气象要素对反应性气体浓度影响分析
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摘 要
NOX、SO2、CO、O3是大气成分站重要的观测要素，是我国环境空气中常见的、主要的气态污染物。通过系统自动采集和记录的数据，分析反应性气体的变化规律，以及与各气象要素之间的相关性，研究反应性气体的扩散有利条件，合理利用。
关键词
反应性气体;浓度;气象要素;扩散条件
中图分类号： X51 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.05.001
大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对环境或人产生有害影响的那些物质。污染物的来源有自然因素（如森林火灾、火山爆发等）和人为因素（如工业废气、生活燃煤、汽车尾气等）两种，并且以后者为主要因素。气体状态污染物主要有以二氧化硫为主的硫氧化合物，以二氧化氮为主的氮氧化合物，以一氧化碳为主的碳氧化合物等。常州地处江南腹地，苏南城市群核心区域，工业制造业发达，企业园区林立，耗能型企业较多，经济富庶、人口稠密。随着人民群众物质生活的日益丰富，而自然环境尤其大气污染却相对恶化。2016年起，常州市气象局开展了反应性气体的监测工作，经过一段时间的资料积累，反应性气体变化规律及其与气象要素间的关系具备了研究的基础。
1 反应性气体季节变化规律
统计了常州站2017-2018年两年的反应性气体数据，得出这两年反应性气体在不同季节的变化规律。
NOX的季变化趋势，一年中冬季为最高，平均值为2017年38.87ppb，2018年为43.93ppb;一年中夏季为最低，平均值为2017年24.74ppb，2018年为26.62ppb。S02的季变化趋势，一年中冬季为最高，平均值为2017年8.20ppb，2018年为5.43ppb;一年中夏季为最低，平均值为2017年3.99ppb，2018年为4.62ppb。CO的季变化趋势，一年中冬季为最高，平均值为2017年0.79ppm，2018年为0.88ppm;一年中夏季为最低，平均值为2017年0.64ppm，2018年为0.68ppm。O3的季变化趋势，2017年夏季为最高，平均值为40.31ppb，2018年春季为最高，平均值38.97ppb;一年中冬季为最低，平均值为2017年19.16ppb，2018年为22.69ppb。
2 反应性气体浓度与气象要素相关性
NOX、SO2、O3浓度单位ppb，CO浓度单位ppm，气压单位Pa，气温单位℃，降水量单位mm。
大气污染扩散，是大气中的污染物在湍流的混合作用下逐渐分散稀释的过程，主要受风向、风速、气温、气压等气象条件和地形条件的影响。从月平均统计数据得出，NOX、SO2、CO的平均值与气压、气温、降水量呈显著相关关系。其中与本站气压是呈正相关关系，与气温、降水量、降水天数呈负相关关系。
反应性气体扩散与大范围的天气背景有关，当本地为低压控制时，空气作上升运动，云天较多，通常大气呈不稳定状态，有利于反应性气体扩散稀释;当本地为高压控制时，空气作下沉运动，不利于反应性气体向上扩散稀释。所以通过数据显示，本地反应性气体浓度与本站气压呈正相关关系。
大气温度沿垂直方向分布的状态，对大气湍流的强弱也产生影响，这种影响以大气垂直减温率而确定。当本地气温较高时，大气垂直减温率就大，湍流有增大趋势，大气处于不稳定状态，对污染物的扩散稀释能力就强;当本地气温较低时，大气垂直减温率就小，湍流有减弱趋势，大气处于稳定状态，对污染物的扩散稀释能力就弱。所以通过数据显示，本地反应性气体浓度与本站氣温呈负相关关系。
降水对大气污染有净化作用，降水的净化作用与降水强度和持续时间有关。降水越强，降水时间越长，降水后大气污染物浓度就越低。所以通过数据显示，本地反应性气体浓度与本站降水量、降水天数呈负相关关系。
3 反应性气体是酸雨形成的主要原因
酸雨是指pH值低于5.6的降水，是工业发展后全球主要环境问题之一，我国已经成为世界上第三大酸雨区，酸雨发生的范围、强度和频率也有加剧的趋势。反应性气体是酸雨形成的主要贡献者，NOX、SO2是形成酸沉降最关键的反应性气体。
从酸雨月平均值来看，反应性气体浓度越高，对酸雨影响越大，最主要的是受SO2和氮氧化合物的浓度影响。由于降水的净化作用，每年8月份都是一年中降水天数较多、降水量较大的月份，在连续降水数天后，降水的pH值会上升到6.0左右，因此2017年2018年的酸雨月平均值，8月份程度最轻，降水较少的冬季最严重。
4 总结
通过统计研究分析发现，大气边界层对反应性气体浓度的影响比较大，当夏季气温升高气压降低，气流上升，反应性气体就会随着上升气流扩散到高空，继而扩散到范围大的其他区域，污染减轻。除此之外，03的浓度主要还与本地日照时数呈正相关关系，受太阳辐射影响。NOX、SO2、CO、O3的浓度有着明显的季节变化，NOX、SO2、CO浓度都是夏季低冬季高，O3的浓度则是夏季高冬季低。
反应性气体的日变化受交通高峰影响很大，日峰值出现在8、11时、18时，谷值在15时;早晚高峰期间，反应性5浓度较高，建议相关部门提倡绿色上下班，减少反应性气体的浓度。同时，建议人群早晨8时户外锻炼并不合适，8时空气质量较差，下午锻炼最佳。
参考文献
[1]林伟立，徐晓斌，于大江.龙凤山区域大气本底站台站反应性气体观测质量控制[J].气象，2009，35（11）：93-100.
[2]张新民，柴发合，王淑兰，孙新章，韩梅.中国酸雨研究现状[J].环境科学研究，2010年05期.
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