環境空氣中臭氧濃度變化影響因素的相關性分析

摘要：本文使用相關性分析法就影響環境空氣中臭氧濃度的各種相關因素進行深入分析與研究，并對環境空氣中的臭氧污染問題提出有效的防治措施。

關鍵詞：臭氧污染；臭氧濃度變化；影響因素；相關性分析

中圖分類號：X51 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）03-0179-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.106

Abstract： In this article， we will conduct an in-depth analysis and research on various relevant factors that affect the ozone concentration in ambient air using correlation analysis to effectively prevent and control ozone pollution in the ambient air.

Key words： Ozone pollution； Ozone concentration change； Influencing factors； Correlation analysis

臭氧層一般在地球的平流層，距離地面10～50km，里面充斥一定濃度的臭氧。臭氧屬于大氣中的一種微量氣體，含有三個氧原子。臭氧層包裹在地球表面，保護著我們的健康，阻擋了來自太陽紫外線對人類的傷害。然而近年來，原本穩定的臭氧層臭氧濃度發生了變化。雖然臭氧是上天賜給人類的一把保護傘，但是在一定情況下也危害著人類的健康。高濃度的臭氧對我們的眼睛和呼吸道有著嚴重的刺激，并對我們的肺功能產生了一定的影響；另一方面，對地球表面植物的健康成長也有著嚴重的影響。

近年來，一些專家發現地球表面的臭氧濃度發生了變化，部分地區上空的臭氧濃度出現了快速增長的趨勢，還有部分地區的臭氧濃度降低，越來越稀薄，甚至部分地區的上空出現了臭氧空洞。

1 臭氧的產生及其性質

臭氧可以說是氧氣的一種異構體，在大氣中的含量極少，僅占大氣成分的一億分之一，臭氧的濃度取決于地區的海拔高度。臭氧層可以說是地球的保護層，它主要分布在地球外部距離地面10～50 km的空間，臭氧濃度的最大值則處于20～25 km高度的地方。對于地球上的生物來說，臭氧層起到吸收太陽紫外線中對生物有害部分UV-B（UV-B是紫外線的一種波長）的作用。但是，從另外一方面來說，紫外線是平流層的熱能的來源，并且臭氧分子又是平流層大氣十分重要的組成部分，因此可以說臭氧層在平流層中的分布影響著平流層的溫度結構以及大氣運動，并且起著決定性的作用。簡單來說，臭氧層影響著地球的氣候環境。而近些年來，因為臭氧污染和臭氧層的破壞，許多地方出現了各種的極端天氣。就南極來說，南極上空的臭氧層是在20億年的漫長歲月中形成的，可是僅在一個世紀里就被破壞了60%。現如今南極大陸的冰架融化了，海平面也在不斷的上升，這些問題時刻威脅著人類的生存。

臭氧來自于大自然，太陽光線中的紫外線可以分為長波和短波兩種，大氣中的氧氣分子受到來自太陽光線中的短波紫外線照射后，原本的氧分子就會產生變化，從而分解成原子狀態。從化學上來講，氧原子具有極強的不穩定性，所以特別容易與大氣中的其它物質發生反應。比如說與氫（H2）反應生成水（H2O），與碳（C）反應生成二氧化碳（CO2）。所以，在經過紫外線短波的照射后，它會與氧分子（O2）發生反應，從而就形成了臭氧（O3）。在臭氧形成后，又因為臭氧的比重大于氧氣，所以會慢慢向臭氧層的底層降落，在降落過程中隨著大氣層中溫度的變化，臭氧不穩定性愈強，又再受到長波紫外線的照射，所以又再一次的還原為氧。臭氧層就這樣保持著這種氧氣與臭氧相互轉換，維持著這種動態平衡。

2 影響環境空氣中臭氧濃度變化因素的相關分析

2.1 研究數據來源

本文選取某城市的環境空氣自動監測點中2017年7月份的數據為基礎監測數據，包括空氣中二氧化硫、臭氧、一氧化氮和可吸入顆粒物等以及濕度、溫度以及壓強等每小時均值，排除地理因素的影響，對影響該地環境空氣中的臭氧濃度變化的相關因素進行了分析研究。

2.2 研究分析方法

在此次分析方法中，我們選取相關性分析法。相關性分析是指通過對兩個或者兩個以上的多個變量數據進行分析，從而得出兩個變量因素的相關密切程度。正常情況下，所得出的相關性系數數值越大就說明兩個因素的相關密切程度越高。通常情況下計算得出的相關性系數我們會用r表示，且假若0<∣r∣<1，就說明兩個變量數值之間存在著一定量上的線性相關關系。并且∣r∣越接近于1，就說明兩個的變量的關系越密切。

2.3 相關性分析

依據數據統計得出，離地表較近的臭氧濃度出現了有規律的周期性波動，而在每日的變化過程中，臭氧的濃度會隨著日溫度的變化而變化。溫度升高時，大氣中的臭氧濃度也會隨之增大；溫度降低時，大氣中接近地表的臭氧濃度也會降低；大氣中臭氧濃度的最大值一般會出現在下午1：00之后以及下午6：00之前。由于伴隨著日溫度的逐漸升高，來自于大陽光中的紫外線短波的輻射越來越強，從而使大氣中的氧分子加速分解促使臭氧的產生。一般情況下臭氧濃度達到極大值的時間點略微滯后于一天之中紫外線輻射最強的時間，這是因為由于太陽光中的紫外線短波對大氣中的氧原子產生反應需要一定的時間。

此外，依據統計分析顯示，該地大氣中的臭氧濃度與該地的實時溫度存在正相關的線性關系。當一天中溫度最高的時候，大氣中所蘊含的臭氧濃度也會隨之升高；反之，溫度越低，臭氧濃度也會隨之下降。此外，該地大氣環境中的臭氧濃度與濕度以及當地的大氣壓強均呈現出負相關關系，其他物質均與臭氧濃度沒有較為明顯的相關性，基本無相關。

3 臭氧污染的危害

在我們的日常生活中，接近地球表面的臭氧層是一個天然的保護傘，它吸收太陽光中的紫外線，減少了紫外線對我們的傷害以及使其他的動植物免遭這種輻射的危害。然而，近年來，大氣中的臭氧污染變得越來越嚴重，為了彌補日漸稀薄的臭氧層乃至臭氧層空洞，人們采取了很多辦法，甚至為此專門設立國際保護臭氧層日。由此給人的印象似乎是受到保護的臭氧應該越多越好。然而并非如此，世界上所有的東西和物質都是有一定的量的，倘若這個定量產生變化，不管是多還是少，都會打破自然界的和諧，從而影響到我們的生活。

臭氧是地球大氣中一種微量氣體，它圍繞在地球的表面，是大自然賜給我們的一道天然屏障。然而并不是所有的臭氧都是需要我們保護的，需要我們保護的是離地面有10～50km，在平流層中的臭氧層。即使還有少部分的臭氧分子徘徊在近地面，但所起到的作用卻是十分微小的。經過監測和觀察，發現近年來地面附近大氣中的臭氧濃度有快速增高的趨勢。雖然臭氧在平流層起到了保護人類與環境的重要作用，但若其在對流層濃度增加，則會對人體健康產生有害影響。臭氧對眼睛和呼吸道有刺激作用，對肺功能也有影響，較高濃度的臭氧對植物也是有害的。

4 小結

臭氧污染和PM2.5污染一樣，是我國經濟社會發展到今天的負面產物，它們的治理雖然需要頂層設計、需要環保部們與科研機構的通力合作，但這并不代表著和普通大眾沒有關系，我們在抱怨空氣污染之時，也要反思自己是否存在有使用非清潔能源等助長臭氧污染的行為。畢竟我們共同生活在同一片藍天下，只有每個人將減少空氣污染當做保護自己生命一樣嚴肅，空氣污染才能得到真正有效的治理。

參考文獻

[1]王雪松，李金龍.北京地區臭氧源識別個例研究[J].北京大學學報（自然科學版），2003，（02）：59.

[2]鄭永光，朱佩君，陳尊裕，陳魯言，崔宏，鄭向東，趙瓊，秦瑜.東南亞地區生物體燃燒影響華南地區對流層臭氧垂直分布的個例分析[J].地球物理學報，2004，（05）：39.

[3]于偉偉. 臭氧污染對冬小麥根系生物學特性及根際土壤環境的影響[D].洛陽：河南科技大學，2014.

[4]張青，宮正宇，孟曉艷，顏魯河.成渝地區臭氧污染特征分析[J].環境科學與技術，2017，40（S1）：9-11.

收稿日期：2018-01-08.

作者簡介：李月（1983-），女，碩士研究生，環境工程師，研究方向為環境監測。