第46卷第庁期2021年5月
环境科学与管理
ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT
Vol. 46 No. 5
May 2021
收稿日期：2021 -01 -24
基金项目：国家重点研发计划课题“京津冀典型陆面背景下重污染
过程大气污染物与低层气象要素垂直结构及其时空演
变研究”(2016YFC0203302)；河北省气象局课题“邢台 市臭氧污染气象条件预报研究” (20KY23 )；邢台市科技 局课题“邢台市臭氧污染特征及气象条件关系研究”
(2020ZC130)共同资助
作者简介：杨允凌(1968 -)，女，高级工程师，主要从事环境气象服
文章编号：1674-6139(2021)05 -0005 -05
河北省中南部典型城市臭氧 污染特征及气象因素影响研究
杨允凌53 ，郝巨飞1 ，赵玉广2,3,4
(1.邢台市气象局，河北邢台054000 ；2，中国气象局邢台大气环境野外科学试验基地，河北邢台054000； 3河北省气象与生态环境重点实验室，河北石家庄050021 ；4.河北省环境气象中心，河北石家庄050021)
摘要：利用2016年-2019年邢台市大气环境监测数据和气象资料，分析了邢台市近地面臭氧浓度变化及影 响因素，结果表明：2017年-2019年邢台市臭氧质量浓度和超标日比2016年明显增加，臭氧质量浓度表现为
夏季最高，冬季最低，日变化呈单峰型分布，最低值出现在06:00 ~ 07:00，最高值出现在15：00 ~16：00。邢台市 臭氧质量浓度与平均气温、最高气温、总辐射辐照度，平均风速呈正相关，与平均相对湿度呈负相关。当太阳辐
射较强，日最高气温大于29T，相对湿度在40% -80%之间，地面2~3级东南风时，易出现臭氧高浓度。 关键词：臭氧质量浓度；变化特征；气象要素；影响因素中图分类号：X515
文献标志码:A
Characteristics of Ozone Pollution and Influence of Meteorological
Factors in Typical City in Central and Southern Hebei Province
Yang Yunling 1,2,3, Hao Jufei 1, Zhao Yuguang 2,3,4
(1. Xingtai Meteorology Bureau of Hebei , Xingtai 054000, China ;
2. Xingtcii Atmospheric Environment Field Scientific Test Base of CMA, Xingtai 054000, China ;
3. Key Laboratory of Meteorology and Ecological Environment of Hebei Province , Shijiazhuang 050021, China ;
4. Hebei Provincial Environmental Meteorology Center , Shijiazhuang 050021, China)
Abstract : Based on the atmospheric environment monitoring data and meteorological data of Xingtai City from 2016 to 2019,
the variation and influencing factors of near - surface ozone concentration in Xingtai City wer
e analyzed. The ozone mass concen
tration and exceeding standard days in Xingtai City from 2017 to 2019 have increased significantly compared with 2016. The mass
concentration is highest in summer and lowest in winter. The diurnal variation presents a unimodal distribution. The lowest value appears at 06 ：00 ~07：00, and the highest value appears at 15 ：00 ~ 16 ：00. The mass concentration of ozone in Xingtai City is
positively correlated with the average temperature , maximum
temperature , total radiation irradiance , and average wind speed ,
祖国发展我成长and negatively correlated with the average relative humidity. When
the solar radiation was stronger , the daily maximum temperature
was greater than 29 弋，the relative humidity was between 40% and 80% , and with a level 2 or 3 southeast wind on the ground , it was
easy to appear high concentration of ozone ・
Key wo r ds ： ozone concentration ； variation characteristics ；
meteorological element ; factors affecting
务工作。
・5・
***
刖旨
随着中国经济的快速发展，城市化进程的加快和汽车拥有量的提高，环境污染问题越来越突出，近地面高浓度臭氧已经成为影响城市空气质量的重要污染气体，臭氧污染给人们的生产生活造成了不利影响，在污染排放源基本稳定的情况下，气象条件是影响空气质量的重要因素［3-71o因此，研究臭氧和气象条件之间的关系是研究城市大气环境的重要内容。河北省中南部是京津冀地区的大气污染重灾区，邢台市作为河北省中南部大气污染的典型城市，在2013年-2019年全国74个主要城市综合排名中，邢台市排名倒1至倒3，空气污染特征由传统的煤烟型污染转向煤烟和光化学混合型污染，主要表现为冷季高浓度颗粒物和暖季高浓度臭氧，而且邢台市近年高浓度臭氧有加重的趋势。
1资料和方法
2016年-2019年邢台市4个国控监测站点（路桥公司、达活泉、邢师高专和市环保局）均值代表邢台市区环境监测数据；同期气温、太阳辐射、相对湿度和风向风速小时和日数据来源于邢台市基本气象站。
臭氧的日评价指标是以滑动最大8小时平均浓度计算，年、季、月臭氧浓度均基于每日滑动最大8小时平均浓度p（O3-8h）第90百分位浓度计算得出，臭氧浓度的日变化，采用臭氧小时数据p（O3-1 h）算术平均值计算得出。臭氧污染日按照《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）＞（HJ633-2012）判定，日p（O3-8h）大于160|jLg•m"为超标，小时p（O3-l h）大于200jig•m7为超标。
2结果和讨论
2.1臭氧年变化特征
由2016年-2019年邢台市臭氧浓度日数据进行统计（见表1）发现：2016年-2019年邢台市臭氧浓度195超标日数300d，超标率20.5%；2016年臭氧浓度154ixg•m：未超标，年超标日数•6•34d，超标率9.3%，年内最大臭氧浓度217憾•m"，出现在7月30日，属于中度污染。2017年-2019年臭氧浓度分别是212jig•m-\203憾•m-\209|jLg•m"，超标分别是0.33倍、0.27倍、0.31倍，年超标日数分别是88d、89d、89d，超标率分别是24.3%、24.4%、24.4%，最大臭氧浓度分别是296jjLg•m'\276jig-m"、275（jig•m"，分别出现在2017.5.28,2018.6.12和2019.6.15，均属于重度污染。与2016年相比，近3年邢
台市臭氧质量浓度、超标日数及臭氧浓度最大值均明显上升。
表12016年-2019年邢台市臭氧质量浓度及超标情况年份
p(Oj—8h)/超标超标超标
(憾・m-3)倍数日数/d啓％2016154349.3
20172120.338824.3
20182030.278924.4
20192090.318924.4 2.2臭氧季、月变化特征
2016年-2019年邢台市四季臭氧浓度分别是176（jig•m"、231jjLg•m"、155|±g•m"、87）xg•m-3，臭氧质量浓度从大到小依次为夏季、春季、秋季、冬季，春季、夏季臭氧质量浓度超标分别是0.10倍、0.44倍；臭氧超标日出现在夏季、春季、秋季，超标率分别为52.7%、1&8%、10.2%，冬季未出现超标。由图1（a）可知：2016年-2019年邢台市月臭氧质量浓度超标出现在5~9月，臭氧超标月质量浓度由大到小依次为6月、7月、5月、8月、9月，臭氧质量浓度超标倍数（由大到小）分别是0.49倍、0.39倍、0.26倍、0.15倍和0.01倍；由图1（b）可知：2016年-2019年臭氧轻度及以上污染出现在3月~
10月，超标日（出现月份）分别为87d（6月）、66d（7月）、51（1（5月）、41d（8月）、32d（9月）、13 d（4月）、5d（3月和10月），最早出现在2018.3.13，最晚出现在201&10.5，臭氧中度污染及以上出现在5月~9月。即2017年-2019年邢台市臭氧质量浓度增加,2018年臭氧超标日出现时间明显提前（3月13日）。臭氧质量浓度超标主要出现在5月~9月，6月~7月臭氧污染最重。
20218—"0)d
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0 5 0 5 0 53 2 2 111
2 33025
□ 2018年.2019 年
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图1 2016年-2019年邢台市臭氧质量浓度和超标日数月分布汤姆叔叔的小屋英文读后感
2.3臭氧日变化特征
分析2016年-2019年邢台市年和四季臭氧浓
度日变化发现：与2016年相比,2017年- 2019年臭
氧污染更体现为白天时段臭氧浓度的增加；邢台市 年和四季臭氧浓度日变化均呈单峰型分布特征，最
低值出现在06：00 ~07：00，最高值出现在15：00 ~ 16 ：00，夏季臭氧浓度日变化曲线剧烈，冬季日变化
曲线平缓；四季臭氧浓度日变化最大值从大到小依 次为夏季、春季、秋季和冬季。
3气象要素对臭氧浓度影响
3.1臭氧浓度与最高气温
随着气温升高，加快了光化学反应速率，容易出 现高浓度臭氧。由2016年-2019年臭氧浓度和最
高气温月分布可知：1月~6月臭氧浓度随气温升高 而增大,8月~ 12月臭氧浓度随气温下降而降低，臭 氧浓度和平均最高气温的月变化基本一致。与
2016年相比,2017年-2019年5月~7月平均气温 和最高气温明显升高，臭氧浓度出现明显增加。
由图2臭氧浓度和平均最高气温的日变化发 现：06：00 ~ 15：00臭氧浓度随气温的上升而升高,
15：00至次日06：00的臭氧浓度随气温的下降而降
低。臭氧浓度和气温的日变化有明显的一致性，其中
臭氧浓度在06：00最低（24憾• m-3）,15：00最高 （113 jig - m-3），最高气温在06：00最低⑴.6七）,
15：00最高（19.0弋）。且臭氧浓度和最高气温的最 低值和最高值出现时间一致。
3.2臭氧浓度与太阳辐射
臭氧是光化学反应的产物，臭氧浓度与太阳辐射
呈正相关关系。由臭氧浓度和总辐射辐照度的月分 布发现：臭氧浓度与总辐射辐照度的月变化趋势基本
一致,1 -5月臭氧浓度随总辐射辐照度升高而增大,7 月~12月臭氧浓度随总辐射辐照度下降而降低，臭 氧浓度在6月最高,12月最低，总辐射辐照度在5月
最高,1月最低。气温上升、辐射增强和日照时数增 加，是近3年臭氧浓度明显上升的原因之一。
o o o o o o o o
4 2 0 8 6 4 21^- 1A I X 图2 2016年-2019年1月~12月邢台市
臭氧浓度和平均最高气温日变化
20
(
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—5
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图3 2016年-2019年1月~12月邢台市
奧氧浓度和总辐射辐照度日变化
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o o o o o o 6 5 4 3 2 10
・7
•
由图3臭氧浓度与总辐射辐照度的日变化可以看出：太阳辐射强度在05：00~12：00逐渐增强，而在12：00~19：00逐渐减弱。臭氧浓度从06：00~ 15：00逐渐加强,15：00~24：00逐渐减弱。太阳辐射最高值出现在12：00，臭氧浓度最大值出现在15：00，臭氧浓度最高值出现的时间要比太阳辐射最高值出现的时间滞后3h，这说明臭氧是由于太阳辐射而形成的二次污染物，其前体物经光化学反应转化为臭氧有一定的滞后性。
3.3臭氧浓度与相对湿度
相对湿度是空气中实际水汽压与当时气温下的饱和水汽压之比，反应空气中的水汽含量和大气的潮湿程度。由臭氧浓度与相对湿度的月变化分析发现: 1月~3月、5月、9月臭氧浓度与相对湿度的月变化趋势相反，其他月份变化趋势相同。臭氧浓度在6月最高,12月最低，相对湿度在8月最高(76%),3月最低(40%)o由臭氧浓度与相对湿度的日变化分析发现：日变化趋势基本相反，臭氧浓度在15：00最高(113憾・m」)，在06：00最低(24憾•m」)，而相在06：00最高(65%)，在14：00最低(43%)。
当日p(O3-8h)>160pLg-nr?为超标，统计不同相对湿度下，臭氧超标率和臭氧浓度情况发现：邢台市2016年-2019年随着相对湿度的增加，臭氧超标率和臭氧浓度均为先升后降；
表示有学问的成语
当相对湿度小于60%时，湿度越大，水分子越多，大气中的紫外辐射和反射等就会被水分子大量吸收，促进空气中臭氧的生成；所以相对湿度在40%-80%之间时，臭氧超标率和臭氧浓度均较高；而当相对湿度大于60%时，臭氧超标率和臭氧浓度随湿度增加均下降，湿度过高时对污染物产生湿沉降，使空气中污染物浓度降低。
3.4臭氧浓度与风场
由不同风级下臭氧超标率和臭氧浓度变化可知：随着风级的增加，邢台市臭氧超标率和臭氧浓度均为先升后降；当风级1~3级时，臭氧超标率和臭氧浓度随风级增大而增大；当风级3级时，臭氧超标率均达到最大值；当风级4级时，臭氧浓度达到最大・8•值，而臭氧超标率开始下降，当风级5级时，臭氧浓度降低，未出现超标。因此，在小于4级风时，臭氧浓度与风速呈正相关。
图42016年-2019年1月~12月邢台市
臭氧浓度和平均风速日变化
由图4臭氧浓度和平均风速日变化可以看出：臭氧浓度随着风速的增大而升高，随风速减小而降低，臭氧浓度与风速呈正相关，且通过0.01的置信度检验。平均风速最小<(3.0m-s-1)出现在09：00，臭氧浓度最低值(24魄・Tn")出现在06：00，平均风速最高值(4.0m•e")出现在14：00，臭氧浓度最高值(11
3期•m7)出现在15；00，臭氧浓度与风速变化存在一致性，臭氧浓度最大值比平均风速最高值在时间上滞后lh。
2016年-2019年1月~12月不同风向下臭氧浓度值如图5(a)和臭氧超标率图5(b)所示，由图5(a)当风向为东南偏南、东南和东风时，臭氧浓度分别为97|xg・m~\94jjig•m-3和87jjig•nT3，臭氧浓度普遍偏高；当风向为西西北、西和西北凤时，臭氧浓度分别为28帼'm~\37jig•m"和44|xg•nT‘，臭氧浓度普遍偏低；臭氧在第四象限时浓度偏高，在第一象限时浓度偏低。由图5(b)当风向在第四象限时，臭氧超标率较高，在第一象限臭氧超标率最低。因此当风向在第四象限(S-SSE-SE-ESE-E)时，邢台市易出现高浓度臭氧。因此适当控制上游风向企业的污染排放更易于减轻臭氧污染。臭氧污染防治的关键在于臭氧前体物的减排防控，采取源头控制，主要是针对氮氧化物、挥发性有机化合物的总量控制
。
2021
b
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图52016年-2019年1月~12月邢台市不同凤向下臭氧浓度和臭氧超标率分布
4结论
(1)与2016年相比，近3年邢台市臭氧质量浓度和超标日明显增加，污染过程持续时间长，污染质量浓度峰值增大,2017年臭氧污染最重，臭氧质量浓度表现为夏季最高，冬季最低,6月最高,12月最低，日变化呈单峰型分布；夏季日变化曲线剧烈，冬季日变化曲线平缓，最低值出现在06：00~07：00，最高值出现在15：00~16：00。
(2)2016年-2019年邢台市臭氧质量浓度与平均气温、最高气温、总辐射辐照度呈正相关，与平均风速在一定范围内(风级小于4级)呈正相关，与平均相对湿度在一定范围内(RH>60%)呈负相关。
升入初中的自我介绍(3)当太阳辐射较强，日最高气温大于29%：，相对湿度在40%-80%之间时，地面风向在第四象限(S〜SSE〜SE〜ESE〜E之间)，风速2〜3级时，易出现臭氧高浓度。
参考文献：
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七夕的祝福语•
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