郴州市环境空气中臭氧浓度的变化规律研究.pdf

157能源环保与安全引言本文利用郴州市5个环境空气质量自动监测点20182022年的历史数据及2022年郴州辖区内9个县市的空气自动监测点数据，研究郴州地区大气环境中O3浓度的时空变化规律，探讨其在郴州地区年际变化规律、月变化规律、小时变化规律及空间分布特点，为制定合理的城市环境空气质量污染治理措施提供科学依据，同时也为城市居民户外活动提供更为健康的指引。一、监测点位设置1.监测点位设置。郴州市环境空气质量监测系统共设置5个环境空气监测子站，分别是市环保局、市审计局、市职中、兴隆步行街、马头岭（为对照点），采取连续自动监测，数据通过VPN通道同时发送至中国环境监测总站、湖南省生态环境监测中心和湖南省郴州生态环境监测中心，数据有效性由省、市两级审核。郴州辖区内9个县市共设置11个环境空气监测子站（其中资兴市及桂阳县均有2个，其他县均为1个），点位分布见图1。图1郴州市环境空气自动监测站分布二、结果与分析1.郴州市O3浓度年际变化趋势图2是郴州市城区及9个县市20182022年O3浓度变化趋势。由图2可以看出，无论是郴州市城区，还是9个县市，O3的年际变化规律并不明显，但2022年O3浓度的年均值都是5年中最高的，郴州市城区2022年O3浓度均值较20182021年均值增加了21.9%，安仁、桂阳、资兴、嘉禾、汝城、宜章、永兴、桂东及临武分别增加了30.3%、27.9%、24.0%、35.8%、17.3%、18.9%、26.1%、14.2%、20.0%，这与郴州2022年9月及10月的极端高温天气及干旱气候有关。以郴州市城区为例，2022年9月郴州市城区O3浓度均值高达196g/m3，较2018年、2019年、2020年及2021年同期增加了39.0%、12.6%、73.4%、33.3%；2022年10月郴州市城区O3浓度均值高达176g/m3，较2018年、2019年、2020年及2021年同期增加了3.5%、23.9%、35.4%、49.2%（见表1）。图2郴州市环境空气中O3浓度年际变化趋势表1郴州市城区20182022年每年9月、10月O3浓度的月均值单位：g/m39月10月2018年1411702019年1741422020年1131302021年1471182022年1961762.郴州市O3浓度月变化特征从图3可以看出，郴州市城区及辖区内县市O3浓度在9、10月份均为全年中最高值。从图4还可以看出，自2、3月开始，O3浓度开始上升，在4月份达到第一个峰值，郴州市环境空气中臭氧浓度的变化规律研究黎常成湖南省郴州生态环境监测中心【摘要】以湖南省郴州市为研究区域，对郴州地区环境空气中的O3浓度进行自动监测，并对20182022年监测数据进行规律分析。结果表明：2022年受极端高温干旱天气影响臭氧浓度达到最高值，一般在每年的9、10月份臭氧浓度最高，受气温影响，一天中臭氧浓度在上午7:00开始上升，在12:00至18:00处于最高值；臭氧的空间分布差异较为显著，受人类活动影响，郊区浓度比市城区高。【关键词】O3；环境空气质量；时空分布；空气污染【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2023.15.053158能源环保与安全随后有所下降，到7月份达到第二个峰值，8月份有所回落，进入9月后，O3浓度值达到最高峰，10月虽然有所下降，但仍然在较高水平。郴州地处南岭山脉和罗霄山脉交错、长江水系与珠江水系分流地带，属中亚热带季风性湿润气候区，在夏季由于强降雨的影响，气温有所下降，光照强度减弱，反而在春、秋两季气温较高，光照强度增大，同时，随着近几年的发展，郴州城区内汽车、石油化工、冶炼企业、水泥行业等增多，导致排放的NOx及挥发性有机物VOCs不断增多，在高温、强光等作用下，经过系列光化学反应，造成近地面O3不断累积。因此，在高温强光照的春、秋两季郴州地区的O3浓度值是比较高的。图3郴州地区环境空气中O3浓度月变化趋势3.O3浓度日变化特征（1）郴州市城区O3浓度的24小时变化情况图4是2022年9月16至9月20日连续5天郴州市以小时为分辨率监测O3浓度的变化图。从图中可以看出，一是变化特征较为明显，早晨7:00以后，O3浓度开始升高，上午12:00左右出现第一个峰值，此后有所下降，但O3浓度仍然较高，到了下午15:00-17:00出现第二个峰值，此后O3浓度开始下降；二是郴州市O3浓度的日变化规律相对较为稳定，高、低浓度分布时间基本一致，浓度升降趋势基本一样，这说明郴州市的监测数据“真、准”，同时也反映了郴州市O3浓度的变化是有稳定规律的。图4郴州市城区环境空气中O3浓度24小时变化趋势（2）郴州辖区内县市O3浓度的24小时变化情况图5至图13是2022年9月12至9月16日连续5天郴州辖区内9个县市以小时为分辨率监测O3浓度的变化图。从图中可以看出，9个县市变化规律均较为一致，与郴州市城区相似，均是从早晨7:00以后，O3浓度开始升高，此后O3浓度维持较高浓度，直到18:00后O3浓度开始下降，由此说明县市区内O3浓度的变化也是有稳定规律的，即每天上午的11:00到下午6:00是一天中O3浓度最高的时段，这与一天中光照强度大、温度高的时段相一致。图5资兴市环境空气中O3浓度24小时变化趋势图6桂东县环境空气中O3浓度24小时变化趋势图7桂阳县环境空气中O3浓度24小时变化趋势图8安仁县环境空气中O3浓度24小时变化趋势159能源环保与安全图9嘉禾县环境空气中O3浓度24小时变化趋势图10临武县环境空气中O3浓度24小时变化趋势图11永兴县环境空气中O3浓度24小时变化趋势图12宜章县环境空气中O3浓度24小时变化趋势图13汝城县环境空气中O3浓度24小时变化趋势4.O3浓度空间分布特征郴州市5个常规监测子站各属不同功能区监测站点，市环保局（混合区）、市审计局（文教区）、市职中（文教区）、兴隆步行街（商业区），马头岭站（背景点）。表2是5个监测点位在9月9日、21日、28日及10月5日、12日、18日的臭氧日均浓度分布情况。从表2中可知，不管是哪一天，马头岭点位作为背景点，O3浓度值最高，而市审计局、市职中及兴隆步行街等3个监测点位O3浓度值差别不大，但较背景点低，市环保局点位作为混合区基本上都是最低。原因可能是，在持续高温干旱天气及强光照射条件下，市城区人口密度大，人类活动较为频繁，产生较多消耗O3的前驱体污染物，导致空气中O3浓度低于人口密度低的背景点。表2郴州市不同监测站点O3浓度的日均值（2022年）单位：g/m3时间马头岭市环保局市审计局市职中兴隆步行街9月9日118999798989月21日1941601721731689月28日23518420420520110月5日1056882807810月12日16111413513513410月18日154123129128130三、结论通过对郴州市城区及辖区内9个县市O3自动监测数据统计及时空变化规律进行分析，可得出以下主要结论：第一，2022年郴州地区O3浓度值为近几年来最高，主要是由于2022年9、10月份郴州地区遇到极端高温干旱天气。温度越高，O3浓度越高，反之亦然。第二，一天中O3浓度峰值发生在每天12:00至18:00，一般都是从上午7:00开始上升，18:00后开始下降，这也与每天气温强光照变化规律一致。第三，O3浓度的空间分布并不均匀，位于郊区的背景点浓度比位于城区较高，这与人类密度以及人类活动有一定联系，人口密度大、活动越频繁，导致产生大量消耗O3的前驱体污染物，一定程度上会导致空气中O3浓度降低。第四，本专题对管理部门采取O3相应管控措施有一定指导意义。参考文献：1单志强，陈建华.光化学烟雾的形成、危害及防治J.地质灾害与环境保护，2003，14(3):36-38.2于林平，贾建军.城市光化学烟雾的形成机理及防治J.山东科技大学学报（自然科学版），2001，20(4):111-114.3岳婷婷，柴发合，张新民，等.天津武清地区夏季臭氧光化学研究J环境科学研究，2009，22(1):21-27.