五大連池風(fēng)景區(qū)森林環(huán)境氣體污染物濃度時(shí)間變化規(guī)律研究

駱媛媛，李明文，王慧

(1.黑河市林業(yè)科學(xué)院，黑龍江 黑河 164300；2.黑龍江黑河森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，黑龍江 黑河 164300；3.中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，北京 100091)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程步伐的加快，礦石燃料燃燒、工業(yè)廢氣排放等系列活動，致使大氣中有害氣體濃度不斷增加[1]。大氣污染問題已經(jīng)成為世界各國最為關(guān)注的焦點(diǎn)[2]。面對日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題，世界各國相繼開展了相關(guān)研究。通過在巴黎市中心建立監(jiān)測站，系統(tǒng)分析了站點(diǎn)附近大氣污染的時(shí)空變化特征[3]。國外學(xué)者通過對已掌握的氣象資料和污染物濃度資料，來預(yù)測空氣中污染物的時(shí)空變化規(guī)律，并及時(shí)對空氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行預(yù)報(bào)和控制[4,5]。遼寧省1987—2002年大氣污染物的變化特征分析發(fā)現(xiàn)，大氣污染存在著明顯的規(guī)律性季節(jié)變化，冬季污染重，夏季污染輕[6]。北京市2000—2002年進(jìn)行大氣污染物研究發(fā)現(xiàn)，污染物濃度與氣象因子之間存在顯著的相關(guān)性[7]。本文通過對景區(qū)SO2、NO2、CO、O34種氣體污染物的研究,分析大氣污染物的變化特征以及污染原因，并提出有力的治理措施，具有十分重要的實(shí)踐意義。

1 資料與方法

1.1 監(jiān)測時(shí)間和地點(diǎn)

氣體污染狀況資料來源于森林環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測站2018年5月—2018年11月的監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測點(diǎn)位于景區(qū)龍門石寨施業(yè)區(qū)森林環(huán)境空氣質(zhì)量觀測場院內(nèi)(48°41′ N、126°19′ E，海拔高度為412 m)。監(jiān)測地點(diǎn)視野開闊，人為干擾少。

1.2 觀測儀器及方法

大氣空氣顆粒物監(jiān)測儀為河北先河SO2監(jiān)測儀、NOX監(jiān)測儀、O3監(jiān)測儀、CO監(jiān)測儀， 24 h連續(xù)監(jiān)測，每1 h自動記錄一次數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制和檢驗(yàn)，剔除因儀器故障、設(shè)備維護(hù)及停電等造成的異常值。

1.3 觀測數(shù)據(jù)處理及分析

北方冬季寒冷，監(jiān)測儀器不能正常工作，選擇2018年5月、8月和11月的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。選取5月15日、8月15日和11月15日的小時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行4種氣體污染物日動態(tài)分析；分別選取5月、8月和11月的月均值進(jìn)行季節(jié)動態(tài)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1O3濃度日動態(tài)變化

O3濃度的日變化規(guī)律呈早晚低、中午高的單峰型分布，從清晨開始逐漸升高，濃度峰值出現(xiàn)在12：00—17：00，谷值出現(xiàn)在5：00—7：00。5月15日12：00達(dá)到116.3 μg·m-3峰值，8月15日17：00出現(xiàn)51.3 μg·m-3峰值，11月15日15：00出現(xiàn)55.7 μg·m-3峰值，見圖1。

圖1 O3濃度日動態(tài)變化

2.2O3濃度季節(jié)動態(tài)變化

季節(jié)變化特征總體呈春季>秋季>夏季，因夏季正值植物生長旺季，森林植被對O3的吸附能力要遠(yuǎn)高于春、秋兩季，加之夏季雨水充沛，對O3有一定的消除作用(唐孝炎等，2006)。而春季氣溫開始回升，光化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)烈，更有利于O3的生成，見圖2。

圖2 O3濃度季節(jié)動態(tài)變化

2.3NO2濃度日動態(tài)變化

5月15日NO2濃度在2.5～7.6 μg·m-3之間波動，18：00降至最低。8月15日NO2濃度在1.9～3.6 μg·m-3之間波動，14：00降至最低。11月15日濃度在8.6～29.9 μg·m-3之間波動，20：00濃度達(dá)到最高。由此可見，5月、8月NO2濃度總體水平較低且變化平緩，11月NO2濃度日變化總體呈白天濃度低且變化較平緩，夜晚突然升高的變化趨勢。見圖3。

圖3 NO2濃度日動態(tài)變化

2.4NO2濃度季節(jié)動態(tài)變化

圖4 NO2濃度季節(jié)動態(tài)變化

季節(jié)變化特征總體呈秋季>春季>夏季，因景區(qū)11月已進(jìn)入供暖期，燃煤導(dǎo)致NO2濃度急劇增加，加之秋季日照短，氣壓低、降水少等氣象因素不利于污染物的擴(kuò)散和沉降，導(dǎo)致NO2濃度明顯高于其他兩季，見圖4。

2.5SO2濃度日動態(tài)變化

SO2濃度基本呈兩至三天周期性變化規(guī)律，總體呈先增高后降低的趨勢。5月15日SO2濃度在1.5～7.2 μg·m-3之間波動；8月15日濃度在3.7～10.9 μg·m-3之間波動，呈多峰變化；11月15日SO2濃度在7.4～23.2 μg·m-3之間波動，15：00出現(xiàn)峰值，見圖5。

圖5 SO2濃度日動態(tài)變化

2.6SO2濃度季節(jié)動態(tài)變化

SO2濃度季節(jié)變化規(guī)律主要表現(xiàn)為秋季最高、夏季最低，春季介于兩者之間，季節(jié)總體變化特征呈為秋季>春季>夏季，秋季SO2濃度普遍高于其他季節(jié)，主要與供暖期燃煤有一定關(guān)系，加之秋季污染物疏散困難導(dǎo)致濃度過高。而夏季降雨多，對污染物起到一定沖刷作用，污染物濃度明顯降低，見圖6。

圖6 SO2濃度季節(jié)動態(tài)變化

2.7 CO濃度日動態(tài)變化

5月15日CO濃度日變化總體呈早晚低、正午高的趨勢。13：00達(dá)到日峰值，為1 351 μg·m-3；8月15日CO濃度日變化總體呈雙峰波動，20：00出現(xiàn)日峰值，為1 622 μg·m-3；11月15日CO濃度日變化呈三峰兩谷波動，20：00出現(xiàn)日峰值，為1 842.1 μg·m-3，見圖7。

圖7 CO濃度日動態(tài)變化

2.8 CO濃度季節(jié)動態(tài)變化

季節(jié)動態(tài)變化總體呈夏季>春季>秋季，夏季最高，秋季最低，春季介于兩者之間，春、秋兩季CO濃度相差不大。因景區(qū)夏季進(jìn)入旅游旺季，車流量較大，汽車尾氣排放導(dǎo)致CO濃度隨之增加。而春、秋兩季景區(qū)旅游進(jìn)入淡季，CO濃度也隨之降低，見圖8。

圖8 CO濃度季節(jié)動態(tài)變化

3 結(jié)論

3.1 林內(nèi)O3、CO日變化規(guī)律總體呈早晚低、中午高的變化趨勢，O3濃度日動態(tài)5月>11月>8月，日峰值為116.3 μg·m-3，CO濃度日動態(tài)均呈11月>8月>5月，CO日最高濃度為1 842.1 μg·m-3；NO2濃度總體水平較低且變化平緩，11月日波動較大，NO2濃度日動態(tài)11月>5月>8月，日峰值為29.9 μg·m-3；SO2總體呈先增高后降低的變化趨勢。SO2濃度日動態(tài)11月>8月>5月，SO2日最高濃度為23.2 μg·m-3。

3.2 林內(nèi)SO2、NO2、O3的季節(jié)變化均表現(xiàn)為春季高，夏季低，秋季居中，總體春季>秋季>夏季，而CO季節(jié)變化則表現(xiàn)為夏季>春季>秋季。

3.3 參照國家《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)，景區(qū)5月、8月和11月所監(jiān)測的氣體污染物整體濃度水平偏低，均符合國家一級標(biāo)準(zhǔn)，表明景區(qū)森林環(huán)境空氣質(zhì)量優(yōu)良。