氣象要素對(duì)反應(yīng)性氣體濃度影響分析

陳明

摘 要

NOX、SO2、CO、O3是大氣成分站重要的觀測(cè)要素，是我國(guó)環(huán)境空氣中常見(jiàn)的、主要的氣態(tài)污染物。通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)采集和記錄的數(shù)據(jù)，分析反應(yīng)性氣體的變化規(guī)律，以及與各氣象要素之間的相關(guān)性，研究反應(yīng)性氣體的擴(kuò)散有利條件，合理利用。

關(guān)鍵詞

反應(yīng)性氣體;濃度;氣象要素;擴(kuò)散條件

中圖分類號(hào)： X51 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.05.001

大氣污染物是指由于人類活動(dòng)或自然過(guò)程排入大氣的并對(duì)環(huán)境或人產(chǎn)生有害影響的那些物質(zhì)。污染物的來(lái)源有自然因素（如森林火災(zāi)、火山爆發(fā)等）和人為因素（如工業(yè)廢氣、生活燃煤、汽車尾氣等）兩種，并且以后者為主要因素。氣體狀態(tài)污染物主要有以二氧化硫?yàn)橹鞯牧蜓趸衔?，以二氧化氮為主的氮氧化合物，以一氧化碳為主的碳氧化合物等。常州地處江南腹地，蘇南城市群核心區(qū)域，工業(yè)制造業(yè)發(fā)達(dá)，企業(yè)園區(qū)林立，耗能型企業(yè)較多，經(jīng)濟(jì)富庶、人口稠密。隨著人民群眾物質(zhì)生活的日益豐富，而自然環(huán)境尤其大氣污染卻相對(duì)惡化。2016年起，常州市氣象局開(kāi)展了反應(yīng)性氣體的監(jiān)測(cè)工作，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的資料積累，反應(yīng)性氣體變化規(guī)律及其與氣象要素間的關(guān)系具備了研究的基礎(chǔ)。

1 反應(yīng)性氣體季節(jié)變化規(guī)律

統(tǒng)計(jì)了常州站2017-2018年兩年的反應(yīng)性氣體數(shù)據(jù)，得出這兩年反應(yīng)性氣體在不同季節(jié)的變化規(guī)律。

NOX的季變化趨勢(shì)，一年中冬季為最高，平均值為2017年38.87ppb，2018年為43.93ppb;一年中夏季為最低，平均值為2017年24.74ppb，2018年為26.62ppb。S02的季變化趨勢(shì)，一年中冬季為最高，平均值為2017年8.20ppb，2018年為5.43ppb;一年中夏季為最低，平均值為2017年3.99ppb，2018年為4.62ppb。CO的季變化趨勢(shì)，一年中冬季為最高，平均值為2017年0.79ppm，2018年為0.88ppm;一年中夏季為最低，平均值為2017年0.64ppm，2018年為0.68ppm。O3的季變化趨勢(shì)，2017年夏季為最高，平均值為40.31ppb，2018年春季為最高，平均值38.97ppb;一年中冬季為最低，平均值為2017年19.16ppb，2018年為22.69ppb。

2 反應(yīng)性氣體濃度與氣象要素相關(guān)性

NOX、SO2、O3濃度單位ppb，CO濃度單位ppm，氣壓?jiǎn)挝籔a，氣溫單位℃，降水量單位mm。

大氣污染擴(kuò)散，是大氣中的污染物在湍流的混合作用下逐漸分散稀釋的過(guò)程，主要受風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓等氣象條件和地形條件的影響。從月平均統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出，NOX、SO2、CO的平均值與氣壓、氣溫、降水量呈顯著相關(guān)關(guān)系。其中與本站氣壓是呈正相關(guān)關(guān)系，與氣溫、降水量、降水天數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

反應(yīng)性氣體擴(kuò)散與大范圍的天氣背景有關(guān)，當(dāng)本地為低壓控制時(shí)，空氣作上升運(yùn)動(dòng)，云天較多，通常大氣呈不穩(wěn)定狀態(tài)，有利于反應(yīng)性氣體擴(kuò)散稀釋;當(dāng)本地為高壓控制時(shí)，空氣作下沉運(yùn)動(dòng)，不利于反應(yīng)性氣體向上擴(kuò)散稀釋。所以通過(guò)數(shù)據(jù)顯示，本地反應(yīng)性氣體濃度與本站氣壓呈正相關(guān)關(guān)系。

大氣溫度沿垂直方向分布的狀態(tài)，對(duì)大氣湍流的強(qiáng)弱也產(chǎn)生影響，這種影響以大氣垂直減溫率而確定。當(dāng)本地氣溫較高時(shí)，大氣垂直減溫率就大，湍流有增大趨勢(shì)，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)污染物的擴(kuò)散稀釋能力就強(qiáng);當(dāng)本地氣溫較低時(shí)，大氣垂直減溫率就小，湍流有減弱趨勢(shì)，大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)污染物的擴(kuò)散稀釋能力就弱。所以通過(guò)數(shù)據(jù)顯示，本地反應(yīng)性氣體濃度與本站氣溫呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

降水對(duì)大氣污染有凈化作用，降水的凈化作用與降水強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間有關(guān)。降水越強(qiáng)，降水時(shí)間越長(zhǎng)，降水后大氣污染物濃度就越低。所以通過(guò)數(shù)據(jù)顯示，本地反應(yīng)性氣體濃度與本站降水量、降水天數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3 反應(yīng)性氣體是酸雨形成的主要原因

酸雨是指pH值低于5.6的降水，是工業(yè)發(fā)展后全球主要環(huán)境問(wèn)題之一，我國(guó)已經(jīng)成為世界上第三大酸雨區(qū)，酸雨發(fā)生的范圍、強(qiáng)度和頻率也有加劇的趨勢(shì)。反應(yīng)性氣體是酸雨形成的主要貢獻(xiàn)者，NOX、SO2是形成酸沉降最關(guān)鍵的反應(yīng)性氣體。

從酸雨月平均值來(lái)看，反應(yīng)性氣體濃度越高，對(duì)酸雨影響越大，最主要的是受SO2和氮氧化合物的濃度影響。由于降水的凈化作用，每年8月份都是一年中降水天數(shù)較多、降水量較大的月份，在連續(xù)降水?dāng)?shù)天后，降水的pH值會(huì)上升到6.0左右，因此2017年2018年的酸雨月平均值，8月份程度最輕，降水較少的冬季最嚴(yán)重。

4 總結(jié)

通過(guò)統(tǒng)計(jì)研究分析發(fā)現(xiàn)，大氣邊界層對(duì)反應(yīng)性氣體濃度的影響比較大，當(dāng)夏季氣溫升高氣壓降低，氣流上升，反應(yīng)性氣體就會(huì)隨著上升氣流擴(kuò)散到高空，繼而擴(kuò)散到范圍大的其他區(qū)域，污染減輕。除此之外，03的濃度主要還與本地日照時(shí)數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系，受太陽(yáng)輻射影響。NOX、SO2、CO、O3的濃度有著明顯的季節(jié)變化，NOX、SO2、CO濃度都是夏季低冬季高，O3的濃度則是夏季高冬季低。

反應(yīng)性氣體的日變化受交通高峰影響很大，日峰值出現(xiàn)在8、11時(shí)、18時(shí)，谷值在15時(shí);早晚高峰期間，反應(yīng)性5濃度較高，建議相關(guān)部門提倡綠色上下班，減少反應(yīng)性氣體的濃度。同時(shí)，建議人群早晨8時(shí)戶外鍛煉并不合適，8時(shí)空氣質(zhì)量較差，下午鍛煉最佳。

參考文獻(xiàn)

[1]林偉立，徐曉斌，于大江.龍鳳山區(qū)域大氣本底站臺(tái)站反應(yīng)性氣體觀測(cè)質(zhì)量控制[J].氣象，2009，35（11）：93-100.

[2]張新民，柴發(fā)合，王淑蘭，孫新章，韓梅.中國(guó)酸雨研究現(xiàn)狀[J].環(huán)境科學(xué)研究，2010年05期.