2016年8月南京市一次03污染過程分析

王艷 鄭新梅

摘要：利用南京市國家環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測站的觀測數(shù)據(jù)，對2016年8月南京市發(fā)生的一次持續(xù)性03污染過程進(jìn)行分析。結(jié)果表明：南京市03時(shí)間上呈單峰型日變化，空間上呈區(qū)域性污染特征;前體物NOx日變化呈現(xiàn)雙峰型分布，和03濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;氣象條件的綜合作用是03污染重要因素，持續(xù)的高溫、較強(qiáng)的紫外輻射、適中的相對濕度、較低的風(fēng)速以及主導(dǎo)風(fēng)向高濃度03的輸送，是此次03污染濃度高、持續(xù)時(shí)間長的重要原因。

關(guān)鍵詞：03;污染特征;NOx;氣象條件

中圖分類號：X83

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-9944 （2019） 24-0100-03

1 引言

目前，長江三角洲地區(qū)已形成冬季以顆粒物為主導(dǎo)、夏季以O(shè)3為主導(dǎo)的污染格局[1]。03的形成機(jī)制復(fù)雜，控制難度較大。高濃度（）。會(huì)危害人體健康，對生態(tài)環(huán)境造成污染[2]。南京市作為江蘇省的省會(huì)城市，長三角唯一的特大城市，開展03污染相關(guān)研究十分必要。本研究利用南京市國家環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測站的觀測數(shù)據(jù)，對2016年8月南京市發(fā)生的一次持續(xù)性03污染過程進(jìn)行分析，以期為南京市夏季O。污染特征及成因研究提供參考。

2 污染過程及特征分析

2.1 03污染過程概述

圖1是2016年8月13～20日南京市空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）及03-8 h濃度變化趨勢。由圖1可知，8月13日南京市空氣質(zhì)量為良，各項(xiàng)污染物指標(biāo)均不超標(biāo)。8月14日03一8 h濃度為206 μg/m3，AQI指數(shù)上升到142，空氣質(zhì)量達(dá)輕度污染。8月15日，O3一8 h濃度升高到240 μg/m3，AQI指數(shù)高達(dá)175，達(dá)到中度污染，是整個(gè)03污染過程中污染最嚴(yán)重的一天。8月16～19日污染程度稍有緩解，03一8 h濃度在184 μg/m3～201μg/m3之間，空氣質(zhì)量維持輕度污染。8月20日03—8 h濃度降為144 μg/m3，AQI指數(shù)下降到87，空氣質(zhì)量恢復(fù)到良。整個(gè)污染過程持續(xù)6d，這6d的首要污染物均為03 -8 h?？傮w看來，此次污染過程03濃度較高、持續(xù)時(shí)間較長。

2.2

03濃度變化特征

2.2.1

03濃度時(shí)間變化

圖2是03及其前體物NOx的濃度日變化趨勢，從圖2可以看出03日變化基本呈單峰型分布。本次污染過程中，03日最高濃度出現(xiàn)在13～16時(shí)左右，最低濃度出現(xiàn)在早上的5～6時(shí)。O。小時(shí)濃度最高在219 μg/m3左右，最低在35 μg/m3左右。上午7～11時(shí)是03濃度增長最快的時(shí)段，12～15時(shí)03濃度增長速度減慢，這兩個(gè)時(shí)段是03濃度的積累階段;16～20時(shí)03濃度下降最快，21時(shí)至次日6時(shí)03濃度緩慢下降至最低值。

2.2.2

03濃度空間分布

南京市共有9個(gè)國家環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測站（國控點(diǎn)），分布見圖3。分析國控點(diǎn)的03—8 h濃度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)8月14～19日除邁皋橋國控點(diǎn)以外，其余8個(gè)國控點(diǎn)的03一8 h濃度每天都超過了國家二級標(biāo)準(zhǔn)（160 μg/m3），說明南京市此次O。污染過程呈區(qū)域性污染特征。其中，玄武湖、草場門、邁皋橋國控點(diǎn)這6d的0。一8 h濃度均值低于國控點(diǎn)平均值，瑞金路、中華門、山西路、浦口則都高于國控點(diǎn)平均值。

結(jié)合國控點(diǎn)的地理位置和其所在區(qū)域的城市功能，分析03濃度空間分布的原因。03濃度低值區(qū)域中，玄武湖國控點(diǎn)位于旅游景區(qū)，屬于生態(tài)公園區(qū)，草場門國控點(diǎn)位于科教文衛(wèi)區(qū)，兩個(gè)國控點(diǎn)周邊的污染源少，因此O。濃度低;邁皋橋國控點(diǎn)地處老工業(yè)區(qū)，此次污染過程中O。濃度較低，可能是周邊化工企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、搬遷化工園，污染源減少等原因造成的。0。濃度高值區(qū)域中，瑞金路國控點(diǎn)位于住宅區(qū)，中華門國控點(diǎn)附近有高架橋，山西路國控點(diǎn)位于商業(yè)區(qū)，3個(gè)國控點(diǎn)都在老城區(qū)，移動(dòng)源多、交通流量大，03濃度高可能和前體物排放量大有關(guān);浦口國控點(diǎn)位于江北，屬于工業(yè)區(qū)，工業(yè)污染是高濃度03的重要來源。

3 污染過程影響因素分析

3.1 前體物影響分析

NOx是03的主要前體物之一[3]，在光化學(xué)反應(yīng)中有著極為重要的作用。由圖2可知，N0。日變化呈現(xiàn)雙峰型分布特征，在每天的6～9時(shí)和16～20時(shí)濃度有兩次較為明顯的增長過程，這和交通早晚高峰時(shí)間重合，說明NOx受機(jī)動(dòng)車尾氣排放影響明顯。此外，由于夜間NO對O3的“滴定”作用[4]，減少了NOx的消耗，加上逆溫層的作用，使大氣污染物擴(kuò)散能力減弱[5]，夜間的N0x濃度比白天高。

從圖2可以看出，03與NOx的濃度變化趨勢呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。NOx濃度的第一個(gè)峰值時(shí)間對應(yīng)03濃度最低的時(shí)間，而03濃度的峰值比NOx濃度的第一個(gè)峰值晚6～7 h，對應(yīng)NOx濃度較低的時(shí)段。

3.2 氣象條件影響分析

O3的生成還受到紫外輻射、氣溫、相對濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降水等多種氣象因素共同作用[6]。利用SPSS軟件對這次污染過程中03小時(shí)濃度值和氣溫、紫外輻射、相對濕度、風(fēng)速的小時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，分析結(jié)果見表1。

3.2.1 紫外輻射和氣溫

8月14～19日南京市紫外輻射平均最大值為44.4W/mz，出現(xiàn)在每天的12時(shí)左右，平均最高氣溫為35.5℃，03平均最大為219 μg/m3，最高氣溫和03最大值出現(xiàn)的時(shí)間比在紫外輻射滯后2～4 h，都在14～15時(shí)左右。

從表l可知，03小時(shí)濃度和紫外輻射、氣溫呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0. 498和0.915。0。濃度與溫度的相關(guān)性比紫外輻射強(qiáng)。氣溫的升高和紫外輻射的增強(qiáng)，加快了光化學(xué)反應(yīng)，有利于本地O3生成，03濃度逐漸升高，在午后達(dá)到峰值，當(dāng)氣溫降低、紫外輻射減弱后，03濃度也隨之降低。這與深圳[6]和常州[7]等地區(qū)的研究結(jié)論一致。

3.2.2 相對濕度和風(fēng)速

03小時(shí)濃度與相對濕度的相關(guān)系數(shù)為一0. 913，呈顯著負(fù)相關(guān)。南京市這幾天的平均相對濕度為60.9%，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)相對濕度在40%—50%之間，O3超標(biāo)率高達(dá)91.7%，相對濕度在50%～60%之間，03超標(biāo)率為73. 5%，相對濕度在60%～70%之間，O。超標(biāo)率降至19. 0%，當(dāng)相對濕度大于70%，沒有發(fā)生03超標(biāo)。表明相對濕度適中的條件下易發(fā)生03超標(biāo)，較高的相對濕度不利于03生成。一方面，水汽會(huì)造成紫外輻射的衰減，減弱了光化學(xué)反應(yīng)[8 ];另一方面高濕度有利于O3的干沉降[9]。

此次過程中南京市小時(shí)平均風(fēng)速為3. 7m/s，風(fēng)速普遍較低，風(fēng)速對03的水平擴(kuò)散作用弱于垂直輸送作用[10]，污染物的清除效率低，因此加劇了近地面0。污染。03小時(shí)濃度與風(fēng)速相關(guān)性較弱，相關(guān)系數(shù)僅為0. 176，可能和風(fēng)速的小時(shí)數(shù)據(jù)之間相差不大，O3污染呈區(qū)域性分布有關(guān)[11]。

3.2.3 風(fēng)向和降水

此次污染過程中南京市主導(dǎo)風(fēng)向都以東風(fēng)、東南風(fēng)為主。研究表明12.13]，長江三角洲地區(qū)03空間分布上，東部沿海03濃度相對高于西部內(nèi)陸。上海、蘇南等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的高濃度03隨東風(fēng)、東南風(fēng)被傳輸?shù)侥暇?，對南京市?3超標(biāo)造成一定的貢獻(xiàn)[14]。同時(shí)南京市8月受副熱帶高壓控制，下沉氣流導(dǎo)致污染物在近地面累積，造成近地面03濃度的進(jìn)一步上升[1，15]。

8月20日南京市主導(dǎo)風(fēng)向轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，還出現(xiàn)了雷陣雨天氣。偏北風(fēng)有利于南京市的高濃度03向下風(fēng)向擴(kuò)散，加上降水對03的濕清除作用[16]，南京市近地面O3濃度降低，這次持續(xù)性的03污染過程結(jié)束。

4 結(jié)語

（1）本次南京市03污染過程持續(xù)了6d，首要污染物均為O3一8 h。O3一8 h濃度最高為240 μg/m3，AQI指數(shù)高達(dá)175，達(dá)到中度污染。

（2）南京市O3濃度日變化呈單峰型分布，上午7～11時(shí)是03濃度增長最快的時(shí)段;空間上O3呈區(qū)域性污染特征，其中玄武湖、草場門、邁皋橋國控點(diǎn)O3濃度相對較低，瑞金路、中華門、山西路、浦口國控點(diǎn)03濃度較高。

（3）本次過程中，前體物NOx日變化呈現(xiàn)雙峰型特征，峰值時(shí)間和交通早晚高峰重合，NOx和O3濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，夜間的NOx濃度比白天高。

（4）污染過程受到了氣象條件的綜合作用。持續(xù)的高溫和較強(qiáng)的紫外輻射有利于本地03生成，東風(fēng)、東南風(fēng)將高濃度03輸送到南京，適中的相對濕度、較低的風(fēng)速和副熱帶高壓的控制使得03不斷累積，不易擴(kuò)散。最后，風(fēng)向的改變和降水對03起到了清除作用。

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收稿日期：2019-11-06

作者簡介：王艷（1990-），女，助理工程師，主要從事大氣環(huán)境污染研究。