張鋮麟，沈 勁，葉斯琪，江 明，李云鵬（.肇慶市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，廣東 肇慶 56040；.廣東省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，國(guó)家環(huán)境保護(hù)區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州50045；.暨南大學(xué)大氣環(huán)境安全與污染控制研究所，廣東 廣州 5075）

肇慶市市區(qū)與風(fēng)景區(qū)空氣質(zhì)量對(duì)比分析

張鋮麟1，沈 勁2，葉斯琪2，江 明2，李云鵬3
（1.肇慶市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，廣東 肇慶 526040；2.廣東省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，國(guó)家環(huán)境保護(hù)區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510045；3.暨南大學(xué)大氣環(huán)境安全與污染控制研究所，廣東 廣州 510275）

分析了肇慶市 2013年七星巖風(fēng)景區(qū)和市區(qū)的空氣質(zhì)量。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，七星巖與市區(qū)的各類大氣污染物呈現(xiàn)類似的月際變化規(guī)律，普遍呈夏季污染較輕但秋冬季污染較嚴(yán)重的態(tài)勢(shì)。七星巖的臭氧濃度顯著高于市區(qū)，PM10與PM2.5濃度略高于市區(qū)，與市區(qū)相比，大多數(shù)月份七星巖具有較低的SO2、NOx與CO濃度，表明七星巖的空氣一次污染較輕，但二次污染嚴(yán)重。七星巖風(fēng)景區(qū)空氣質(zhì)量差于市區(qū)，大量天然源VOC疊加少量人為排放的氣態(tài)污染物生成較多二次污染物是導(dǎo)致自然風(fēng)景區(qū)空氣質(zhì)量差于市區(qū)的重要原因。

市區(qū)；七星巖風(fēng)景區(qū)；空氣質(zhì)量；對(duì)比；肇慶

0 引言

珠三角位于亞熱帶地區(qū)，植被覆蓋率大，同時(shí)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)，工商業(yè)與交通運(yùn)輸活動(dòng)頻繁，大氣污染物排放量較大［1］，空氣污染比較嚴(yán)重［2］。臭氧與PM2.5等二次污染在珠三角引起了較多關(guān)注與研究［3］。由于珠三角夏季降水較多，而秋季的氣象條件（如較強(qiáng)的太陽(yáng)輻射、較少的云量和較弱的風(fēng)速等）有利于光化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，因此珠三角臭氧濃度存在季節(jié)變化，通常夏季的臭氧濃度較低，秋季經(jīng)常出現(xiàn)高臭氧濃度［4］。珠三角城市地區(qū)的臭氧日變化比鄉(xiāng)村地區(qū)明顯，且不論城市還是鄉(xiāng)村地區(qū)臭氧均沒(méi)有明顯的周末效應(yīng)，這與周末廣州等大城市的交通流量與周中相當(dāng)?shù)慕Y(jié)果一致［5］。由于NOx的滴定效應(yīng)，城市地區(qū)的臭氧濃度往往低于鄉(xiāng)村地區(qū)和城市下風(fēng)向煙羽地區(qū)［6］。高壓反氣旋、臺(tái)風(fēng)外圍下沉運(yùn)動(dòng)和海陸風(fēng)影響均可能導(dǎo)致珠三角臭氧污染事件的發(fā)生［7］。在1999—2003年香港的臭氧污染事件中，熱帶氣旋、大陸性反氣旋及低氣壓的氣象條件分別占62％、21％和 17％［8］。利用過(guò)程分析對(duì)2004年珠三角區(qū)域綜合空氣質(zhì)量觀測(cè)實(shí)驗(yàn)期間的臭氧污染過(guò)程進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，白天9點(diǎn)-15點(diǎn)的大氣邊界層內(nèi)的臭氧濃度增加主要來(lái)自本地的光化學(xué)生成的貢獻(xiàn)［9］。

在顆粒物方面，離岸背景風(fēng)和海陸風(fēng)的相互作用對(duì)顆粒物污染的傳輸和再分布影響顯著。在陸風(fēng)維持的天氣下，內(nèi)陸源排放較大地區(qū)的PM10被傳輸?shù)窖睾５貐^(qū)，導(dǎo)致沿海和海面上PM10濃度較高；在海風(fēng)主導(dǎo)下，海風(fēng)與離岸型背景風(fēng)作用造成海風(fēng)較小，致使整個(gè)珠三角地區(qū)灰霾天氣會(huì)比較嚴(yán)重［10］。海陸風(fēng)日間環(huán)流對(duì)PM10的再分布和傳輸起到重要作用。夜晚的陸風(fēng)將PM10從陸地吹向沿海和海洋，白天的海風(fēng)可以將積累的PM10帶回內(nèi)陸城市［11］。

目前對(duì)于珠三角區(qū)域性空氣污染的研究較多，對(duì)于城市小尺度的研究相對(duì)不足。山清水秀、植被茂密、遠(yuǎn)離汽車與工業(yè)等人為排放源的風(fēng)景區(qū)，常被認(rèn)為是空氣質(zhì)量好的區(qū)域［12］，而城市中心工商業(yè)繁榮、交通流量大，常被認(rèn)為是空氣質(zhì)量較差的區(qū)域［13］。然而，在肇慶市，七星巖風(fēng)景區(qū)的空氣質(zhì)量卻差于位于市區(qū)的站點(diǎn)。本文主要揭示這一現(xiàn)象，并初步分析其原因，以補(bǔ)充對(duì)小尺度范圍內(nèi)空氣污染的認(rèn)識(shí)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置

市區(qū)點(diǎn)位選取城市中心的城中監(jiān)測(cè)站，風(fēng)景區(qū)點(diǎn)位選取位于七星巖風(fēng)景區(qū)的對(duì)照站點(diǎn)。兩個(gè)點(diǎn)位相距約3km（圖1）。其中城中站位于城市繁華地帶，周邊交通流量較大，居民密集；七星巖站位于風(fēng)景區(qū)內(nèi)的山中，山的四周都是湖，遠(yuǎn)離交通干道與居民區(qū)。

1.2 空氣污染物濃度數(shù)據(jù)與分析時(shí)間段

選取SO2、NO、NO2、O3、CO、PM2.5和PM10等污染物作為對(duì)比研究對(duì)象，分析了2013年1月1日—12月31日各污染物的濃度均值。計(jì)算日均值時(shí)臭氧采用8h滑動(dòng)平均值的最大值（maxO3＿8h），其余污染物采用24h平均值作為日均值；而月均值為各月所有天日均值的平均值。通過(guò)對(duì)比不同月份兩個(gè)不同區(qū)位的站點(diǎn)的濃度分析城區(qū)與風(fēng)景區(qū)的大氣污染差異。

圖1 城中與七星巖的位置

圖2 兩點(diǎn)位各污染物濃度逐月變化

2 結(jié)果分析與討論

2.1 市區(qū)與風(fēng)景區(qū)空氣質(zhì)量對(duì)比

市區(qū)與風(fēng)景區(qū)各項(xiàng)污染物的濃度總體上呈現(xiàn)類似的月際變化趨勢(shì)，但不同污染物在兩地的差異因物種而異（圖2）。多種污染物在2月相對(duì)1月下降，這主要與2月含有新年假期、工商業(yè)活動(dòng)減少有關(guān)。肇慶市城中與七星巖的SO2濃度水平接近，其中3、4月濃度相對(duì)較高，但隨著夏天降水增多，7、8月SO2濃度達(dá)到最低，9月后開(kāi)始逐步回升。對(duì)于NO，七星巖上半年濃度較高，下半年濃度極低，而城中則是冬春季較高，夏秋季較低，除5、6月外，城中的NO濃度均比七星巖高；NO2濃度的月際變化與SO2類似，兩地的NO2濃度水平在上半年比較接近，但在下半年城中的濃度要顯著高于七星巖。兩地臭氧濃度的差距要明顯大于其它污染物，七星巖的平均最大臭氧8h濃度在各月均顯著高于城中，盡管在秋季兩地的濃度差距相對(duì)較小，兩地7月以后月均 maxO3＿8h逐月上升，到10月達(dá)到最大值，城中與七星巖分別為149μg／m3與186μg／m3。至于PM10與PM2.5，兩地各月的濃度差異不大，僅在個(gè)別月份七星巖的顆粒物濃度略高。兩地CO濃度的差異與臭氧相反，各月城中的濃度都高于七星巖，特別是上半年，而且城中全年最低濃度出現(xiàn)在6月，七星巖全則出現(xiàn)在4月，兩地CO最低月均濃度出現(xiàn)后，隨后濃度逐月上升。從空氣質(zhì)量指數(shù)AQI來(lái)看，七星巖AQI較高，即總體而言七星巖的空氣污染比市區(qū)嚴(yán)重，七星巖AQI較高主要由于其臭氧濃度顯著高于城中，又由于顆粒物對(duì)AQI的貢獻(xiàn)較大，AQI逐月變化曲線形狀與 PM10或 PM2.5的曲線形狀相似（圖2）。

2.2 初步原因分析

造成七星巖風(fēng)景區(qū)的空氣污染比城市中心嚴(yán)重的主要原因是臭氧污染。肇慶市位于珠三角西部，是臭氧生成的VOC敏感區(qū)［14］，即臭氧會(huì)隨著VOC的增加而增加，而七星巖風(fēng)景區(qū)內(nèi)植被茂盛，會(huì)大量釋放天然源VOC，如異戊二烯與單萜烯等，天然源VOC通常也具有較高的反應(yīng)活性［15］，午后有利于臭氧的快速大量生成。另一方面，NO通過(guò)與臭氧發(fā)生反應(yīng)消耗臭氧，即存在臭氧滴定效應(yīng)［16］，但下半年七星巖的NO濃度相對(duì)較低（圖2），臭氧滴定效應(yīng)減弱，這也是臭氧濃度較高的重要原因。因此，高VOC濃度與低 NOx濃度等利于臭氧生成與積累的條件是七星巖風(fēng)景區(qū)臭氧顯著高于城區(qū)的主要原因。

七星巖景區(qū)較高的天然源VOC排放同時(shí)也利于PM2.5二次有機(jī)氣溶膠的形成［17］，葉片等因具有一定表面積而容易累積顆粒物［18］，冬季氣候干燥且風(fēng)速較大，容易引起植物葉片等表面的顆粒物再懸浮，導(dǎo)致秋冬季七星巖的PM10濃度要高于市中心。另外，花粉、孢子、微生物等生物氣溶膠在森林地區(qū)較多［19］，也會(huì)增加七星巖的PM10濃度。

3 結(jié)論

（1）總體而言，肇慶市七星巖風(fēng)景區(qū)的AQI要高于市區(qū)，即空氣質(zhì)量較市區(qū)要差，這主要是由于七星巖的臭氧濃度顯著高于市區(qū)，顆粒物濃度略高于市區(qū)。另外，大多數(shù)月份七星巖具有較低的SO2、NOx與CO濃度，表明七星巖的空氣一次污染較輕但二次污染嚴(yán)重。

（2）七星巖與市區(qū)的各類大氣污染物呈現(xiàn)類似的月際變化規(guī)律，普遍呈夏季污染較輕但秋冬季污染較嚴(yán)重的態(tài)勢(shì)，表明兩地空氣質(zhì)量的影響因素與背景濃度相近。

（3）較低的NOx濃度與較高的天然源VOC排放是導(dǎo)致七星巖風(fēng)景區(qū)臭氧濃度較高的主要原因，較高的天然源VOC也促進(jìn)了有機(jī)氣溶膠的生成。大量天然源VOC疊加少量人為排放的氣態(tài)污染物生成較多二次污染物是導(dǎo)致自然風(fēng)景區(qū)空氣質(zhì)量差于市區(qū)的重要原因。

（4）今后有必要進(jìn)行更多的VOC物種與氣溶膠成分的監(jiān)測(cè)分析，以確定反應(yīng)機(jī)理與致污機(jī)制。

［1］鄭君瑜，張禮俊，鐘流舉，等.珠江三角洲大氣面源排放清單及空間分布特征［J］.中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2009，29（5）：455 -460.

［2］Chan，C.K，Yao，X.AirpollutioninmegacitiesinChina［J］.AtmosphericEnvironment，2008（42）：1-42.

［3］ZhangYH，HuM，ZhongLJ，etal.RegionalintegratedexperimentsonairqualityoverPearlRiverDelta2004（PRIDEPRD2004）：overview［J］.AtmosphericEnvironmen，2008（42）：6157-6173.

［4］SoKL，WangT.Thelocalandregionalinfluenceonground-level ozoneconcentrationsinHongKong［J］.EnvironmentalPollution，2003（123）：307-317.

［5］ZhengJY，ZhangLJ，CheWW，etal.Ahighlyresolvedtemporal andspatialairpollutantemissioninventoryforthePearlRiverDelta region，Chinaanditsuncertaintyassessment［J］.AtmosphericEnvironment，2009（43）：5112-5122.

［6］ZhengJY，ZhongLJ，WangT，etal.Ground-levelozoneinthe PearlRiverDeltaregion：Analysisofdatafromarecentlyestablishedregionalairqualitymonitoringnetwork［J］.AtmosphericEnvironment，2010，44（6）：814-823.

［7］FanS，WangB，TescheM，etal.MeteorologicalconditionsandstructuresofatmosphericboundarylayerinOctober2004overPearl RiverDeltaarea［J］.AtmosphericEnvironment，2008（42）：6174-6186.

［8］HuangJP，F(xiàn)ungJCH，LauAKH，etal.Numericalsimulation andprocessanalysisoftyphoon-relatedozoneepisodesinHong Kong［J］.JournalofGeophysicalResearch.D.Atmospheres，2005，110（D5）.

［9］WangX，ZhangY，HuY，etal.Processanalysisandsensitivity studyofregionalozoneformationoverthePearlRiverDelta，China，duringthePRIDE-PRD2004campaignusingtheCommunityMultiscaleAirQualitymodelingsystem［J］.AtmosphericChemistry andPhysics，2010，10（9）：4423-4437.

［10］陳訓(xùn)來(lái)，馮業(yè)榮，范紹佳，等.離岸型背景風(fēng)和海陸風(fēng)對(duì)珠江三角洲地區(qū)灰霾天氣的影響［J］.大氣科學(xué)，2008，32（3）：530-542.

［11］ChenXL，F(xiàn)engYR，LiJN，etal.NumericalSimulationsonthe EffectofSea-LandBreezesonAtmosphericHazeoverthePearl RiverDeltaRegion［J］.EnvironmentalModelingandAssessment，2009，14（3）：351-363.

［12］吳甫成，姚成勝，郭建平，等.岳麓山空氣負(fù)離子及空氣質(zhì)量變化研究［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006（10）：1737-1744.

［13］郭勇濤，佘峰，王式功，等.蘭州市空氣質(zhì)量狀況及與常規(guī)氣象條件的關(guān)系［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2011（11）：100 -105.

［14］ChengHR，GuoH，SaundersSM，etal.AssessingphotochemicalozoneformationinthePearlRiverDeltawithaphotochemical trajectorymodel［J］.AtmosphericEnvironment，2010，44（34）：4199-4208.

［15］MurphyJG，DayDA，ClearyPA，etal.Theweekendeffect withinanddownwindofSacramento-Part1：Observationsofozone，nitrogenoxides，andVOCreactivity［J］.Atmospheric ChemistryandPhysics，2007（7）：5327-5339.

［16］HarveyRM，ZahardisJ，PetrucciGA.EstablishingthecontributionoflawnmowingtoatmosphericaerosollevelsinAmericansuburbs［J］.AtmosphericChemistryandPhysics，2014（14）：797 -812.

［17］王贊紅，李紀(jì)標(biāo).城市街道常綠灌木植物葉片滯塵能力及滯塵顆粒物形態(tài)［J］.生態(tài)環(huán)境，2006（2）：327-330.

［18］杜睿.大氣生物氣溶膠的研究進(jìn)展［J］.氣候與環(huán)境研究，2006（4）：546-552.

TheComparativeAnalysisofAirQualitybetweentheDowntown AreaofZhaoqingandtheQixiangyanScenicSpot

ZHANGCheng-lin1，SHENJin2，YESi-qi2，JIANGMing2，LIYun-peng3
（1.ZhaoqingEnvironmentalMonitoringStation，ZhaoqingGuangdong526040，China）

TheairqualityofthedowntownareaofZhaoqingandtheQixingyanscenicspotwascompared.Theresultsshowedthatthemonthlychangeoftheairpollutantsinbothareaswassimilar.Theairpollutioninthesummer wasbetterthanthatinthewinteringeneral.TheconcentrationofozoneinQixingyanwassignificantlyhigherthan thatinthedowntownarea.However，theconcentrationsofPM10andPM2.5inQixingyanwerealittlehigherthan thatinthedowntown.TherelativelylowconcentrationsofSO2，NOxandCOwerefoundinmostofthemonthsin Qixiangyan，whichshowedthatthefirstpollutioninQixingyanwasmuchlessseriousthanthesecondarypollution.TheairqualityinQixingyanwasworsethanthatinthedowntown.TheVOCfromthenaturalsourcesplustheair pollutantsfromthehumanactivitiesproducedthesecondarypollutionthatwasthemaindriverscausingaworseair qualityinQixingyan.

downtown；airquality；compare；Qixiangyanscenicspot；Zhaoqing

X51

A

1673-9655（2015）03-0037-04

2014-11-17

國(guó)家自然科學(xué)基金（41303075）；中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類，大氣灰霾追因與控制）。作者簡(jiǎn)介：張鋮麟（1986-），工程師，主要研究空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警與監(jiān)測(cè)。

江明，高級(jí)工程師，主要研究空氣污染與監(jiān)測(cè)。