德慶縣城區夏秋季近地層大氣臭氧污染特征

鐘建輝

摘 要：該文利用德慶縣城區空氣質量自動監測站的2016年夏、秋兩季臭氧污染物連續監測數據，從時間變化、氣象因素-溫度、前體物（NO2、CO）等方面分析德慶縣城區夏季大氣臭氧污染特征和變化規律。結果表明，德慶城區臭氧8 h濃度作為首要污染物頻率僅次于細顆粒物，臭氧濃度具有明顯的時間變化規律。臭氧濃度與氣象因素-溫度呈明顯正相關變化，與NO2呈強負相關變化、CO呈弱相關變化。

關鍵詞：近地層 大氣 臭氧 相關性

中圖分類號：X515 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（c）-0133-02

臭氧是大氣中氮氧化物和揮發性有機物經光化反應的產物。近地面的臭氧污染物與距地面約30 km的高空臭氧層，對地球生物影響發揮著“魔鬼”與“天使”的正反面作用。高空臭氧層可以吸收紫外線、X射線、伽馬射線等99%短波射線，成為地球的保護傘。但出現在距地表約2.5 km的大氣中低空臭氧，卻是城市光化學煙霧的一種成分，對植被和人類有傷害。臭氧污染不可忽視。

德慶縣地處廣東省西北部、西江中游北岸，東接高要，西及西北與封開毗鄰，北連懷集，東北與廣寧縣相接壤，南臨西江與云浮市郁南、云安兩縣隔江相望。城區位于德慶縣的南面，與云浮市郁南縣只有一江之隔。德慶縣城區的環境空氣質量主要受本轄區工業污染源和外來污染源的影響。

近年來，隨著環保部門對環境空氣質量監測的加強，可得知臭氧污染日益嚴重，尤其在夏秋兩季。文章根據德慶縣城區環境空氣自動監測站2016年連續監測數據分析德慶縣城區在夏、秋兩季臭氧污染變化特征。

1 監測點位信息和監測方法

1.1 監測點位信息

德慶縣城區環境空氣自動監測站于2015年底建成，選址研究由中山大學完成，設在德慶縣公安局機動訓練基地，坐標23°8'50.18“N，111°46'32.99"E，建筑物樓層共5層，高約18 m。德慶縣公安局機動訓練基地周邊為空地、居民樓和公安局辦公樓，南面隔空地為德慶大道，距離約120 m。自動站位于城區中心，符合《環境空氣質量監測點位布設技術規范（試行）》等相關技術規范，監測數據具有代表性和可比性。

1.2 監測方法與標準

1.2.1 監測儀器

（1）賽默飛世爾科技（中國）有限公司49i型臭氧分析儀：有效量程為0～50 ppm，最低檢出限為0.5 ppb，重現性1 ppb，線性：±1%滿量程，零漂為<2.0 ppb/24 h，相應時間<180 s，流量為1～3 L/min。

（2）賽默飛世爾科技（中國）有限公司146i型動態校準儀：流量計準確度為±1%滿量程，質量流量測量重現性為±2%滿量程，標氣流量計量程為0～100 mL/min，零氣流量計量程為≥10 L/min，臭氧發生準確度為±2%。

（3）賽默飛世爾科技（中國）有限公司111型零氣發生器：壓力為10～30 psi，零氣的純度為O3≤0.5 ppb。

1.2.2 監測方法

臭氧監測方法采用《環境空氣氣態污染物（SO2、NO2、O3、CO）連續自動監測系統技術要求及檢測方法》（HJ654-2013）的方法。質量保證按照《環境質量自動監測技術規范》（HJ193-2005）等有關規定執行。

1.2.3 評價標準

德慶縣城區屬于二類環境空氣功能區，執行《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）中的二級標準限值，即臭氧日最大8 h平均≤160 μg/m3，小時平均值≤200 μg/m3。

2 環境空氣質量狀況

2016年德慶縣城區環境空氣質量達標天數為332 d，超標天數34 d，優良率達到91.3%，綜合質量指數為3.93，全市排名第4。德慶縣城區首要污染物為細顆粒物（PM2.5）100 d，其次為臭氧日最大8 h均值79 d，占比35.7%。從表1可知，臭氧8 h濃度作為首要污染物集中在夏季和秋季，分別為29 d、34 d。

3 數據統計與分析

3.1 臭氧小時濃度、月均濃度變化規律

從圖1顯示，2016年德慶縣城區夏、秋兩季的臭氧小時平均濃度在24 h的變化規律均為單峰型，且濃度都較為接近，均從上午9點開始逐步上升，到下午16～17時達到峰值后開始下降。

從圖2可以看出，2016年德慶縣城區臭氧日最大8小時月平均濃度呈現夏秋兩季高，春秋兩季低的變化規律。6月～11月（即夏、秋季）臭氧日最大8 h月平均濃度較大，12～5月（即冬、春季）臭氧日最大8 h月平均濃度較低，其中最高濃度為夏季9月的117 μg/m3，最低濃度為冬季1月的48 μg/m3。

3.2 溫度與臭氧小時平均濃度的相關性變化

氣象因素是影響近地面臭氧濃度的主要因素之一，是造成臭氧濃度日小時濃度、月均濃度、季均濃度、年均濃度變化的重要因素。在各種氣象因素之中，溫度影響臭氧濃度比較重要。圖3顯示了德慶縣城區夏、秋兩季臭氧小時濃度與溫度小時濃度的變化規律。可以看出，臭氧小時平均濃度與溫度小時平均值具有極為相似的變化規律，隨著溫度的升高，臭氧濃度也隨之升高，呈明顯的正相關（相關性為0.98）變化。

3.3 O3-8H與CO、NO2月均值的相關變化

臭氧是二次污染，其生成主要依賴于一次污染物（NO2、CO等）的濃度和化學反應。從圖4顯示，德慶縣城區夏、秋季NO2、CO月均濃度變化不大，較為平穩； O3-8H與NO2呈強負相關（相關系數-0.70），O3-8H與CO呈弱負相關（相關系數-0.10）。

4 結論

（1）2016年，德慶縣城區臭氧8 h（O3-8H）作為主要污染物頻率僅次于細顆粒物（PM2.5），占比達到35.7%，且集中在夏、秋兩季。

（2）從2016年臭氧污染物的連續監測數據顯示，德慶縣城區夏、秋兩季的臭氧小時平均濃度在24 h的變化規律均成單峰型；臭氧日最大8 h月平均濃度呈現夏秋兩季高，春秋兩季低的變化規律。

（3）德慶縣城區夏、秋兩季臭氧小時平均濃度與溫度小時平均值呈現明顯的正相關（相關性為0.98）變化。溫度作為氣象因素之一，對臭氧濃度影響較為重要。

（4）德慶縣城區夏、秋兩季O3-8H與NO2呈強負相關（相關系數-0.70），O3-8H與CO呈弱負相關（相關系數-0.10）。

參考文獻

[1] 劉獻輝，周兵利，陳建新，等.洛陽市老城區環境空氣中臭氧污染特征及相關氣象要素分析[J].環境研究與監測，2014，27（2）：14-17.

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[3] HJ654-2013，環境空氣氣態污染物（SO2、NO2、O3、CO）連續自動監測系統技術要求及檢測方法[S].

[4] HJ193-2005，環境質量自動監測技術規范[S].