大气污染物及气象因素对辽中地区臭氧浓度的影响研究
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摘要
本研究在“973”国家重点基础研究发展计划“中国酸雨沉降机制、输送态势及调控原理”(2005CB422200)的框架下完成。为了了解辽中地区臭氧污染情况,掌握臭氧污染规律,制定控制对策,本研究利用在线自动监测设备,于2007年2月至8月对辽中地区的常规气体污染物和VOCs以及常规气象进行了7个月的监测。监测内容包括常规大气污染物：臭氧(O3)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、氮氧化物(NOx)、氨(NH3)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、可吸入颗粒物(PM2.5),以及气象因素：温度(TA)、相对湿度(RH)、露点温度(DP)、大气压力(PA)、太阳辐射(SR)、紫外辐射(UVR)、能见度(VIS)、风速(WS)、风向(WD)。并对监测数据进行了筛选和处理。根据各污染物和气象信息的小时、日变化特征,并应用SPSS对数据进行了相关分析和因子分析,得到了该地区各臭氧前体物、污染物和气象因素对臭氧浓度变化影响的基本规律。
This study is stemms from the frame of "the settlement mechanisms of acid rain, and its principle of transit and control" from the government focal point of the basic research development plans ("973"). To gain some understanding of the ozone pollution conditions the regular patterns of the ozone pollution in Liaozhong area, in order to formulate the controlling mechanisms, this study utilized online automatic observing system. Using this system, we carried out observations for the common air polluting materials, VOCs and general meteorology for seven months between February and August 2007. The contents of observation include the general polluting materials such as O3, NO, NO2, NOx, NH3, CO, SO2, PM2.5 and elements of meteorology, such as temperature (TA), relative humidity (RH), dew-point temperature (DP), pressure of atmosphere (PA), solar radiation (SR), ultraviolet radiation (UVR), visibility (VIS), wind speed (WS) and wind direction (WD). We also carried out data selection and data management. Based on the characteristics of the variation of various polluting materials and the meteorological data on both hourly and daily basis, we conducted relevant analyses and factor analyses using a statistical software-SPSS, using which, we obtained the likely basic pattern on how ozone precursors, polluting materials and meteorological elements are affecting the density of ozone in these areas.
This study is stemms from the frame of "the settlement mechanisms of acid rain, and its principle of transit and control" from the government focal point of the basic research development plans ("973"). To gain some understanding of the ozone pollution conditions the regular patterns of the ozone pollution in Liaozhong area, in order to formulate the controlling mechanisms, this study utilized online automatic observing system. Using this system, we carried out observations for the common air polluting materials, VOCs and general meteorology for seven months between February and August 2007. The contents of observation include the general polluting materials such as O3, NO, NO2, NOx, NH3, CO, SO2, PM2.5 and elements of meteorology, such as temperature (TA), relative humidity (RH), dew-point temperature (DP), pressure of atmosphere (PA), solar radiation (SR), ultraviolet radiation (UVR), visibility (VIS), wind speed (WS) and wind direction (WD). We also carried out data selection and data management. Based on the characteristics of the variation of various polluting materials and the meteorological data on both hourly and daily basis, we conducted relevant analyses and factor analyses using a statistical software-SPSS, using which, we obtained the likely basic pattern on how ozone precursors, polluting materials and meteorological elements are affecting the density of ozone in these areas.
引文
[1]贾龙等,大气臭氧化学研究进展[J].化学进展,2006,18(11)：1565-1574
[2]Thomas G, Stigliani W M. Chemistry of the Environment (2nd.edition). 北京：清华大学出版社 (Beijing:Tsinghua University Press),2003
[3]Jonathan P, Abbatt D. Chem. Rev.,2003,103:4783-4800
[4]Rex M, Salawitch R J, Harris N R P. J. Geophys. Res-Atmo.,2002,107(D20):art. no.8276
[5]Sinnhuber B M, Chipperfield M P, Davies J. Geophys. Res. Lett.,2000,27:3473-3476
[6]http://www.nilu.no/projects/theseo2000/images/awi/conc-profile.gif
[7]http://www.nilu.no/projectsPtheseo2000/press-rel-000405.htm
[8]Third European Stratospheric Experiment on Ozone (THESEO2000). http://www.Ozone-sec.ch.cam.ac.uk
[9]Rex M, Salawitch R J, von der Gathen P, et al. Geophys. Res. Lett.,2004,31:art.no. L04116
[10]Roelofs GJ, Lelieveld J. Tellus B,1997,49B:38-55
[11]World Meteorological Organization. Global Ozone Research and Monitoring Project, Report No. 47, Scientific Assessment of Ozone Depletion:2002. Geneva, Switzerland,2003
[12]吕佩真,高雄市臭氧敏感性物种与光化指标之研究探讨[D].台湾：国立中山大学环境工程研究所,2003
[13]张远航,邵可声,唐孝炎.中国城市光化学烟雾污染研究[J].北京大学学报百年校庆纪念专刊,1998,34(2-3)：392-400.
[14]Tang Xiaoyan, L i Jinlong, Dong Zhenxing, et al. Photochemical Pollution in Lanzhou[J], China-A CaseStudy. Journal of Environmental Sciences (China),1989,1:31-38
[15]Tang Xiaoyan. Photochemical Smog Pollution in Lanzhou City[R]. Proceedings of China-KoreaWork shop on Atmospheric Environment'95, Beijing,1995,96-105
[16]Tang Xiaoyan, Li Jinlong, Chen Danhua. Summertime Photochemical Pollution in Beijing[J]. Pure Applied Chemistry,1995,67:1465-1468
[17]Beijing Municipal Environmental Protection Bureau[J]. Beijing Environmental Master Plan Studies (VolumeⅡ) (Beijing Environmental Subproject Loaned by the World Bank),1996,3 (7):1-118
[18]姜斌.湿式环型剥离管的方法研究及其在大气化学中的应用[D].北京：北京大学环境科学中心,1996
[19]张远航邵敏.大气环境化学[M],北京：高等教育出版社,2006,232-242.
[20]Dodge M C. Combined use of modeling techniques and smog chamber data to derive ozone precursor relationships. In:Dimitriades, B. (Ed.), Proceedings of the International Conference on Photochemical Oxidant Pollution and its Control, Vol Ⅱ, EPA-600/3-77-0016, US EPA, RTP, NC, 1977:881-889.
[21]Cardelino C A, Chameides W L. The application of data from photochemical assessment monitoring stations to the observation-based model, Atmos. Environ.,2000,34:2325-2332
[22]Cardelino C A, Chameides W L. An observation-based model for analyzing ozone precursor relationships in the urban atmosphere. J. Air Waste Manage. Assoc.,1995,45:161-180
[23]Sillman S, He DY. Some theoretical results concerning O-3-NOx-VOC Chemistry and NOx-VOC indicators. Journal of Geophysical Research-Atmospheres,2002,107(D22):4659
[24]刘红年等.中国对流层二氧化硫光化学氧化过程的数值研究[J].环境科学学报,2001,21(3)：358-363
[25]丁杰,朱彤.大气中细颗粒物表面多相化学反应的研究.科学通报[J],2003,48(19)：2005-2013
[26]廖绣怡,高雄市臭氧特性与气象因子之相关性探讨[D],台湾：国立中山大学环境工程研究所,2003
[27]倪国敦.高高屏地区臭氧趋势分析与气象因子相关性之探讨[D],台湾：国立中山大学环境工程研究所,2003
[28]孙照渤,黄美元.东亚对流层臭氧和臭氧前体物化学转化特征及其分布输送规律[D],南京：南京气象学院,2002
[29]陈焕钦.几种有机物臭氧化或复合氧化的动力学和传质研究[D],广东：华南理工大学,2002
[30]王卫国.人类排放对大气对流层臭氧含量变化影响及其气候效应的研究[D],云南：云南大学,2003
[31]吴倩.三种苯烯烃臭氧化反应过程及其应用的研究[D],广西：广西大学,1999
[32]彭彦彬.屏东地区臭氧敏感物种与光化指标之研究探讨[D],台湾：国立中山大学环境工程研究所,2002
[33]于林平,贾建军,城市光化学烟雾的形成机理及防治[J],山东科技大学学报,2001,20(4)：111-114
[34]安俊岭,,孙照渤,朱彬.对流层氮氧化物光化学转化特征研究[J],大气科学,2002,26(4)：161-165
[35]王子亮.光化学烟雾及其化学特征[J],宁波大学学报,2005,18(2)：224-226
[36]吕刚,解世文.内燃机排气的光化学反应及对大气中臭氧的影响[J],小型内燃机,2001,30(1),31-34
[37]余琦,马蔚纯,陈立民.碳键机制(CB-Ⅳ)模拟大气光化学反应的研[J],复日学报(自然科学版),2004,43(4)：634-638
[38]刘红年,蒋维楣.中国对流层二氧化硫光化学氧化过程的数值研究[J],环境科学学报,2001,21(3)：359-363
[39]安俊琳,王跃思.北京大气中NO、NO2、和03浓度变化的相关性分析[J],环境科学,2007,28(4)：706-711
[40]孙扬,王跃思.北京地区一次持续重污染过程O3、NOx、CO的垂直分布分析[J],地球物理学报[J],2006,49(6)：1616-1622
[41]马一琳,张远航.北京市大气光化学氧化剂污染研究,环境科学研究[J],2000,13(1)：14-17
[42]刘烽,陈辉.北京市夏季低层大气NOx、O3垂直分布观测研究[J],2002,32(2)：179-185
[43]左澎,张剑波。京广地区大气过氧化物浓度测定及影响因素分析[J],北京大学学报,2003,39(6)：871-879
[44]李昕,安俊琳.北京气象塔夏季大气臭氧观测研究[J],中国环境科学,2003,23(4)353-357
[45]徐晓斌,林伟立.长江三角洲地区对流层臭氧的变化趋势[J],气候变化研究进展,2006,2(5)：211-216
[46]王会祥,唐孝炎.长江三角洲痕量气态污染物的时空分布特征[J],中国科学(D辑),2003,33(2)：114-118
[47]王雪梅,韩志伟.广州地区臭氧浓度变化规律研究[J],中山大学学报,2003,42(4)：106-109
[48]殷永泉,李昌梅.城市臭氧浓度分布特征[J],环境科学,2004,25(6)：16-19
[49]秦敏,刘文清.大气中HONO来源的研究进展[J],中国环境监测,2005,21(3)：82-88
[50]林秀,王智民.大气中臭氧的存在形式及环保对策[J],黑龙江大学自然科学学报,2003,20(3)：118-112
[51]白建辉,王明星.鼎湖山臭氧、氮氧化物和太阳可见光辐射相互关系的研究[J],环境科学学报,2000,20(2)：173-178
[52]白建辉,王明星.鼎湖山地面臭氧、氮氧化物变化特征的分析[J],环境科学学报,1999,19(3)：262-265
[53]白建辉,徐永福.鼎湖山森林地区臭氧及其前体物的变化特征和分析[J],气候与环境研究,2003,8(3)：370-380
[54]张元茂,郑叶飞.上海市中心城区臭氧污染水平和变化状况[J],环境监测管理与技术,2003,15(5)：15-20
[2]Thomas G, Stigliani W M. Chemistry of the Environment (2nd.edition). 北京：清华大学出版社 (Beijing:Tsinghua University Press),2003
[3]Jonathan P, Abbatt D. Chem. Rev.,2003,103:4783-4800
[4]Rex M, Salawitch R J, Harris N R P. J. Geophys. Res-Atmo.,2002,107(D20):art. no.8276
[5]Sinnhuber B M, Chipperfield M P, Davies J. Geophys. Res. Lett.,2000,27:3473-3476
[6]http://www.nilu.no/projects/theseo2000/images/awi/conc-profile.gif
[7]http://www.nilu.no/projectsPtheseo2000/press-rel-000405.htm
[8]Third European Stratospheric Experiment on Ozone (THESEO2000). http://www.Ozone-sec.ch.cam.ac.uk
[9]Rex M, Salawitch R J, von der Gathen P, et al. Geophys. Res. Lett.,2004,31:art.no. L04116
[10]Roelofs GJ, Lelieveld J. Tellus B,1997,49B:38-55
[11]World Meteorological Organization. Global Ozone Research and Monitoring Project, Report No. 47, Scientific Assessment of Ozone Depletion:2002. Geneva, Switzerland,2003
[12]吕佩真,高雄市臭氧敏感性物种与光化指标之研究探讨[D].台湾：国立中山大学环境工程研究所,2003
[13]张远航,邵可声,唐孝炎.中国城市光化学烟雾污染研究[J].北京大学学报百年校庆纪念专刊,1998,34(2-3)：392-400.
[14]Tang Xiaoyan, L i Jinlong, Dong Zhenxing, et al. Photochemical Pollution in Lanzhou[J], China-A CaseStudy. Journal of Environmental Sciences (China),1989,1:31-38
[15]Tang Xiaoyan. Photochemical Smog Pollution in Lanzhou City[R]. Proceedings of China-KoreaWork shop on Atmospheric Environment'95, Beijing,1995,96-105
[16]Tang Xiaoyan, Li Jinlong, Chen Danhua. Summertime Photochemical Pollution in Beijing[J]. Pure Applied Chemistry,1995,67:1465-1468
[17]Beijing Municipal Environmental Protection Bureau[J]. Beijing Environmental Master Plan Studies (VolumeⅡ) (Beijing Environmental Subproject Loaned by the World Bank),1996,3 (7):1-118
[18]姜斌.湿式环型剥离管的方法研究及其在大气化学中的应用[D].北京：北京大学环境科学中心,1996
[19]张远航邵敏.大气环境化学[M],北京：高等教育出版社,2006,232-242.
[20]Dodge M C. Combined use of modeling techniques and smog chamber data to derive ozone precursor relationships. In:Dimitriades, B. (Ed.), Proceedings of the International Conference on Photochemical Oxidant Pollution and its Control, Vol Ⅱ, EPA-600/3-77-0016, US EPA, RTP, NC, 1977:881-889.
[21]Cardelino C A, Chameides W L. The application of data from photochemical assessment monitoring stations to the observation-based model, Atmos. Environ.,2000,34:2325-2332
[22]Cardelino C A, Chameides W L. An observation-based model for analyzing ozone precursor relationships in the urban atmosphere. J. Air Waste Manage. Assoc.,1995,45:161-180
[23]Sillman S, He DY. Some theoretical results concerning O-3-NOx-VOC Chemistry and NOx-VOC indicators. Journal of Geophysical Research-Atmospheres,2002,107(D22):4659
[24]刘红年等.中国对流层二氧化硫光化学氧化过程的数值研究[J].环境科学学报,2001,21(3)：358-363
[25]丁杰,朱彤.大气中细颗粒物表面多相化学反应的研究.科学通报[J],2003,48(19)：2005-2013
[26]廖绣怡,高雄市臭氧特性与气象因子之相关性探讨[D],台湾：国立中山大学环境工程研究所,2003
[27]倪国敦.高高屏地区臭氧趋势分析与气象因子相关性之探讨[D],台湾：国立中山大学环境工程研究所,2003
[28]孙照渤,黄美元.东亚对流层臭氧和臭氧前体物化学转化特征及其分布输送规律[D],南京：南京气象学院,2002
[29]陈焕钦.几种有机物臭氧化或复合氧化的动力学和传质研究[D],广东：华南理工大学,2002
[30]王卫国.人类排放对大气对流层臭氧含量变化影响及其气候效应的研究[D],云南：云南大学,2003
[31]吴倩.三种苯烯烃臭氧化反应过程及其应用的研究[D],广西：广西大学,1999
[32]彭彦彬.屏东地区臭氧敏感物种与光化指标之研究探讨[D],台湾：国立中山大学环境工程研究所,2002
[33]于林平,贾建军,城市光化学烟雾的形成机理及防治[J],山东科技大学学报,2001,20(4)：111-114
[34]安俊岭,,孙照渤,朱彬.对流层氮氧化物光化学转化特征研究[J],大气科学,2002,26(4)：161-165
[35]王子亮.光化学烟雾及其化学特征[J],宁波大学学报,2005,18(2)：224-226
[36]吕刚,解世文.内燃机排气的光化学反应及对大气中臭氧的影响[J],小型内燃机,2001,30(1),31-34
[37]余琦,马蔚纯,陈立民.碳键机制(CB-Ⅳ)模拟大气光化学反应的研[J],复日学报(自然科学版),2004,43(4)：634-638
[38]刘红年,蒋维楣.中国对流层二氧化硫光化学氧化过程的数值研究[J],环境科学学报,2001,21(3)：359-363
[39]安俊琳,王跃思.北京大气中NO、NO2、和03浓度变化的相关性分析[J],环境科学,2007,28(4)：706-711
[40]孙扬,王跃思.北京地区一次持续重污染过程O3、NOx、CO的垂直分布分析[J],地球物理学报[J],2006,49(6)：1616-1622
[41]马一琳,张远航.北京市大气光化学氧化剂污染研究,环境科学研究[J],2000,13(1)：14-17
[42]刘烽,陈辉.北京市夏季低层大气NOx、O3垂直分布观测研究[J],2002,32(2)：179-185
[43]左澎,张剑波。京广地区大气过氧化物浓度测定及影响因素分析[J],北京大学学报,2003,39(6)：871-879
[44]李昕,安俊琳.北京气象塔夏季大气臭氧观测研究[J],中国环境科学,2003,23(4)353-357
[45]徐晓斌,林伟立.长江三角洲地区对流层臭氧的变化趋势[J],气候变化研究进展,2006,2(5)：211-216
[46]王会祥,唐孝炎.长江三角洲痕量气态污染物的时空分布特征[J],中国科学(D辑),2003,33(2)：114-118
[47]王雪梅,韩志伟.广州地区臭氧浓度变化规律研究[J],中山大学学报,2003,42(4)：106-109
[48]殷永泉,李昌梅.城市臭氧浓度分布特征[J],环境科学,2004,25(6)：16-19
[49]秦敏,刘文清.大气中HONO来源的研究进展[J],中国环境监测,2005,21(3)：82-88
[50]林秀,王智民.大气中臭氧的存在形式及环保对策[J],黑龙江大学自然科学学报,2003,20(3)：118-112
[51]白建辉,王明星.鼎湖山臭氧、氮氧化物和太阳可见光辐射相互关系的研究[J],环境科学学报,2000,20(2)：173-178
[52]白建辉,王明星.鼎湖山地面臭氧、氮氧化物变化特征的分析[J],环境科学学报,1999,19(3)：262-265
[53]白建辉,徐永福.鼎湖山森林地区臭氧及其前体物的变化特征和分析[J],气候与环境研究,2003,8(3)：370-380
[54]张元茂,郑叶飞.上海市中心城区臭氧污染水平和变化状况[J],环境监测管理与技术,2003,15(5)：15-20