于世杰，尹沙沙，張瑞芹，張磊石，蘇方成，徐藝斐

1.鄭州大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，河南 鄭州 450001 2.鄭州市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心站，河南 鄭州 450001

鄭州市近地面臭氧污染特征及氣象因素分析

于世杰1，尹沙沙1，張瑞芹1，張磊石1，蘇方成1，徐藝斐2

1.鄭州大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，河南 鄭州 450001 2.鄭州市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心站，河南 鄭州 450001

利用國控站點(diǎn)空氣質(zhì)量在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，識別鄭州市2015年近地面臭氧(O3)污染狀況、特征及與顆粒物和氮氧化物水平關(guān)系，并以煙廠站為例分析鄭州市O3污染與氣象要素的相關(guān)性。結(jié)果表明：鄭州市O3日最大8 h平均值具有明顯季節(jié)變化，呈現(xiàn)出夏季>春季>秋季>冬季的特征，夏季崗李水庫站O3月均質(zhì)量濃度為155.5 μg/m3，其余站點(diǎn)月均質(zhì)量濃度為110～150 μg/m3；夏季O3每日最大8 h濃度具有顯著“周末效應(yīng)”，其他季節(jié)較不明顯；O3小時濃度日變化呈單峰型分布，在15:00—16:00達(dá)到峰值，早晨07:00達(dá)到谷值；前體物NOx小時濃度日變化呈雙峰型分布，與O3具有顯著負(fù)相關(guān)性；氣象因素相關(guān)性分析結(jié)果表明，鄭州市O3污染日多出現(xiàn)于高溫、低濕和微風(fēng)等條件，這些氣象因素有利于O3生成和累積。

鄭州市；臭氧；氣象因子；相關(guān)性分析

臭氧(O3)是大氣中重要的化學(xué)物質(zhì)之一，在對流層光化學(xué)反應(yīng)中具有重要作用，是光化學(xué)煙霧的重要標(biāo)識物，對大氣輻射、生態(tài)環(huán)境等具有重要影響。研究表明，地表O3主要來自于大氣中的氮氧化物(NOx)和揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)在紫外光照條件下發(fā)生的光化學(xué)反應(yīng)[1]。伴隨工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)和機(jī)動車保有量的增加，我國典型區(qū)域的近地面O3問題日益凸顯[2]。有監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，京津冀、珠三角和長三角等區(qū)域O3已逐漸替代PM2.5成為夏季的首要空氣污染物[3]，引起了研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。

目前，國內(nèi)對O3污染相關(guān)的研究主要集中在京津冀、珠三角、長三角和四川盆地等區(qū)域。潘本峰等[4]研究表明，2013—2014年京津冀區(qū)域O3污染水平遠(yuǎn)高于全國平均水平，成為全國O3污染最嚴(yán)重的區(qū)域之一，且有加重趨勢。易睿等[5]對長三角區(qū)域O3污染影響因素進(jìn)行分析結(jié)果表明，高溫、長時間日照容易出現(xiàn)O3濃度高值，伴隨相對濕度、風(fēng)速的加大，O3超標(biāo)頻率和濃度均表現(xiàn)為先升后降的規(guī)律。ZHENG等[6]對珠三角區(qū)域的研究發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)O3濃度呈現(xiàn)明顯季節(jié)和日變化，但無明顯的“周末效應(yīng)”。

河南省省會鄭州市作為我國中部地區(qū)重要的工業(yè)城市和交通樞紐，區(qū)內(nèi)工業(yè)密布，人口稠密，汽車保有量近些年呈現(xiàn)明顯上升趨勢，大氣污染物排放強(qiáng)度較高。近些年鄭州市的大氣灰霾污染嚴(yán)重[7]，O3問題也日漸突出，夏季O3已逐步替代PM2.5成為該地區(qū)的首要空氣污染物。但目前針對鄭州市O3污染的基礎(chǔ)研究還相對較少，更缺乏多點(diǎn)位、長時間尺度的O3污染特征研究。

因此，本研究以2015年為基準(zhǔn)，利用鄭州市國控空氣質(zhì)量自動監(jiān)測站點(diǎn)的常規(guī)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，采用多角度的統(tǒng)計分析，探討鄭州市O3污染狀況及與典型前體物的關(guān)系；并結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，分析地面O3污染與氣象因素的相關(guān)關(guān)系，以期為該地區(qū)近地面層O3污染問題認(rèn)知和科學(xué)防治提供科學(xué)參考。

1 實驗部分

1.1數(shù)據(jù)來源

研究使用數(shù)據(jù)來自鄭州市9個國控空氣質(zhì)量自動監(jiān)測站點(diǎn)(圖1)，其中，崗李水庫為城市本底站點(diǎn)，其余8個均為城市站點(diǎn)，污染物濃度數(shù)據(jù)來源于2015年全年的NO、NO2、NOx、PM10、PM2.5、O3小時濃度數(shù)據(jù)，各項指標(biāo)含義詳見《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)。地面氣象數(shù)據(jù)來自鄭州市國家基準(zhǔn)地面氣候站(站號57083)的常規(guī)氣象觀測數(shù)據(jù)，包括2015年全年逐時風(fēng)向(WD)、風(fēng)速(WS)、溫度(T)和相對濕度(RH)。

1.2分析方法

采用基于數(shù)學(xué)統(tǒng)計的方法，依據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)和《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》，對鄭州市近地面O3污染特征及氣象因素的相關(guān)性進(jìn)行分析。其中，基于9個國控站點(diǎn)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計鄭州市全年O3污染超標(biāo)情況、分季節(jié)各站點(diǎn)O3日最大8 h平均質(zhì)量濃度(以“O3-8 h”表示)水平，結(jié)合與同期典型城市O3污染水平的對比，識別鄭州市O3污染狀況；同時，選取崗李水庫和煙廠分別代表郊區(qū)和城市站點(diǎn)，統(tǒng)計鄭州市O3污染的時間分布、O3與顆粒物和NOx污染水平關(guān)系；最后，以煙廠為例，結(jié)合地面氣象數(shù)據(jù)，并去除雨天數(shù)據(jù)的干擾，采用SPSS 22.0軟件，利用Spearman秩相關(guān)分析法，分析O3和NOx小時值與氣象要素(溫度、相對濕度和風(fēng)速)的相關(guān)關(guān)系。

圖1 鄭州市國控空氣質(zhì)量監(jiān)測站點(diǎn)空間分布Fig.1 Spatial distribution of air quality monitoring stations in Zhengzhou

2 結(jié)果與討論

2.1O3污染概況與時間變化特征

2.1.1 O3污染水平

2015年，鄭州市9個國控站點(diǎn) O3-8 h超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)二級標(biāo)準(zhǔn)限值的天數(shù)為403 d，占研究總天數(shù)(9個國控站點(diǎn)監(jiān)測天數(shù)總和3 285 d，下同)的12.3%。其中，夏季O3污染最嚴(yán)重，重污染天數(shù)為240 d，占夏季天數(shù)的29.6%，春、秋季次之，冬季污染水平最弱，各站點(diǎn)均無O3超標(biāo)天。從各站點(diǎn)O3超標(biāo)天數(shù)的季節(jié)分布來看(圖2)，各站點(diǎn)均存在不同程度的O3超標(biāo)狀況，崗李水庫和供水公司超標(biāo)天數(shù)最多(為66 d)，經(jīng)開區(qū)最少(為15 d)，其余站點(diǎn)超標(biāo)天數(shù)均為20～60 d。

圖2 鄭州市各站點(diǎn)不同季節(jié)O3超標(biāo)天數(shù)Fig.2 The seasonal number of ozone exceeded daysat different stations in Zhengzhou

圖3展示了鄭州市不同季節(jié)各站點(diǎn)O3濃度水平。從圖3可以看出，各站點(diǎn)O3-8 h月均值同O3超標(biāo)天數(shù)具有一致性，夏季污染最嚴(yán)重，其中，崗李水庫O3質(zhì)量濃度最高(為155.5 μg/m3)，經(jīng)開區(qū)最低(為110.0 μg/m3)，其余站點(diǎn)O3月均質(zhì)量濃度為125～150 μg/m3；進(jìn)一步分析可以看出，鄭州O3污染的空間特征具有城郊差異，城市站點(diǎn)O3污染水平均低于郊區(qū)的崗李水庫，這與城區(qū)機(jī)動車排放的NO“滴定效應(yīng)”更強(qiáng)有關(guān)[8]。

圖3 鄭州市各站點(diǎn)不同季節(jié)O3-8 hFig.3 The seasonal daily maximum O3-8 hconcentration at different stations in Zhengzhou

同時，研究對比了鄭州市與我國三大城市群典型城市(北京市、上海市、廣州市)2015年第90百分位O3-8 h月均值(圖4)，可以看出，鄭州市與北京市、上海市的季節(jié)變化趨勢相似，O3月均濃度表現(xiàn)為夏季最高、冬季最低，并且北京市和鄭州市的O3季節(jié)性差異較上海市更為顯著；相較而言，廣州市O3濃度則呈現(xiàn)出明顯的雙峰型變化特征[9]，在夏末秋初O3污染水平較高，季節(jié)差異性相對較小。同時，廣州5—7月 O3月均濃度處于相對較低水平，可能由于夏季該地區(qū)盛行南風(fēng)，海洋為該地區(qū)帶來較為清潔的氣團(tuán)，使得O3濃度偏低[10]。

圖4 2015年典型城市第90百分位O3-8 h月均值Fig.4 Monthly variation of 90th O3-8 h concentration of the typical cities in 2015

2.1.2 O3污染時間分布特征

2.1.2.1 月變化

圖5展示了崗李水庫和煙廠O3-8 h月變化信息，可以看出2個站點(diǎn)O3濃度變化趨勢呈現(xiàn)明顯倒“V”型，1月后開始上升，到6月達(dá)到高值，之后逐漸降低。O3濃度月度分布呈夏季>春、秋季>冬季的特點(diǎn)，這一現(xiàn)象與我國許多北方城市類似[4,11]。

圖5 煙廠和崗李水庫O3-8 h月度分布Fig.5 The monthly variation of daily maximum O3-8 hconcentration at Cigarette Factory and Gang Li reservoir stations

通過對比崗李水庫和煙廠數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，除1—3月外，其他月份的O3-8 h均呈現(xiàn)出郊區(qū)高于城區(qū)的現(xiàn)象。造成這種差異的原因可能是市區(qū)行駛機(jī)動車多，排放了更多的NOx，城區(qū)往往處于O3生成的VOCs敏感控制區(qū)，從而抑制O3生成。本研究結(jié)果顯示的鄭州市O3濃度城郊差異現(xiàn)象與國內(nèi)外許多學(xué)者的研究結(jié)果類似[2,6]。

2.1.2.2 周變化

受人類活動規(guī)律的影響，在許多大都市，O3及前體物在一周之內(nèi)也存在一定的差異，即相對于工作日，周末O3的前體物濃度水平下降，O3濃度反而升高，這類現(xiàn)象被稱為“周末效應(yīng)”。在美國的紐約[12]、洛杉磯[13]，中國的濟(jì)南[14]、成都[15]，也存在類似觀測結(jié)果。

圖6反映了2015年鄭州市煙廠和崗李水庫不同季節(jié)O3-8 h以及NO2日均值的工作日和周末差異?？梢钥闯?，在光化學(xué)反應(yīng)活性最強(qiáng)的夏季，煙廠O3-8 h周末大于工作日，并且NO2日均值工作日大于周末，其他季節(jié)則沒有類似現(xiàn)象。

圖6 不同季節(jié)工作日和周末O3和NO2濃度對比Fig. 6 Comparison of O3 and NO2 concentrations between working days and weekends in different seasons

2.1.2.3 日變化

觀察不同季節(jié)崗李水庫和煙廠O3小時濃度日變化(圖7)發(fā)現(xiàn)，2個站點(diǎn)O3日變化曲線均呈現(xiàn)出“單峰型”分布。整體來看，夜間O3濃度處于較低水平，直到08:00，隨著上班早高峰到來，O3得到積累，濃度不斷上升，午后太陽輻射最強(qiáng)，O3光化學(xué)活性最高，于15:00、16:00左右達(dá)到峰值，之后隨著太陽輻射強(qiáng)度的減弱而降低。

從各季節(jié)對比分析來看，鄭州市O3小時濃度日變化趨勢相似，但濃度水平存在明顯季節(jié)性差異，呈現(xiàn)出夏季>春季>秋季>冬季的特征。同時，相較于夜晚，白天的季節(jié)性差異更加顯著，這是由于夜晚太陽輻射弱，各個季節(jié)O3小時濃度均處于較低水平[16]。

為進(jìn)一步分析城市和郊區(qū)O3的日變化差異，圖8展示了城郊2個站點(diǎn)O3夏季濃度和年均值的日變化情況。通過對比看出，早晨07:00 O3濃度達(dá)到谷值，郊區(qū)站點(diǎn)O3濃度在08:00迅速增加，而城區(qū)站點(diǎn)O3濃度則是先緩慢增加，到09:00才迅速上漲。城區(qū)O3濃度增長滯后于郊區(qū)的原因可能與上班早高峰期間機(jī)動車排放大量NO爭奪O3中的氧原子有關(guān)，不利于O3積累。整體來看，08:00—19:00期間的O3濃度郊區(qū)高于城市，其余時段城市高于郊區(qū)。白天，郊區(qū)相較于城區(qū)植被天然源VOCs排放量較大，機(jī)動車行駛數(shù)量少于城區(qū)，NO對O3的“滴定效應(yīng)”弱于城區(qū)，更有利于O3的生成和累積；夜間郊區(qū)相對濕度大于城區(qū)，更有利于去除O3的氣相反應(yīng)和非均相反應(yīng)，加之郊區(qū)相對有利于污染物擴(kuò)散，因此夜間郊區(qū)O3濃度低于城區(qū)[17]。

圖7 崗李水庫和煙廠各季節(jié)O3濃度日變化Fig.7 The diurnal variation of ozone concentration in different seasons at Gangli reservoir and Cigarette Factory stations

圖8 崗李水庫和煙廠O3濃度日變化規(guī)律對比Fig.8 Comparisons of diurnal variation of ozone concentration at Gangli reservoir and Cigarette Factory stations

2.2O3與顆粒物和NOx污染水平關(guān)系

2.2.1 O3與顆粒物

圖9展示了9個國控站點(diǎn)O3-8 h濃度與顆粒物(PM2.5和PM10)小時濃度月均水平。對比可以看出，鄭州市O3與PM2.5和PM10月均濃度變化趨勢相反，顆粒物濃度月均分布呈現(xiàn)出采暖季節(jié)高于非采暖季節(jié)的特點(diǎn)。作為不同類型的污染物，O3和顆粒物之間可能存在多重相互影響的途徑。研究表明，紫外輻射是光化學(xué)反應(yīng)重要的驅(qū)動力，隨著顆粒物濃度的上升，大氣氣溶膠厚度(AOD)隨之增加，削弱光化學(xué)反應(yīng)速率，O3濃度降低[9]。此外，在顆粒物表面發(fā)生的非均相化學(xué)過程也可能對O3濃度產(chǎn)生影響[18]。

圖9 鄭州市O3-8 h與顆粒物(PM2.5、PM10)濃度月度分布Fig. 9 Monthly variation of O3-8 h, PM2.5, PM10concentrations in Zhengzhou

2.2.2 O3與NOx

以崗李水庫和煙廠為例，進(jìn)一步對比O3與前體物NOx的關(guān)系，分析城郊四季O3與NOx的日變化關(guān)系。從圖10、圖11可以看出，各季節(jié)2個站點(diǎn)NOx濃度存在明顯季節(jié)性差異，表現(xiàn)為冬季>春季、秋季>夏季的特征，小時濃度則呈現(xiàn)“雙峰型”分布：第一個峰值出現(xiàn)在早晨07:00—09:00，與上班早高峰有關(guān)；第二個峰型較為平緩，出現(xiàn)在夜間，隨著季節(jié)的不同出峰時間各有差異。由于夜間溫度降低，大氣容易出現(xiàn)逆溫層，使得大氣邊界層高度降低，不利于污染物垂直方向的湍流運(yùn)動，并且風(fēng)速降低也不利于污染物稀釋擴(kuò)散，造成污染物聚集[19]。NO夜間高值的出現(xiàn)，可能與高噸位柴油車排放有關(guān)，這類柴油車只在夜間允許進(jìn)入市區(qū)行駛，且其污染物排放因子遠(yuǎn)大于普通機(jī)動車[18]。相較而言，NO2夜間變化趨于平緩，源主要來自NO氧化，由于夜間濕度較大，NO2的匯主要是其與水汽發(fā)生非均相反應(yīng)，源匯共同作用，造成夜間NO2總體水平變化不大[18]。

圖10 崗李水庫各季節(jié)O3與NOx小時濃度日變化曲線Fig.10 Diurnal variation of ozone and nitrogen oxides concentrations in the four seasons at Gangli reservoir station

此外，研究進(jìn)一步對O3濃度與NOx濃度進(jìn)行相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)結(jié)果見表1。整體來看，O3與NOx均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且相關(guān)性表現(xiàn)為城區(qū)站點(diǎn)明顯高于郊區(qū)站點(diǎn)，四季NOx同O3的相關(guān)性均保持較高水平，而秋季郊區(qū)NO2同O3無明顯相關(guān)性。

建設(shè)需要使用國有農(nóng)用地的，應(yīng)當(dāng)在辦理農(nóng)用地轉(zhuǎn)用審批手續(xù)轉(zhuǎn)為國有建設(shè)用地后，依法辦理供應(yīng)手續(xù)，不用辦理征收手續(xù)。

表1 崗李水庫和煙廠站點(diǎn)NOx與O3的相關(guān)性

2.3O3與氣象因素相關(guān)性分析

在對O3與氣象因素(溫度、相對濕度、風(fēng)速)相關(guān)性分析中，考慮《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)中O31 h平均質(zhì)量濃度一級和二級限值分別為160 μg/m3和200 μg/m3，定義O3質(zhì)量濃度大于200 μg/m3的樣本為O3污染樣本。

2.3.1 溫度

從圖12可以看出，隨著溫度升高，O3濃度和O3超標(biāo)率均顯著上升，當(dāng)溫度低于20 ℃時所有樣本均達(dá)標(biāo)，當(dāng)溫度高于25 ℃時出現(xiàn)污染樣本。隨著溫度的升高，O3污染日趨嚴(yán)重，當(dāng)溫度高于30 ℃時，O3超標(biāo)率已接近20%。

表2給出了不同溫度范圍對應(yīng)的污染物濃度，可以看出，同O3變化趨勢相反，NOx隨著溫度升高濃度逐漸降低，低值均出現(xiàn)在溫度大于30 ℃的范圍內(nèi)。溫度是光化學(xué)反應(yīng)重要的影響因子[20-21]，比較各污染物隨溫度升高的變化率，可以發(fā)現(xiàn)，O3和NO受溫度變化的影響明顯高于NO2和NOx。NO化學(xué)性質(zhì)相較于其他前體物更加活潑，因此受溫度影響也更加明顯。

圖11 煙廠各季節(jié)O3與NOx小時濃度日變化曲線Fig.11 Diurnal variation of ozone and nitrogen oxides concentrations in the four seasons at Cigarette Factory station

圖12 不同溫度范圍內(nèi)O3小時濃度和O3超標(biāo)率Fig.12 The concentration of ozone and exceeding rate at different temperature ranges

從表3可以看出，各污染物濃度與溫度的相關(guān)性Sig值均小于0.01，呈現(xiàn)顯著相關(guān)的特點(diǎn)。其中，O3濃度與溫度相關(guān)性最高，年均值為0.687，NO、NO2、NOx與溫度相關(guān)性則較為接近。此外，各污染物濃度與溫度的相關(guān)系數(shù)呈現(xiàn)出較為明顯的季節(jié)差異，夏、秋季>春、冬季，這與安俊琳等[16]在北京地區(qū)的研究結(jié)果類似。冬季局地光化學(xué)反應(yīng)活性降低，加之春季和冬季較容易出現(xiàn)平流層O3垂直向下輸入到對流層的現(xiàn)象，這可能是春季和冬季O3與溫度相關(guān)性較差的原因之一[22]。

表2 不同溫度范圍內(nèi)O3及NOx質(zhì)量濃度

2.3.2 相對濕度

從圖13可以看出，O3小時濃度最大值出現(xiàn)在相對濕度RH≤40%的范圍內(nèi)，隨著相對濕度的增加O3濃度逐漸減小，O3超標(biāo)率明顯下降。當(dāng)RH>60%時只有極少數(shù)樣本未達(dá)標(biāo)，當(dāng)RH>70%所有樣本均已達(dá)標(biāo)。水汽是云產(chǎn)生的先決條件，較高濕度下較易出現(xiàn)云，從而抑制紫外線到達(dá)近地面，延緩光化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。對表4進(jìn)一步分析可以看出，NOx與相對濕度反而呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，高值均出現(xiàn)在較高相對濕度下，NOx同相對濕度的關(guān)系表現(xiàn)出與O3不同的現(xiàn)象。

表3 各污染物與溫度的相關(guān)性

圖13 不同相對濕度范圍內(nèi)O3小時濃度和O3超標(biāo)率Fig.13 The concentration of ozone and the exceeding rate at different relative humidity ranges

相對濕度/%質(zhì)量濃度/(μg/m3)NONO2NOxO3RH≤4010.5148.4964.8081.60408026.1764.28104.5525.38

表5 各污染物與相對濕度的相關(guān)性

2.3.3 風(fēng)速

如圖14所示，WS≤ 4 m/s時，隨著風(fēng)速增加O3濃度逐漸上升，風(fēng)速對O3濃度的源貢獻(xiàn)大于匯貢獻(xiàn)[5]，最小值出現(xiàn)在風(fēng)速WS≤1 m/s時，最大值出現(xiàn)在3 m/s5 m/s或WS≤1 m/s時，O3超標(biāo)率均不足1%，在較大風(fēng)速和較小風(fēng)速下不利于O3積累。

進(jìn)一步分析表6可以看出，NOx的濃度隨風(fēng)速增加顯著降低，表現(xiàn)出與O3不同的現(xiàn)象，計算各污染物濃度與風(fēng)速的相關(guān)性(表7)表明，NO、NO2、NOx和O3與風(fēng)速的相關(guān)系數(shù)年均值分別為-0.278、-0.441、-0.388、0.345，其中，O3與風(fēng)速的相關(guān)性表現(xiàn)出較為顯著的季節(jié)性差異，冬季相關(guān)程度明顯高于其他季節(jié)。

表6 不同風(fēng)速范圍內(nèi)O3及NOx濃度

表7 各污染物濃度與風(fēng)速的相關(guān)性

3 結(jié)論

1)鄭州市O3日最大8 h平均值呈現(xiàn)夏季高、冬季低的季節(jié)性變化特征，郊區(qū)濃度高于城區(qū)。夏季O3日最大8 h平均值反映出“周末效應(yīng)”，而其他季節(jié)“周末效應(yīng)”不顯著。

2)鄭州市O3小時濃度的日變化趨勢呈單峰特征，午后15:00—16:00出現(xiàn)峰值，清晨07:00左右出現(xiàn)谷值。對比城郊O3，08:00—19:00郊區(qū)O3濃度高于城市，其余時間段，城市高于郊區(qū)。

3)鄭州市O3與顆粒物及NOx均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。其中NOx濃度日變化呈“雙峰型”分布，其早高峰出峰時間城市先于郊區(qū)。

4)鄭州市O3濃度與溫度呈正相關(guān)關(guān)系，與相對濕度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，伴隨著風(fēng)速的增加，O3濃度先上升后下降；氣象因素相關(guān)性分析結(jié)果表明，在高溫、低濕、一定風(fēng)速條件下有利于O3的生成與累積。

[1] HAAGENSMIT A J. Chemistry and physiology of Los Angeles smog[J]. Industrial & Engineering Chemistry, 1952, 44(6):1 342-1 346.

[2] 孟曉艷,王瑞斌,杜麗,等. 試點(diǎn)城市O3濃度特征分析[J]. 中國環(huán)境監(jiān)測, 2013, 29(1):64-70.

MENG Xiaoyan, WANG Ruibin, DU Li, et al. The characters of variation of ozone in experimental cities[J]. Environmental Monitoring in China, 2013, 29(1):64-70.

[3] 張華,陳琪,謝冰,等. 中國的PM2.5和對流層臭氧及污染物排放控制對策的綜合分析[J]. 氣候變化研究進(jìn)展, 2014, 10(4):289-296.

ZHANG Hua, CHEN Qi, XIE Bing, et al. PM2.5and tropospheric ozone in China and pollutant emission controlling integrated analyses[J]. Advances in Climate Change Research, 2014, 10(4):289-296.

[4] 潘本鋒,程麟鈞,王建國,等. 京津冀地區(qū)臭氧污染特征與來源分析[J]. 中國環(huán)境監(jiān)測, 2016, 32(5):17-23.

PAN Benfeng, CHENG Linjun, WANG Jianguo, et al. Characteristics and source attribution of ozone pollution in Beijing-Tianjin-Hebei region[J]. Environmental Monitoring in China, 2016, 32(5):17-23.

[5] 易睿, 王亞林, 張殷俊,等. 長江三角洲地區(qū)城市臭氧污染特征與影響因素分析[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2015, 35(8):2 370-2 377.

YI Rui, WANG Yalin, ZHANG Yinjun, et al. Pollution characteristics and influence factors of ozone in Yangtze River delta[J]. Journal of Environmental Sciences, 2015, 35(8):2 370-2 377.

[6] ZHENG J Y, ZHONG L J, TAO W, et al. Ground-level ozone in the Pearl River delta region: analysis of data from a recently established regional air quality monitoring network[J]. Atmospheric Environment, 2010, 44(6):814-823.

[7] 史聆聆, 李小敏, 劉靜,等. 河南省大氣污染現(xiàn)狀及其控制對策分析[J]. 環(huán)境工程, 2015, 33(5):104-108.

SHI Lingling, LI Xiaomin, LIU Jing, et al. Air pollution situation of Henan Province and its controlling measures[J]. Environmental Engineering, 2015, 33(5):104-108.

[8] SILLMAN S, LOGAN J A, WOFSY S C. The sensitivity of ozone to nitrogen oxides and hydrocarbons in regional ozone episodes[J]. Journal of Geophysical Research, 1990, 95(95):1 837-1 851.

[9] 鄧雪嬌, 周秀驥, 吳兌,等. 珠江三角洲大氣氣溶膠對地面臭氧變化的影響[J]. 中國科學(xué):地球科學(xué), 2011, 41(1):93-102.

DENG Xuejiao, ZHOU Xiuji, WU D, et al. Effect of atmospheric aerosol on surface ozone variation over the Pearl River delta region[J]. Science China Earth Sciences, 2011, 41(1):93-102.

[10] 陸克定,張遠(yuǎn)航,蘇杭,等. 珠江三角洲夏季臭氧區(qū)域污染及其控制因素分析[J]. 中國科學(xué):化學(xué), 2010(4):407-420.

LU K D, ZHANG Y H, SU H, et al. Regional ozone pollution and key controlling factors of photochemical ozone production in Pearl River delta during summer time[J]. Scientia Sinica Chimica, 2010(4):407-420.

[11] 段玉森, 張懿華, 王東方,等. 我國部分城市臭氧污染時空分布特征分析[J]. 環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù), 2011(增刊1):34-39.

DUAN Yusen, ZHANG Y ihua, WANG Ddongfang, et al. Spatial-temporal patterns analysis of ozone pollution in several cities of China[J]. The Administration and Technique of Environmental Monitoring, 2011(Supplement 1):34-39.

[12] CLEVELAND W S, GRAEDEL T E, KLEINER B, et al. Sunday and workday variations in photochemical air pollutants in New Jersey and New York[J]. Science, 1974, 186(4168):1 037-1 038.

[13] SUSANNA B L, DAVID P C. Weekday-weekend pollutant studies of the Los Angeles basin[J]. Air Repair, 1976,26(11):1 091-1 092.

[14] 殷永泉,單文坡,紀(jì)霞,等. 濟(jì)南大氣臭氧濃度變化規(guī)律[J]. 環(huán)境科學(xué), 2006, 27(11):2 299-2 302.

YIN Yongquan, SHAN Wenpo, JI Xia, et al. Characteristics of atmospheric ozone in the urban area of Ji'nan[J]. Environmental Science, 2006, 27(11):2 299-2 302.

[15] 崔蕾,倪長健,王超,等. 成都市O3濃度的時間變化特征及相關(guān)因子分析[J]. 中國環(huán)境監(jiān)測, 2015(6):41-46.

CUI Lei, NI Changjian, WANG Cao, et al. Temporal variation of ozone concentration and impact factors in Chengdu[J]. Environmental Monitoring in China, 2015(6):41-46.

[16] 安俊琳. 北京大氣臭氧濃度變化特征及其形成機(jī)制研究[D].南京:南京信息工程大學(xué), 2007.

[17] 杭一纖. 南京地區(qū)臭氧及其前體物濃度特征及城郊對比分析[D]. 南京:南京信息工程大學(xué), 2012.

[18] 葛茂發(fā),劉澤,王煒罡. 二次光化學(xué)氧化劑與氣溶膠間的非均相過程[J]. 地球科學(xué)進(jìn)展, 2009, 24(4):351-362.

GE Maofa, LIU Ze, WANG Weigang. Heterogeneous processes between secondary photochemical oxidants aerosols[J]. Advances in Earth Science, 2009, 24(4):351-362.

[19] 任麗紅,胡非,周德剛,等. 北京夏季近地層臭氧垂直變化及其環(huán)境效應(yīng)的觀測研究[J]. 中國科學(xué)院大學(xué)學(xué)報, 2005, 22(4):429-435.

REN Lihong, HU Fei, ZHOU Degang, et al. Observation study of ozone vertical variation and its impact on environment in summer in Beijing[J]. Journal of the Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, 2005, 22(4):429-435.

[20] 葉芳,安俊琳,王躍思,等. 北京近地層O3、NOx、CO及相關(guān)氣象因子的分析[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 2008, 17(4):1 425-1 432.

YE Fang, AN Junlin, WANG Yuesi, et al. Analysis of O3, NOx, CO and correlation meteorological factor at the ground layer in Beijing[J]. Ecology and Environment, 2008, 17(4):1 425-1 432.

[21] 安俊琳,杭一纖,朱彬,等. 南京北郊大氣臭氧濃度變化特征[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 2010, 26(6):1 383-1 386.

AN Junlin, HANG Yiqian, ZHU Bin, et al. Observational study of ozone concentrations in northern suburb of Nanjing[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2010, 26(6):1 383-1 386.

[22] 安俊琳,王躍思,孫揚(yáng). 氣象因素對北京臭氧的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 2009, 18(3):944-951.

AN Junlin, WANG Yuesi, SUN Yang. Assessment of ozone variations and meteorological effects in Beijing[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2009, 18(3):944-951.

[23] 王闖,王帥,楊碧波,等. 氣象條件對沈陽市環(huán)境空氣臭氧濃度影響研究[J]. 中國環(huán)境監(jiān)測, 2015, 31(3):32-37.

WANG Chuang, WANG Shuai, YANG Bibo, et al. Study of the effect of meteorological conditions on the ambient air ozone concentrations in Shenyang[J]. Environmental Monitoring in China, 2015, 31(3):32-37.

AnalysisontheCharacteristicsofSurfaceOzonePollutionandMeteorologicalFactorsinZhengzhou

YU Shijie1, YIN Shasha1, ZHANG Ruiqin1, Zhang Leishi1, Su Fangcheng1, XU Yifei2

1.College of Chemistry and Molecular Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China 2.Zhengzhou Environmental Protection Monitoring Centre Station, Zhengzhou 450001, China

Based on the air quality monitoring data collected from national stations in Zhengzhou, combined with the meteorological data, the characteristics of surface ozone pollution and the relationships with particle matter, nitrogen oxides and meteorological factors in 2015 were analyzed. Results showed that the daily maximum O3-8 h concentrations among local stations had significant seasonal variations, with the order of summer>spring>autumn>winter. In summer, the monthly average O3concentration was 155.5 μg/m3at Gangli reservoir stations, and the rest were from 110 μg/m3to 150 μg/m3. The daily maximum 8 h-O3concentrations showed significant difference between weekends and weekdays in summer, while the phenomenon was not obvious in other seasons. The diurnal variation of ozone concentration showed a single peak distribution, which reached a peak at 15:00-16:00, decreased lowly at night and reached valley value at 07:00 in the next morning. However, the hourly concentration of NOxshowed a bimodal distribution, and it had a significant negative correlation with ozone. The correlation analysis of O3and meteorological factors indicated that days with ozone pollution tend to occur under the meteorological conditions of high temperature, low humidity and wind conditions in Zhengzhou, which are favored to ozone formation and accumulation.

Zhengzhou; ozone; meteorological factors; correlation analysis

X823

：A

：1002-6002(2017)04- 0140- 10

10.19316/j.issn.1002-6002.2017.04.18

2016-12-12;

：2017-03-02

國家環(huán)境保護(hù)公益性行業(yè)科研專項“中原經(jīng)濟(jì)區(qū)大氣細(xì)顆粒物來源及控制研究”(201409010)

于世杰(1992-)，男，山西晉中人，在讀碩士研究生。

尹沙沙