大連市主干路臭氧特征及與常規污染物關系

鄭 冬，馮詩婧

(遼寧省大連生態環境監測中心，遼寧 大連 116021)

1 引言

隨著顆粒物治理效果提升，臭氧作為近地面大氣主要污染物之一，其受關注程度逐年凸顯，相關研究也日益增多[1～4]。近地面臭氧生成機理較為復雜，是由氮氧化物和揮發性有機物在太陽輻射下經過一系列復雜的光化學反應而生成的二次污染物[5～7]。相關研究表明，機動車尾氣排放的氮氧化物和揮發性有機物等多項污染物均對近地面臭氧生成有一定影響[8～12]。

根據大連市公布的《大連道路交通安全形勢研判報告白皮書》數據顯示，截至2016年底，全市機動車保有量1519516輛。其中私人機動車保有量1312636輛。因此，研究城市主干路附近臭氧濃度特征，分析機動車行駛產生的污染物與臭氧濃度關系十分有必要，有助于掌握城市主干路臭氧濃度變化規律，對科學制定大氣污染防治對策具有積極意義。

2 數據與方法

2.1 數據來源

文章采用大連市2019年10個國控空氣質量監測站以及4個市控交通污染監控點監測數據。10個國控點位分別分布在甘井子、周水子、星海三站、青泥洼橋、傅家莊、七賢嶺、旅順、金州、開發區和雙D港。4個市控點位分別分布在疏港路、西南路、中山路、東快路。14個點位均為自動監測站，每個點位都對二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、可吸入顆粒物和細顆粒物等6項污染物進行24小時連續自動監測。

2.2 分析方法

按照《環境空氣質量評價技術規范(試行)》(HJ 663-2013)要求，臭氧的日均值為臭氧的8小時滑動平均的最大值，臭氧的月均值、季節均值為臭氧日最大8小時平均第90百分位數。取10個國控點位各項污染物的算術平均值代表大連市市區污染物濃度，取4個市控點位各項污染物的算術平均值達標大連市主干路污染物濃度。

按照《環境空氣質量標準》(GB3095-2012)要求，臭氧日均值、月均值、季節均值等二級標準為160 μg/m3，超出二級標準即為臭氧污染超標。

3 結果與分析

3.1 季節濃度變化特征

2019年市區臭氧濃度在春季和夏季超出二級標準(詳見圖1)，秋冬兩季符合二級標準，春季濃度最高，冬季最低。主干路臭氧濃度四個季節均符合二級標準，夏季濃度最高，春秋兩季差別不大，冬季最低。主干路臭氧濃度四個季節均低于市區。

3.2 月份濃度變化特征

如圖2所示，2019年市區臭氧濃度在4～9月份超出二級標準，7月濃度最高，1月最低。主干路臭氧濃度各月均符合二級標準，4月濃度最高，1月最低。主干路臭氧月濃度變化趨勢與市區基本一致，且各月濃度均低于市區。

圖2 2019年大連市主干路與市區臭氧月份濃度

3.3 日濃度變化特征

2019年大連市主干路與市區臭氧日均值變化情況如圖3所示。市區臭氧日均值在4～9月共超標29 d，主干路臭氧日均值均無超標現象，且均低于市區。主干路和市區臭氧日均值變化趨勢與二者的月均濃度變化趨勢一致。

圖3 2019年大連市主干路與市區臭氧日濃度

3.4 小時濃度變化特征

大連市主干路臭氧小時濃度變化趨勢與市區一致，且均低于市區。二者均為單峰型分布，14～15時濃度最高，7時濃度最低，詳見圖4。

由于大連市屬于揮發性有機物控制區[13]，因此在一定濃度范圍內，臭氧濃度會隨著氮氧化物濃度的升高而降低。由于城市主干路機動車尾氣排放大量的氮氧化物，因此，在各時間尺度下主干路的臭氧濃度均小于市區[14]。

圖4 2019年大連市主干路與市區臭氧小時濃度

3.5 主干路臭氧與各污染物物濃度關系

2019年大連市主干路臭氧與二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、可吸入顆粒物和細顆粒物等5項污染物小時濃度關系如圖5所示。各項污染物與臭氧小時濃度變化趨勢相反，呈現不同程度的負相關性，在臭氧小時濃度最低值附近均出現不同程度的較高值，在臭氧小時濃度最高值附近出現不同程度的較低值。細顆粒物和一氧化碳與臭氧小時濃度相關系數較高，分別為-0.80和-0.69，二氧化氮和可吸入顆粒物與臭氧小時濃度相關系數較低，分別為-0.26和-0.20，二氧化硫與臭氧小時濃度相關系數最低，為-0.003。

圖5 主干路臭氧與各污染物小時濃度關系

4 結論

(1)大連市主干路臭氧季節濃度、月份濃度、日均濃度以及小時濃度變化趨勢與市區均一致。在各時間尺度下，主干路臭氧濃度均符合二級標準，且均小于市區。說明主干路附近的臭氧濃度變化規律與市區一致，動車尾氣排放的污染物并未改變臭氧濃度變化趨勢，只是在一定程度上降低了臭氧濃度。

(2)大連市主干路臭氧濃度與一氧化碳和細顆粒物的負相關性較好，與二氧化氮和可吸入顆粒物的相關性較小，與二氧化硫相關性最低。由于機動車燃油嚴格限制了含硫量，因此機動車尾氣排放二氧化硫濃度較低，二氧化硫與臭氧的相關性也較低。二氧化氮與臭氧相關性較低是因為大連市處于揮發性有機物控制區，臭氧對氮氧化物濃度變化的敏感性并不高。可吸入顆粒物與臭氧相關性較低是由于沙塵天氣導致可吸入顆粒物短時濃度劇增引起的。