宝鸡开发区2015年4~5月氮氧化物和臭氧浓度变化研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunj2009
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随着经济的高速发展,城市化进程不断加快,人们的活动空间越来越广,逐步扩展到近地层高空范围,上层空间大气也因此遭受了不同程度的影响和污染。开展近地层氮氧化物和臭氧等污染物浓度的变化研究显得尤为重要,这不仅能够揭示污染物浓度的变化规律,而且能够查明氮氧化物和臭氧对当地大气环境的影响,进而为制定大气防治措施提供一定的科学依据。本文于2015年4月和5月,利用便携式仪器对宝鸡市开发区1-46m高度范围内的氮氧化物和臭氧浓度及相关气象要素进行了6个昼夜24h的高分辨率观测,对两种污染物在时间和垂直高度上的变化规律展开了研究,探讨了各种环境要素对氮氧化物和臭氧浓度的影响,对宝鸡市开发区氮氧化物浓度和臭氧浓度的空气质量进行了评价,得出的主要结论如下:(1)4月氮氧化物平均浓度为0.266mg/m3,变化范围为0.045-0.712mg/m3,根据浓度变化可分为四个阶段。第一阶段发生在8:00-12:00时段,平均浓度为0.459mg/m3,变化范围为0.187-0.712mg/m3,为氮氧化物浓度最高阶段。第二阶段发生在14:00~18:00时段,平均浓度为0.166mg/m3,变化范围为0.045-0.314mg/m3,为氮氧化物浓度最低阶段。第三阶段发生在20:00~0:00时段,平均浓度为0.259mg/m3,变化范围为0.147-0.353mg/m3,为氮氧化物浓度次高阶段。第四阶段发生在2:00~6:00时段,平均浓度为0.178mg/m3,变化范围为0.090-0.277mg/m3,为氮氧化物浓度次低阶段。5月氮氧化物平均浓度为0.360mg/m3,变化范围为0.077~0.801mg/m3,根据浓度变化可分为三个阶段。第一阶段发生在8:00~12:00时段,平均浓度为0.612mg/m3,变化范围为0.374~0.801mg/m3,为氮氧化物浓度最高阶段。第二阶段发生在14:00~18:00时段,平均浓度为0.195mg/m3,变化范围为0.077-0.278mg/m3,为氮氧化物浓度最低阶段。第三阶段发生在20:00~6:00时段,平均浓度为0.3 1 7mg/m3,变化范围为0.240~0.41 1mg/m3,为氮氧化物浓度居中阶段。(2)4月臭氧平均浓度为0.042mg/m3,变化范围为0.021~0.068mg/m3,根据浓度变化可分为三个阶段。第一阶段发生在8:00-10:00时段,平均浓度为0.041mg/m3,变化范围为0.021~0.059mg/m3,为臭氧浓度居中阶段。第二阶段发生在12:00~18:00时段,平均浓度为0.050mg/m3,变化范围为0.035-0.068mg/m3,为臭氧浓度最高阶段。第三阶段发生在20:00~6:00时段,平均浓度为0.038mg/m3,变化范围为0.022~0.05 1mg/m3,为臭氧浓度最低阶段。5月臭氧平均浓度为0.040mg/m3,变化范围为0.021-0.070mg/m3,根据浓度变化可分为三个阶段。第一阶段发生在8:00~10:00时段,平均浓度为0.039mg/m3,变化范围为0.024-0.070mg/m3,是臭氧昼夜浓度居中阶段。第二阶段发生在12:00~20:00时段,平均浓度为0.045mg/m3,变化范围为0.029-0.070mg/m3,为臭氧浓度最高阶段。第三阶段发生在22:00~6:00时段,平均浓度为0.035mg/m3,变化范围为0.021-0.052mg/m3,为臭氧浓度最低阶段。(3)4月氮氧化物浓度在46m高度范围内可划分为两个层段,分界高度为22m。1-22m高度范围平均浓度为0.222mg/m3,变化幅度为0.539 mg/m3,平均浓度递增率为5.83×10-3mg/m3,是氮氧化物平均浓度递增率较小层段。22-46m高度范围平均浓度为0.309mg/m3,变化幅度为0.593mg/m3,平均浓度递增率为10.33×10-3mg/m3,是氮氧化物平均浓度递增率较大层段。5月氮氧化物浓度在46m垂直高度范围内可划分为两个层段,分界高度为22m。1-22m高度范围平均浓度为0.347mg/m3,变化幅度为0.685mg/m3,平均浓度递增率为4.70×10-3mg/m3,是氮氧化物平均浓度递增率较大层段。25-46m高度范围平均浓度为0.373mg/m3,变化幅度为0.707mg/m3,平均浓度递增率为0.57×10-3mg/m3,是氮氧化物平均浓度递增率较小层段。(4)4月臭氧浓度在46m高度范围内可划分为两个层段,分界高度为22m。1-22m高度范围平均浓度为0.036mg/m3,变化幅度为0.034mg/m3,平均浓度递增率为1.93×10-3mg/m3,是臭氧平均浓度递增率较大层段。25-46m高度范围平均浓度为0.034mg/m3,变化幅度为0.032mg/m3,平均浓度递增率为1.16×10-3mg/m3,是臭氧平均浓度递增率较小层段。5月臭氧浓度在46m高度范围内可划分为两个层段,分界高度为22m。1-22m高度范围平均浓度为0.033mg/m3,变化幅度为0.027mg/m3,平均浓度递增率为1.92×10-3mg/m3,是臭氧平均浓度递增率较大层段。25-46m高度范围平均浓度为0.047mg/m3,变化幅度为0.037mg/m3,平均浓度递增率为1.47×10-3mg/m3,是臭氧平均浓度递增率较小层段。(5)2015年宝鸡开发区4-5月氮氧化物浓度和臭氧浓度与气温均成正相关性,相关系数分别为0.36和0.41。氮氧化物浓度和臭氧浓度与相对湿度均成负相关性,相关系数分别为-0.26和-0.14。氮氧化物浓度与气压成正相关性,臭氧浓度与气压成负相关性,但均未通过0.05显著性水平检验。氮氧化物浓度和臭氧浓度与风速均成负相关性,但臭氧浓度与风速的相关性并未通过0.05显著性水平检验,氮氧化物浓度与风速的相关系数为-0.22。氮氧化物浓度与太阳辐射强度成负相关,但并未通过0.05显著性水平检验,臭氧浓度与太阳辐射强度成正相关,相关系数为0.97。氮氧化物浓度与臭氧浓度呈负相关性,但并未通过0.05显著性水平检验。(6)利用空气污染指数(API)法对宝鸡市开发区4月和5月大气环境质量进行了评价,结果显示,2015年4月和5月空气质量以优和良为主,整体情况较好。(7)分别建立氮氧化物浓度和臭氧浓度与各气象要素间的多元线性回归模型,回归方程为:YNOx=-0.363-0.042XO3+0.023XT-0.015XRH-0.039Xp-0.049Xws-8.376×10-5XSR, YO3=1.103-0.011XNOX+0.004XT-0.002XRH-0.006Xp-0.13Xws+1.154×10-5XSR,并通过检验得知所建模型可用于氮氧化物和臭氧浓度的预测。
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