北戴河臭氧污染及气象背景研究_张宝贵.pdf

第 48 卷第 1 期2023 年 1 月环境科学与管理ENVIONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENTVol.48 No.1Jan 2023收稿日期:收稿日期:2022 11 022022 11 02基金项目:基金项目:国家重点研发计划项目，全球增暖导致区域健康风险及早期信号捕捉研究(国家重点研发计划项目，全球增暖导致区域健康风险及早期信号捕捉研究(2018YFA06062002018YFA0606200，2018 20232018 2023)作者简介:作者简介:张宝贵(张宝贵(1964 1964 )，男，高级工程师，主要从事环境气象研究工作)，男，高级工程师，主要从事环境气象研究工作。通信作者:通信作者:张建东张建东文章编号:文章编号:1674 61391674 6139(20232023)01 0116 0601 0116 06北戴河臭氧污染及气象背景研究北戴河臭氧污染及气象背景研究张宝贵，张建东，杨宗记，李飏张宝贵，张建东，杨宗记，李飏(秦皇岛市气象局，河北 秦皇岛(秦皇岛市气象局，河北 秦皇岛 066000066000)摘要:摘要:基于北戴河基于北戴河、乐亭气象观测站太阳总辐射照度等气象数据和北戴河环保监测站的臭氧监测数据，分析乐亭气象观测站太阳总辐射照度等气象数据和北戴河环保监测站的臭氧监测数据，分析20142014 年年 20202020 年北戴河区域臭氧年北戴河区域臭氧 1 1 小时平均浓度超标状况小时平均浓度超标状况、引起超标状况的气象背景，结果表明:臭氧污染呈明显上升趋势，当太阳总辐射照度引起超标状况的气象背景，结果表明:臭氧污染呈明显上升趋势，当太阳总辐射照度 700 W/m2700 W/m2维持时间在维持时间在 3 3 小时以上，地面水平风速小时以上，地面水平风速1 4m/s1 4m/s 极容易造成臭氧污染极容易造成臭氧污染。在显著性水平在显著性水平 =0.05=0.05 条件下，臭氧污染时数与气温条件下，臭氧污染时数与气温、空气相对湿度空气相对湿度、污染前污染前 3 3 小时总辐照度小时总辐照度、能见度呈正相关，与气压能见度呈正相关，与气压、污染期间总辐照度污染期间总辐照度、风速呈负相关，且臭氧污染时数与风速和污染期间总辐照度的相关性最显著风速呈负相关，且臭氧污染时数与风速和污染期间总辐照度的相关性最显著。关键词:关键词:臭氧;气象背景;太阳总辐射照度;分析臭氧;气象背景;太阳总辐射照度;分析中图分类号:中图分类号:X515X515文献标志码:文献标志码:AAnalysis on Ozone Pollution and Its Meteorological Background in Beidaihe AreaZhang BaoguiAAnalysis on Ozone Pollution and Its Meteorological Background in Beidaihe AreaZhang Baogui，Zhang JiandongZhang Jiandong，Yang ZongjiYang Zongji，Li YangLi Yang(Qinhuangdao Meteorological BureauQinhuangdao Meteorological Bureau，Qinhuangdao 066000Qinhuangdao 066000，ChinaChina)AbstractAbstract:Based on related data that come from meteorological monitoring station and environmental monitoring stationBased on related data that come from meteorological monitoring station and environmental monitoring station，thisstudy analyzed 1 hour average ozone concentration and meteorological backgroundin Beidaihe area from 2014 to 2020.The resultsshow that ozone pollution was an obvious upward trendthisstudy analyzed 1 hour average ozone concentration and meteorological backgroundin Beidaihe area from 2014 to 2020.The resultsshow that ozone pollution was an obvious upward trend，when the total solar irradiance was more than 700 W/m2and its mainte-nance time was more than 3 hours The surface horizontal wind speed was less than 1 4m/s and ozone pollution was easily causedby thisbackground Hours of ozone pollution were positively correlated with temperaturewhen the total solar irradiance was more than 700 W/m2and its mainte-nance time was more than 3 hours The surface horizontal wind speed was less than 1 4m/s and ozone pollution was easily causedby thisbackground Hours of ozone pollution were positively correlated with temperature，relative humidity of airrelative humidity of air，3 hours totalsolar irradiance of before pollution3 hours totalsolar irradiance of before pollution，and were negatively correlated with the air pressureand were negatively correlated with the air pressure，wind speedwind speed，total solar irradiance of pol-lution duration under the background of the significantleveltotal solar irradiance of pol-lution duration under the background of the significantlevel =0.05=0.05，hours of ozone pollution had the most significant correlationwith wind speed and total solar irradiance of pollution durationhours of ozone pollution had the most significant correlationwith wind speed and total solar irradiance of pollution durationKey wordsKey words:ozoneozone;meteorological backgroundmeteorological background;total solar irradiancetotal solar irradiance;analysisanalysis前言前言臭氧是自由大气的成分之一，主要存在于地球臭氧是自由大气的成分之一，主要存在于地球12 km 35 km12 km 35 km 的平流层中，太阳紫外线照射作用下，氧气被分解成氧原子，氧原子与氧气结合形成臭氧，富集较多臭氧的空气层构成臭氧层的平流层中，太阳紫外线照射作用下，氧气被分解成氧原子，氧原子与氧气结合形成臭氧，富集较多臭氧的空气层构成臭氧层。平流层中的臭氧对屏蔽平流层中的臭氧对屏蔽、吸收太阳紫外辐射，保护地球生态环境不受紫外线侵害起关键作用，但是对流层底部尤其是人类生活空间(大气边界层底部吸收太阳紫外辐射，保护地球生态环境不受紫外线侵害起关键作用，但是对流层底部尤其是人类生活空间(大气边界层底部0 m 100 m0 m 100 m 高度)存在的臭氧却是空气污染物之一，而且它既是光化学产物，还参与高度)存在的臭氧却是空气污染物之一，而且它既是光化学产物，还参与、诱发其它光化学反应，造成链式光化学污染诱发其它光化学反应，造成链式光化学污染。地面空气中，臭氧污染产生需要一定的条件，首要条件是前体污染物，它是光化学反应的物质基础，地面空气中，臭氧污染产生需要一定的条件，首要条件是前体污染物，它是光化学反应的物质基础，611第 48 卷第 1 期2023 年 1 月张宝贵等北戴河臭氧污染及气象背景研究Vol.48 No.1Jan 2023另一个条件是光化学反应的环境(气象背景等)另一个条件是光化学反应的环境(气象背景等)。目前，臭氧研究的范围和深度都在不断拓展，例如何涛目前，臭氧研究的范围和深度都在不断拓展，例如何涛1 1 认为认为“长三角区域的长三角区域的 O3O3污染与本区域的人为源大气污染物排放有着极为密切的关联污染与本区域的人为源大气污染物排放有着极为密切的关联”;高文康;高文康2 2 研究京津冀地区的臭氧研究京津冀地区的臭氧“在春在春、夏季呈单峰分布，白天夏季呈单峰分布，白天 1515:0000 左右出现最大值左右出现最大值”;还有学者;还有学者3 63 6 认为认为 O3O3质量浓度变化与气象要素密切相关等;梁永贤质量浓度变化与气象要素密切相关等;梁永贤7 87 8:“VOCsVOCs 人为源排放对深圳臭氧贡献表现为正值，说明在深圳控制臭氧浓度的关键是控制人为人为源排放对深圳臭氧贡献表现为正值，说明在深圳控制臭氧浓度的关键是控制人为VOCsVOCs 排放源排放源”;杨峰;杨峰9 9 在研究臭氧污染治理方法的结论中特别强调在研究臭氧污染治理方法的结论中特别强调“国家产业政策和污染治理体系在污染控制和环保方面是根本性的国家产业政策和污染治理体系在污染控制和环保方面是根本性的”;田云;田云1010 有有“太阳辐射为大气光化学反应生成太阳辐射为大气光化学反应生成 O3O3提供驱动力提供驱动力”的论述等，不胜枚举的论述等，不胜枚举。1 1数据与研究方法数据与研究方法1 11 1数据来源与数据处理数据来源与数据处理所用数据为环境质量监测数据以及气象监测数据等，这些数据分别是臭氧所用数据为环境质量监测数据以及气象监测数据等，这些数据分别是臭氧 1 1 小时平均浓度小时平均浓度、太阳总辐射照度太阳总辐射照度、空气能见度空气能见度、气温气温、空气相对湿度空气相对湿度、气压气压。数据采样地点(经纬度数据采样地点(经纬度、海拔高度)分别是北戴河气象观测站(海拔高度)分别是北戴河气象观测站(395111 23N395111 23N、1193040.33E1193040.33E，ALT 24 mALT 24 m)、北戴河区环保局观测站(北戴河区环保局观测站(1194362.49E1194362.49E、39 8996 24N39 8996 24N，ALT