&8西安城区夏季地面臭氧浓度变化特征分析
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马文静!张承中!韩德明!李明谦!韩!婧!李文韬
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!\"%西安建筑科技大学环境与市政工程学院\"西安8\"’’//##%西安市环境监测站\"西安8\"’’/&$
C’+C&连续在线观测!观测摘要!于#’\"$年夏季!对西安城区\"’个大气监测点进行了地面大气中C$及其前体物%g7
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’$b7$E’-#120!且其浓度呈现由东北至西南方向逐渐升高的空结果分析表明#夏季C$小时浓度平均值范围为$7E
C’+C浓度呈较明显的双峰分布!+C较间分布特征\"C$小时浓度分布呈明显的单峰形式!\"/#’’左右达到峰值$g7gC7的浓度波动较为平缓\"C$日均浓度与温度’太阳辐射呈正相关!而与相对湿度呈负相关关系!且受温度’太阳辐射的影响更加显著\"
关键词!臭氧$氮氧化物$气象影响$西安
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近年来\"随着西安市及其周边地区经济的快速发展\"来自工业)交通以及城市面源等排放的大量污染物使得西安市大气中的C$浓度超标率保持在较高水平\"夏季C$更是成为首要污染物(本文于#’\"$年夏季-,a月\"在西安城区\"’个大气监测点进行了地面大气C)+C浓度的连续在线观测\"分析C中C$)g7$浓度的时空变化特征\"并将C$与其前体物及气象因素进行研究\"以期为当地制定相关措施的开展提供参考(ED研究方法EFED观测点
地面C$观测点分布在西安市城区/个行政区内\"如图\"所示(其中\"未央区内草滩)经开区观测点
(近地面大气中C$的形成机
制和变化规律\"已成为大气环境研究的一个重要前沿
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!!!!!!!!!国家自然科学基金重点项目!/\"#$a’\"’$(
\"’‘\"/收稿日期%#’\"&‘
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环!境!工!程W:R<,I:0>:P9@W:1<:>>,<:1
\")Gh#\"灞桥区内广运潭)纺织城观测分别记为Gh
H\")YH#\"新城区内市体育场)兴庆小区观测点记为Y
+\")j+#\"莲湖区内高压开关厂观测点点分别记为j
5\"\"雁塔区内高新西区)小寨)曲江文化产业集记为3
O\")hO#)hO$(所有观测点仪器团观测点分别记为h
\"’0(采样口离地面高度均在$b
C‘gCgC观测采用热电&#<型高精度化学发光g#‘7C浓度观测采用热电&a<在线分析仪\"+型气体滤光C在线分析仪\"所有观测仪器均为#&*连续相关法+
观测(整个夏季观测过程中\"每周使用零气源和气体CC则采用标定仪对C$分析仪进行校准\"g7和+OW\"\"\"\"零气发生器和OWD\"&-+稀释器进行标定*\"\"+(GD结果与讨论
GFEDCH浓度的空间分布
f-$$,#’\"#-环境空气质量指数技术规定根据5
!试行$.标准*7+\"计算-,a月份环境空气质量[HD指数\"结果显示受污染$/?中#-?的首要污染物为C$\"C$已连续成为西安市8月)a月#个月的首要污染物(由表\"可知\"西安城区夏季大气中C$小时浓度平均值
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’$b7$E’-#120\"其中莲湖区35\"站点C为$7E$小
图\"!监测点位图
=<1%\"!3IA9P$-\"时平均浓度)a*平均浓度均最高\"分别为7\"E$
#/aE’’#120\"灞桥区YH\"观测点C$小时平均浓度)$a*平均浓度最低\"分别为$7E’$\"\"8$#120(与其他
EFGD仪器设备
*>,0I观测仪器均采用美国热电环境设备公司!O$生产设备\"臭氧观测仪器为热=,MA<>:PGh\"-7E#8#/\"E’’#/\"E’’-E&#)Gh#/&E&#\"7aE’’#\"\"E’’#E78)
YH#8\"E/’$’8E’’\"-aE’’’E’’)
城市比较\"西安市C$平均浓度略低于济南市夏季C$&l\"’‘7!体积分数$*\"’+\"而显著高于深圳平均浓度&$E
$*\"\"+C’/80120$($夏季平均浓度!’E
表ED夏季$H小时浓度统计特征
’;7M>EDSAT:M?R9:;9QAR;9QQ<8P>;9T:>AP$HQR8TNN>:$
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站点名称平均值最大值a*平均最大值超标率
YH\"$7E’$\"a/E’’\"8$E’’’E’’)
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!!C$浓度总体呈现为由东北向西南逐渐加剧的分布情况\"如图#所示(灞桥区污染较轻\"而莲湖区)雁塔区C$污染较为严重\"按受污染程度排序为莲湖区m雁塔区m新城区m未央区m灞桥区(导致上述现象产生的原因可能是灞桥区处于西郊\"内有国家级生态保护湿地\"自我修复能力较强#而莲湖区内钟楼)雁塔区内小寨均为西安市区核心商业圈\"汽车尾气排放量较大\"且市区内C$面源排放较多(GFGDCH浓度的时间变化
图$为观测期间C$浓度变化趋势图(可知\"日最大a*平均值约为日平均值的#倍\"且日最大a*平均值波动范围较大(参考国家二级标准!C$日最
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120$\"-,a月份C大a*质量浓度为\"-’#$的日最
图#!西安市城区夏季C$浓度分布
=<1%#!B;,U9:9,>9IN$<j,续\"\"?出现C$污染(西安夏季大气中微小颗粒少\"云层薄\"太阳光容易到达地面\"辐射增强加速了光化学反应\"同时静风天气较多\"有利于C$在近地面附近的集聚\"因此导致C$持续污染(
大a*平均值超标天数具有增加的趋势(值得注意
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120\"连的是\"a月下旬最大a*平均值均超过\"-’#
大气污染防治[<,JI@@;P&7#$%’’左右达到另一个峰值(GFID气象因素对CH浓度的影响
气象条件以及太阳辐射均对C$的形成和传输有着重要的影响
*\"#^\"&+
!气象数据来源于*PP4%22XXX%
X;:?>,1,I;:?%AI0$(图/是C$日均浓度与温度)太阳辐射及相对湿度间的相互关系\"所得的各拟合线的’-)’E’’$及‘’E#-(可知C斜率分别为’E$浓度与气温值)太阳辐射值均呈正相关\"相关系数分别为
/,.,C$日平均值#,,C$日最大a*平均值(
’E&8)’E$/#与相对湿度呈负相关\"相关系数为‘’E&-(图$!夏季C$浓度日均值与日最大a*平均值时间序列变化特征=<1%$!O<0>S>,<>SA*9:1>N>9P;,>IN9R>,91>?9<@KR9@;>9:?09Z<0;0
9R>,91>?9<@Ka*I;,R9@;>INC$A
I:A>:P,9P,GFHDCH及其前体物浓度的日变化关系西安市城区夏季C$及其前体物的小时平均浓度值如图&所示(夏季C$小时浓度分布呈现明显的单峰形式\"’%’’至早上a%’’C$浓度基本保持不变\"a%’’以后呈快速增加趋势\"至\"/%’’达到顶峰\"后浓度逐渐降低\"这与北京市夏季近地层C$的日变化规律一致
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(gC7
)+C的浓度则呈现出明显的双峰分布\"在8%’’,\"\"%’’与#’%’’,##%’’各出现浓度峰值(但+C较gC7的浓度波动较为平缓(C$的浓度与gC7
)+C浓度呈负相关关系(,,,C$#,0,gC#,.,gC##,.,gC7
#,/,+C(图&!gC7
)+C质量浓度日变化规律=<1%&!B<;,:9@R9,<9PINgC79:?+C09SSAI:A>:P,9P)+C等浓度在说明C$浓度受温度)太阳辐射的影响更加显著(,.,温度#,/,相对湿度#,1,QkY(图/!C$浓度与温度)相对湿度及QkY的相关关系=<1%/!+I,,>@9PPX>>:C$AI:A>:P,9P04>,9P;,>\",>@9P*;0随着气温升高光化学反应速率加快\"从而导致臭氧浓度升高\"特别是进入a月起\"C$的日变化较为明显\"同时也出现了日最大\"*平均浓度比8月更大的情况(这与西安地处于秦岭山下的地形有关\"容易形成逆温现象\"造成C$等污染物在近地面的积聚\"不易扩散(而相对湿度的增加有利于C$前体物的累积\"可以直接影响大气中自由基的数量\"从而对C$产生化学影响*\"/+
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\"$西安城区夏季大气中C$小时浓度平均值为
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度分布总体上为由东北向西南逐渐增加\"按受污染程
度排序为莲湖区m雁塔区m新城区m未央区m灞桥区(-,a月\"C$的日均浓度具有逐步增加的趋势(
#$C$小时浓度分布呈现明显的单峰形式\"\"/%’’时左右达到顶峰(gC7)+C浓度呈较明显双峰分布\"二者变化趋势一致\"+C较gC7的浓度波动较为平缓(
$$C$日均浓度与温度)太阳辐射呈正相关关系\"与相对湿度呈负相关关系\"且C$浓度受温度)太阳辐
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