風速、溫度、濕度差異③產業結構、工業布局、能源利用的間接影響④地形及下墊面的影響.

2.6 NO2來源分析

人類活動和自然行為都有可能產生二氧化氮,二氧化氮的自然源主要是閃電和微生物生命活動,人為污染來源包括汽車尾氣排放、工業排放、飛機排放、輪船排放等.近年來隨著汽車保有量量的飛速增長,機動車尾氣排放對NO2的影響日益顯著.張興贏等[48]發現中國的人口分布與NO2的濃度分布有密切的相關,人口多、人為活動頻繁的地區都是NO2的高值區;陳煥盛等[49]利用嵌套網格空氣質量預報模式系統NAQPMS研究2006年亞運時段廣州的NO2時空變化及來源發現來自本地的NO2的月均貢獻率分別為89.5%;周丹等[50]利用CALPUFF模擬研究了2005年東莞市NO2來源后發現NO2本地源貢獻占77%,其中機動車貢獻62%;Wang等[51]研究表明2006年11月4～6日在北京中非合作論壇期間機動車的尾氣排放對北京地區對流層NO2濃度的貢獻量約為70%.國內外對PM2.5濃度及組分來源解析研究較多,對NO2來源解析研究較少.本文受數值模型及排放清單等條件制約,研究利用北京市機動車的保有量、氮氧化物排放量與NO2濃度年變化的相關關系初步分析了機動車尾氣排放對NO2濃度的影響(圖9,數據來自文獻[16,20]),由圖9可知,2014年底北京市機動車保有量達到了559.1萬輛,較2006年凈增94%; 2006年以來,北京市機動車保有量增長較快,但此后的2011年,北京市開始實施汽車總量控制措施和搖號上牌制度,增長速度放緩.經計算2000～2014年北京市機動車的保有量與NO2濃度的相關系數R為-0.84,在機動車保有量增加的情況下,NO2年均濃度總體呈下降趨勢,盡管近兩三年濃度有所回升.

圖9 2000～2014年北京市NO2年均濃度與機動車保有量Fig.9 Annual variation of NO2concentration and vehicle numbers during 2000～2014 in Beijing

研究表明[52]北京市NOx主要來源于機動車及工業排放,機動車已成為北京市氮氧化物排放的首要污染源.本文根據各車型的年均行駛里程,平均運行車速和各車型平均排放因子和保有量,得出了2006～2014年北京市機動車的NOx逐年排放量,計算公式如下:

式中:Pj為計算年份機動車保有量,104輛;j為車型分類;Mj為平均行駛里程,104km;Efj為不同車型的平均排放因子,g/km.

計算的2006～2014年北京市機動車的NOx年排放量在7.65×104～15.3×104t,受機動車數量及油品標準等因素的影響,近兩年機動車排放量在7.5×104t左右,近8年機動車的NOx年排放量與NO2濃度的相關系數R為0.77,可見迅速增長的機動車保有量對北京市地區上空的NO2濃度的變化有顯著的影響.

3 結論

3.1 2013年NO2平均濃度為56μg/m3,2014年北京市NO2年均濃度為56.7μg/m3,2014年與2013年相比上升約1.3%.

3.2 年均及重污染日NO2月均濃度呈波浪型分布,日變化呈現雙峰型分布;空間分布上北部及西部山區NO2濃度明顯低于中心城區及南部地區.3.3 NO2濃度與PM2.5、CO、NO呈正相關,與O3、OX負相關;全年NO2光解速率峰值平均在0.105/min左右,重污染日光解速率峰值平均在0.026/min左右;全年及重污染期間,氮氧化速率分別為0.142±0.061、0.190±0.036;高濃度NO2既有利于O3生成又對重污染的形成起到了促進作用,重污染日特定條件下北京市NO2的兩種轉化機制以轉化為NO3-過程為主導.

3.4 2000～2014年北京市機動車的保有量與NO2濃度的相關系數R為-0.84,機動車NOx排放量對北京市地區上空的NO2濃度的變化有顯著的影響.

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Spatial and temporal distribution of NO2during 2013～2014 in Beijing.

CHENG Nian-liang1,2,3, LI Yun-ting1, CHEN Tian4, ZHANG Da-wei1*, DONG Xin1, WANG Xin1, HUAN Ning1, LIU Bao-xian1, YAN He1, MENG Fan2,3**(1.Beijing Key Laboratory of Airborne Particulate Matter Monitoring Technology, Beijing Municipal Environmental Monitoring Center, Beijing 100048, China；2.College of Water Sciences, Beijing Normal University, Beijing 100875, China；3.Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China；4.Beijing Environmental Protection Bureau, Beijing 100048, China).China Environmental Science, 2016,36(1)：18～26

Abstract：The Spatial and temporal distribution characteristics of NO2during 2013～2014 were analyzed based on the NO2monitoring data released by Beijing Municipal Environmental Monitoring Center.The analytical results showed that the annual average concentration of NO2in Beijing was 56.7μg/m3in 2014and increased 1.3% compared to that of NO2(56μg/m3) in 2013.The monthly average concentration of NO2changed in a wave-shape curve and the diurnal variation of NO2showed bimodal distribution.The annual average concentration of NO2was lower in the northern and western regions while higher in the six city area and southern area; NO2and PM2.5, CO, NO showed a positive correlation while NO2and OX, O3had no significant correlation relationship.Calculated photolysis rate of NO2in the whole year and heavy pollution days was 0.105/min, 0.026/min, respectively.The values of NOR was 0.142±0.061, 0.190±0.036 in the whole year and heavy pollution days, respectively.High concentration of NO2was conducive to the formation of O3and also played a promoting role of heavy air pollution formation.Correlation coefficient between vehicle number and the annuanl concentration of NO2during 2000～2014 in Beijing was -0.84 and the NOxemissions of vehicle had a significant effect on the change of the annual concentration of NO2in the area of Beijing city.

Key words：NO2；spatial and temporal distribution；Beijing；NOR；PM2.5；photolysis rate

中圖分類號：X513

文獻標識碼：A

文章編號：1000-6923(2016)01-0018-09

收稿日期：2015-06-09

基金項目：環保公益性行業科研專項(201409005);國家科技支撐計劃課題(2014BAC23B03);北京市科技計劃課題(Z131100005613046);中心課題(2015-01-02);北京市VOCs基準監測體系評估及環境水平狀況研究課題

作者簡介：程念亮(1987-),男,山東泰安人,工程師,博士研究生,主要從事空氣質量環境預警預報及大氣環境規劃模擬研究.發表論文20篇.