(西藏自治区人工影响天气中心,西藏日喀则850000)
摘要:依据浙江临安2004对大气近地面臭氧跟其四个前体物浓度变化观测数据,对长江三角洲本地站臭氧浓度和前体物浓度日变化、月变化、周末效应和各污染物出现频率等研究,分析臭氧浓度变化与其前体物、天气条件等因素的关系。结果表明:临安近地面O3浓度存在着较明显日变化规律,且呈单峰型;工作日近地面臭氧浓度高于周末;前体物浓度与臭氧浓度变化呈负相关,臭氧在不同浓度出现频率规律与其前体物基本呈一致:臭氧浓度变化也受该区域气温、云量等气象条件影响。
关键词:临安;夏季臭氧浓度;前体物;频率;气象因素
引言
本文利用临安2004年夏季(6、7、8月)近地面臭氧及其前体物观测资料分析,揭示临安夏季近地面臭氧浓度变化规律,探讨人类活动或自然因素对近地面臭氧浓度影响和临安夏季臭氧浓度超标情况。
1资料与方法
监测站位于东经119°44′,北纬30°18′,海拔13816m,浙江省西北部的临安市横畈镇境内,属典型亚热带气候区域.临安站自动监测设备先进,监测大气各成分变化的基础设施较为完善,O3观测仪器是美国ThermoElectron公司生产的Model-49C型紫外光度臭氧分析仪,一天连续24小时采样,每5分钟记录数据1次,定期对观测仪器标定以确保所观测的数据质量。
2结果与讨论
2.1城市近地臭氧浓度时间分布特征
2.1.1臭氧浓度日变化规律
通过对临安整个夏季不同时间太阳辐射强度变化和近地面O3浓度变化趋势分析,了解人或自然因素对臭氧浓度日变化影响。
①夏季日变化。
分析04年观测期间夏季临安臭氧浓度日变化规律,臭氧浓度日变化特征明显,昼间生成,臭氧浓度升高,夜间消耗,浓度逐渐减小,呈一循环形势。清晨07时左右浓度降至低谷值(约为10ppb),后伴随着日出近地面所受辐射量增加,臭氧浓度也增加,到17时左右达到峰值(平均值可达59.4ppb),呈明显单峰型。臭氧浓度平均值变化,白天差异略大于晚上,尤其12—17时太阳辐射强烈。臭氧浓度变化与一天当中该地区所受太阳辐射强度变化存在关联。
臭氧日变化也与人类活动有一定联系。上下班高峰期,车辆行驶量也到达高峰期,会增加臭氧前体物,提高臭氧浓度。中午上下班高峰期时,近地面O3开始累积直到17点左右时浓度达最大值,之后汽车出行量减少与太阳辐射减少,O3浓度逐渐下降,到次日凌晨时达到低谷值。
②周末与工作日近地面臭氧浓度日变化差异。
工作日比起周末,人们出行率高,带动汽车行驶量,人为活动排放近地面臭氧前体物浓度也相应增加,会提升近地面臭氧浓度。
3.1.2臭氧浓度月变化规律
下图为临安夏季各月臭氧浓度总变化情况图。每个月臭氧浓度变化情况都不同,在这三个月里是7月份的臭氧浓度变化最为稳定,其次是8月份的变化,6月份出现高值跟低值的情况最为明显,所以7月份均值在这三个月中达到比较高值。
夏季臭氧浓度月变化
3.2近地面臭氧浓度与前体物特征的变化关系
臭氧前体物经受到太阳辐射而发生光化学反应,促进近地层大气中增加二次污染物O3的浓度。
3.2.1前体物与SO2的日变化
O3浓度变化的基础是白天臭氧前体物发生光化学反应的强度。生成臭氧的日变化规律与NO等几个前体物和SO2的浓度变化规律存在密切联系。
3.2.2夏季总变化
近地层臭氧受其前体物与SO2浓度变化的影响比较大,发生光化学反应生成近地面臭氧,使臭氧浓度增加,前体物浓度减小。臭氧与前体物成负相关性。
3.3浓度频率分布
通过研究臭氧与前体物浓度在整个夏季中出现低值段与高值段出现频率,了解近地面臭氧浓度超标情况,探讨臭氧浓度与前体物浓度超标关系。
3.3.1夏季臭氧浓度频率
参照《环境空气质量标准》(GB30952-1996)臭氧浓度小时均值二级标准规定的0.20mg/m3,约100ppb来定义臭氧超标日。(一级标准为0.16mg/m3,约70ppb)。夏季总频率分布以10ppb为间隔,利用临安站近地面臭氧浓度小时均值统计整个夏季不同值段出现的频率。
3.3.2前体物出现频率
不仅太阳紫外线的强度对臭氧的浓度变化产生影响,前体物在不同的浓度范围的出现频率会影响臭氧在不同浓度出现频率。
3.4气象条件影响
气象条件是近地面臭氧浓度产生变化的一个重要因素,是臭氧浓度在同一地方不同时间产生变化情况的的重要因素之一。
3.4.1温度对臭氧浓度的影响
较高温度能够促使前体物发生光化学反应,温度升高能够促进近地面臭氧浓度提高。
3.4.2晴天与阴雨天
在晴天或少云天气下,太阳辐射强烈,利于臭氧生成,近地面臭氧浓度也明显高于阴雨天臭氧浓度。在阴雨天,云量较多,削减达到地面辐射强度,会减少光化学反应发生而降低臭氧生成量。
处于江南临安,由于夏季天气多变,太阳辐射量变化也较大,导致临安夏季臭氧浓度日变化波动较大。
4结论
(1)夏季臭氧浓度日均值最高出现在7月;工作日日变化臭氧浓度高于周末臭氧浓度。
(2)臭氧浓度变化规律与SO2及其前体物浓度变化规律相反。整个夏季,除CO其他前体物浓度变化与近地面臭氧的浓度变化呈很好负相关。
(3)临安夏季臭氧浓度在20到30ppb之间出现频率最高,随着浓度增加出现频率降低,在个别时段小时平均值达到160ppb。臭氧浓度超过二级标准占总值的2.96%。SO2与几个前体物出现频率也随浓度增加而下降,但是CO变化成双峰型。
(4)臭氧浓度与温度成正相关,且存在日变化。晴天时臭氧浓度高,阴雨天气时臭氧浓度低。
参考文献
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作者简介:扎西顿珠(1991-),男,藏族,西藏日喀则市人,本科学历,助理工程师,从事人工影响天气工作