下面文章遵照《環境空氣質量標準》中數據有效性的相關規定，對秦皇島市2014—2017年的臭氧監測數據進行分析。結果發現：臭氧濃度值空間變化不明顯。日變化呈現明顯的單峰特征，2015—2017年的年均值呈逐年上升趨勢，超標值多出現在6月—8月。夏季O3-8h與日平均氣溫相關系數較高，臭氧污染多發生在氣溫高于20℃的地區;與風向的相關性較弱，西南偏南風向時容易出現高濃度臭氧。當氣溫大于10℃時，在不同的溫度區間內，臭氧與PM2.5呈正相關性。

　　關鍵詞：臭氧,污染特征,氣象因子,秦皇島市

　　臭氧作為大氣中微量氣體元素之一，主要存在于大氣層的平流層中，可以起到保護地球生物和阻擋紫外線等作用;然而在近地面過量的臭氧卻對人體健康及植被、農作物有嚴重損害，破壞生態環境，是一種污染物質。高濃度臭氧對人的眼睛和呼吸道有很強的刺激性，可能會造成哮喘病人出現嚴重的呼吸問題，還會破壞人體的免疫機能，加速人體機能衰老并且損害肺功能等，臭氧的危害必須引起人類的高度重視。近年來，近地面環境空氣的臭氧污染問題日益突出，尤其在京津冀地區，臭氧已經成為主要污染物之一。

　　隨著《環境空氣質量標準》(GB3095—2012)(以下簡稱《標準》)的逐步實施，許多城市已經開展臭氧監測及其污染特征的分析。京津冀地區處于亞熱帶地區，尤其在夏季太陽輻射較強烈，臭氧污染較突出。根據生態環境部每月公布的74個全國重點環保城市空氣質量監測情況報告的數據可知，與2013年相比，京津冀地區臭氧的年平均濃度上升了6.7μg/m3，上升幅度為13.3%。因此，開展環境空氣近地面中的臭氧濃度規律的調查研究，降低臭氧濃度值水平迫在眉睫。本研究對秦皇島市建成區近地面臭氧濃度變化特征及相關氣象因子進行分析，以期為該區域內的臭氧污染防治和研究服務。

　　1監測方法

　　1.1監測點位布設

　　秦皇島市在城市建成區共有國、省控環境空氣自動監測點位9個。環境空氣自動監測主要監測項目有CO、SO2、NO2、O3、PM10、PM2.5。

　　1.2監測方法和儀器

　　秦皇島市9個大氣自動監測點位均使用河北先河環保科技股份有限公司提供的設備，其中包括SO2分析儀S50、NOx分析儀S40、O3分析儀S10、CO分析儀S30、PM10顆粒物監測儀XHPM2000E、PM2.5顆粒物監測儀XHPM2000E、多參數動態氣體校準儀XHCAL2000、零氣發生器XHZ2000、氣象儀五參數VantagePro2、城市環境攝像系統(先河)等儀器。臭氧自動監測儀采樣紫外光度法，采樣頻次為24h自動連續監測。

　　1.3監測結果統計方法

　　按《標準》中對數據有效性的相關規定進行數據統計和計算，按照相應的標準值進行評價分析。臭氧日最大8h滑動均值(O3-8h)的日超標標準值為160μg/m3。

　　1.4監測質量控制保證

　　臭氧項目的監測過程中，質量控制和質量保證工作參照河北省秦皇島環境監測中心《程序文件》中自動監測工作程序、運行管理作用指定書等文件的要求進行，監督第三方運行人員做好零點/跨度檢查及校準、精度檢查、多點校準、O3標準和流量傳遞認證等工作。

　　2結果與分析

　　根據《標準》規定，臭氧的年評價指標為全年臭氧日最大8h滑動均值(O3-8h)第90百分位數<規定標準限值160μg/m3。匯總秦皇島市各點位數值對全市的臭氧濃度變化情況進行評價分析。2014—2017年O3-8h的年評價值分別為113μg/m3、107μg/m3、149μg/m3、170μg/m3。除了2017年超標外，其他年份均達標。2015—2017年的年均值呈逐年上升趨勢，上升幅度分別為39.3%、14.1%。

　　2.1時間變化特征

　　2.1.1月際變化特征

　　秦皇島市2014—2017年臭氧日最大8h滑動均值每年不同濃度區間月，臭氧超標多出現在6月—9月。3月—4月的初春季節也可能出現臭氧污染，這與太陽輻射逐步增強、未進入汛期、降雨量不足有關，目前對于這個時段的污染成因還沒有十分成熟的科學結論[1]。

　　2.1.2日際變化特征

　　在不同季節，溫度、光照等自然因素變化情況存在很大差異，臭氧濃度變化也有相應的差異存在。結合京津冀地區季節變化的實際情況，將2017年劃分為3月—5月、6月—8月、9月—11月、12月—次年2月共4個時間段，對秦皇島市建成區內臭氧24h的變化情況進行統計分析。秦皇島市2017年不同季節的小時均值臭氧，在不同季節里臭氧小時濃度平均值在一天中均呈單峰單谷型規律變化，14:00—17:00達到濃度峰值，5:00—7:00達到濃度谷值，夜晚濃度較低且變化幅度平緩。

　　秦皇島市臭氧濃度日循環變化規律大致與珠江三角城市[2]、上海市[3]和大連市[4]臭氧單日循環規律相同。秦皇島市臭氧濃度日變化基本存在四個階段，即前夜累積階段，主要指日出前，臭氧隨著時間變化的幅度較小，濃度值基本呈緩慢下降的趨勢階段;濃度抑制階段，主要指日出后，臭氧開始形成，但因太陽紫外線較弱，同時隨著早高峰帶來的臭氧前提物濃度升高，消耗了部分臭氧，使其在6:00—7:00出現一天中的谷值階段;光化學生成階段，主要指隨著太陽輻射的增強和氣溫的升高，臭氧濃度值逐步上升出現一天中的峰值階段;濃度消耗階段，主要指夜間，隨著太陽輻射的變弱和還原物質對臭氧的消耗，臭氧濃度值開始下降的階段。

　　臭氧總濃度值在6月—8月為全年最高，12月—次年2月份為全年最低，全年濃度值按由大到小排列為6月—8月>3月—5月>9月—11月>12月—次年2月，符合夏季高、冬季低的典型特征;6月—9月和9月—11月的日最大值出現時間均為16:00左右，3月—5月和12月—次年2月的出現時間均為15:00左右。“臭氧周末效應”指的是臭氧前體物質周末的濃度水平相比工作日有所降低，但臭氧濃度值卻增加的一種反比現象。自1970年起，該現象就在很多的臭氧研究觀測中得到驗證，國外有法國[5]、加拿大、美國[6]的部分城市，國內有北京[7]、上海[3]、濟南[8]等城市。

　　3臭氧與主要因子的相關性分析

　　近地面空氣中的臭氧主要來源于人類活動，但臭氧濃度變化與氣溫、風向以及PM2.5濃度變化密切相關。

　　3.1臭氧與氣溫的關系

　　秦皇島市臭氧日最大8h滑動均值與日平均氣溫相關性系數為0.527，呈顯著正相關。將一年分為春季3月—5月、夏季6月—8月、秋季9月—11月、冬季11月—次年2月分別進行臭氧日最大8h滑動均值與日平均氣溫相關性分析。夏季的相關系數最高為0.820，呈顯著正相關。當氣溫大于20℃時，臭氧濃度對溫度的敏感性明顯升高，表面太陽輻射達到一定強度后對臭氧的產生有較大影響。臭氧污染主要出現在夏季，春季氣溫處于上升階段，臭氧污染也時有發生。秋冬季節氣溫較低，無臭氧污染出現。

　　3.2臭氧與風向關系

　　秦皇島市臭氧日最大8h滑動平均值與風向的相關性系數為0.376，相關性較弱。秦皇島市冬季盛行風向以東北風為主，夏季盛行風向以西南風為主。高濃度臭氧容易產生在風向為東南或西南方向時，與夏季盛行西南風且臭氧濃度相對偏高的現象相符。

　　3.3臭氧與PM2.5的關系

　　秦皇島市臭氧日最大8h滑動平均值與PM2.5濃度的相關性系數為-0.030，呈顯著不相關。臭氧與PM2.5無明顯的相關。根據不同氣溫區間劃分后發現，兩者存在一定的非線性關系。氣溫越高PM2.5濃度值越低，臭氧濃度值越大。當氣溫大于10℃時，不同的溫度區間內，臭氧與PM2.5存在正相關性。臭氧為二次污染物，二次轉化也是PM2.5的主要來源，細顆粒物通過影響光輻射通量來影響光化學反應過程與臭氧的形成;光化學反應在產生臭氧的同時也產生二次顆粒物[9]。

　　4結論

　　秦皇島市臭氧濃度空間分布差異較小。在時間分布上自2015年起臭氧濃度均值呈逐年上升趨勢，至2017年評價值超標，超標濃度多出現在6月—8月。秦皇島市臭氧濃度日變化呈現明顯的單峰特征，最低值一般出現在6:00—7:00，最高值一般出現在15:00—16:00。臭氧濃度日循環規律存在前夜累計、臭氧抑制、光化學生成和臭氧消耗四個階段。

　　“臭氧周末效應”現象不明顯。臭氧日最大8h滑動平均值與氣溫相關性系數為0.527，呈顯著正相關。當氣溫大于20℃時，臭氧濃度值對于溫度變化的敏感明顯增高。晚春季節雖然氣溫不如夏季高，但出現污染的幾率較高。O3-8h與風向的相關性系數為0.376，相關性較弱。夏季盛行西南風時，容易產生濃度高值。臭氧濃度值隨氣溫的升高、PM2.5濃度值降低而增大。當氣溫大于10℃時，臭氧與PM2.5存在正相關性。

　　參考文獻

　　[1]單文坡.大氣臭氧濃度變化規律及相關影響因素研究[D].濟南：山東大學，2006.

　　[2]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].環境監測管理與技術，2011，23(增刊)：34-39.

　　[3]唐文苑，趙春生，耿福海，等.上海地區臭氧周末效應研究[J].中國科學(D輯：地球科學)，2009，39(1)：99-105.

　　[4]鄭冬，李丹，紀德鈺，等.大連市區近地面臭氧污染規律研究及與PM2.5等污染物的相關性分析[J].環境與可持續發展，2014，39(6)：177-180.

　　[5]PONTV，FONTANJ.ComparisonbetweenweekendandweekdayozoneconcentrationinlargecitiesinFrance[J].Atmosphericenvironment，2001，35(8)：1527-1535.

　　[6]LEBRONF.Acomparisonofweekend-weekdayozoneandhydrocarbonconcentrationsintheBaltimore-Washingtonmetropolitanarea[J].AtmosEnviron，1975，9(3)：861-863.

　　[7]王占山，李云婷，陳添，等.北京市臭氧的時空分布特征[J].環境科學，2014，35(12)：4446-4453.

　　[8]殷永泉，單文坡，紀霞，等.濟南大氣臭氧濃度變化規律[J].環境科學，2006，27(11)：2299-2302.

　　[9]黃艷玲，陳慧嫻.佛山市臭氧濃度時間變化特征及主要影響因子[J].環境監控與預警，2017(1)：54-58

　　推薦期刊：《環境科學學報》是中國環境科學與環境工程領域最具影響力的優秀學術期刊之一，所發表的論文反映了中國相關研究領域優秀的研究成果。于1981年創刊，為月刊，由中國科學院生態環境研究中心主辦，科學出版社出版。