宜都市环境空气中臭氧污染特性分析
随着经济的发展，环境空气问题越发严重，其中的污染物类型和结构也在同步变化。

近年来，尤其是夏秋季，臭氧正逐渐取代PM2.5在空气污染物中的地位，成为了引人关注的新型污染物，，弄清臭氧的污染特征，找到对应的防范措施显得尤为重要。

本文以宜都市为例，根据最近几年的环境空气质量监测数据，对宜都市的臭氧污染特性进行综合分析，以找到影响宜都市臭氧变化的显著因素，为区域臭氧污染防治提供技术参考。

标签：宜都；环境监测；臭氧污染
根据近几年国内外对臭氧污染特性的研究和分析，影响臭氧产生的因素主要有温度[1]、光照、降水、风力风向等气象条件[2]，以及VOCs [3]、氮氧化物[4]等生成臭氧的前体物。

臭氧污染受臭氧前体物排放及其复杂的相互转化关系控制，导致臭氧污染问题在治理过程中具有高度的复杂性和反复性。

根据宜都市2个省控点位的监测数据和现有条件，本文对2017年至2018年宜都市环境空气质量综合监测数据进行数学统计，主要研究臭氧与环境空气质量其他“六参数”的相关性和变化情况。

同时结合气象监测数据，对臭氧随天气状况和温度的变化情况进行了统计分析。

本文引用技术参数主要参照《环境空气质量标准》（GB3095-2012）、《环境空气质量评价技术规范（试行）》HJ 663-2012、《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）》，本文各参数浓度单位除特殊说明外均引用以上技术规范浓度单位（除一氧化碳为毫克每立方米外，其余均为微克每立方米）。

一、宜都市臭氧变化及数据统计情况
如图1所示，宜都市臭氧整体变化在2017年和2018年均近似驼峰型，且每年的6月至10月臭氧浓度都比较高。

根据《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）》（HJ633-2012）及《环境空气质量标准》（GB 3095-2012）的相关技术指标，臭氧浓度超标限值为160微克/立方米，结合统计的监测数据，可以得到2017年臭氧主要在9月、10月和11月出现超标情况，2018年主要在3-4月和6-11月出现超标情况，2017至2018年臭氧共超标48天，且超标天数主要集中在2018年6月和8，且2018年6月臭氧连续超标14天。

本文将臭氧污染最严重的6月作为臭氧连续污染的一次污染过程进行小时浓度的统计分析，以下均表述为臭氧一次污染过程，主要通过对2017年至2018年日监测数据的统计分析以及对一次污染过程的统计分析，得到臭氧与宜都市目前开展监测的各监测参数间的相关性程度，找出影响臭氧浓度的显著性因素。

臭氧小时浓度在的变化可参照图2，主要呈单峰形分布，经对臭氧一次污染过程小时浓度的统计分析，臭氧小时浓度浓度最高区间基本上在每日的12时至20时段。

二、臭氧影响因素相关性分析
（一）宜都市臭氧和二氧化硫相关性分析
将2017年至2018年二氧化硫日均浓度和臭氧最大8小时平均浓度分别作为X和Y，共730对数据点，绘制成散点图。

从图中可以看出，臭氧-二氧化硫浓度呈负相关性，相关性系数经计算为-0.1033，在自由度为728，α=0.05显著性水平下检验，相关性不显著。

将臭氧一次污染过程中臭氧和二氧化硫小时平均浓度分别作为X和Y，，共720对数据点，绘制成散点图，可以看出，在臭氧一次污染过程中，二氧化硫和臭氧呈正相关性，相关性系数经计算为0.3046，在自由度为718，α=0.05显著水平下检验，相关性显著。

（二）宜都市臭氧和二氧化氮相关性分析
将2017年至2018年二氧化氮日均浓度和臭氧最大8小时平均浓度分别作为X和Y，绘制成散点图，共730个数据点。

从图中可以看出臭氧-二氧化氮呈负相关性，相关性系数为-0.1690，在自由度为728，α=0.05显著性水平下检验，相关性显著。

将臭氧一次污染过程中臭氧和二氧化氮小时平均浓度分别作为X和Y，绘制散点图，共720对数据点。

可以看出，在臭氧一次污染过程中，二氧化氮和臭氧呈负相关性，相关性系数经计算为-0.1547，在自由度为718，α=0.05显著水平下检验，相关性显著。

2.3.宜都市臭氧和CO相关性分析
将2017年至2018年一氧化碳日均浓度和臭氧最大8小时平均浓度分别作为X和Y，绘制成散点图，共730个数据点。

可以看出，臭氧-一氧化碳浓呈负相关性，相关性系数经计算为-0.3650，在自由度为728，α=0.05显著性水平下检验，相关性显著。

将臭氧一次污染过程中臭氧和一氧化碳小时平均浓度分别作為X和Y，绘制散点图，共720对数据点。

可以看出，在臭氧一次污染过程中，一氧化碳和臭氧呈负相关性，相关性系数经计算为-0.2191，在自由度为718，α=0.05显著水平下检验，相关性显著。

2.4.宜都市臭氧和PM2.5、PM10相关性
将2017年至2018年一氧化碳日均浓度和臭氧最大8小时平均浓度分别作为X和Y，绘制成散点图，共721个数据点。

可以看出，臭氧-PM2.5（PM10）浓度呈负相关性，相关性系数经计算为-0.1722（-0.2508），在自由度为719，α=0.05显著性水平下检验，相关性显著（显著）。

将臭氧一次污染过程中臭氧和PM2.5（PM10）小时平均浓度分别作为X和Y，绘制散点图，共720对数据点。

经计算臭氧-PM2.5（PM10）小时平均浓度相关性系数为0.2115（0.2217），呈正相关，在自由度为718，α=0.05显著水平下检验，相关性显著。

从图中还可以看出，在PM2.5（PM10）浓度较低时，臭氧并不会随着PM2.5（PM10）的增长而降低。

2.5.宜都市臭氧和温度的相关性
将2017年至2018年温度和臭氧最大8小时平均浓度分别作为X和Y，绘制成散点图，共获得730个数据点。

可以看出，臭氧-温度呈正相关性，相关性系数经计算为0.4500，在自由度为728，α=0.05显著性水平下检验，相关性十分显著，相关性程度较其他因子最高。

同时将臭氧污染天气浓度与当日最高气温进行统计分析，可知所有臭氧污染当日最高气温均在22摄氏度以上，且大部分超标天气的最高气温均在30摄氏度左右。

3.结论
1.宜都市臭氧在年内大体呈驼峰型分布，且9-11月是臭氧污染的高发期但是可能随每年气温的变化而提前，特别是当日最高温度在30摄氏度左右时，易发生臭氧污染；臭氧小时浓度在每日呈单峰形分布，且在大部分在12至20时的区间内达到最高。

2.在2017-2018年时段，宜都市臭氧和二氧化氮、一氧化碳、PM10、PM2.5及日最高温度相关性显著，且和二氧化氮、一氧化碳、PM10、PM2.5呈负相关，和温度呈正相关，相关性级别从高到低依次为温度、一氧化碳、PM10、PM2.5、二氧化氮。

臭氧超标天气的最高气温均在22摄氏度以上，大部分在30摄氏度左右。

3.在臭氧一次污染过程中，宜都市臭氧和、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、PM10、PM2.5等指标均显著相关，相关性程度从高到低依次为二氧化硫、PM10、PM2.5、一氧化碳及二氧化氮，且与二氧化硫、PM10、PM2.5呈正相关性，和二氧化氮、一氧化碳呈负相关性。

说明在臭氧污染发生时段，臭氧受多因素综合影响，且臭氧的升往往伴随着二氧化硫、PM10、PM2.5等指标的上升上升和二氧化氮、一氧化氮等指标的下降。

参考文献：
[1] 蒲茜.长三角高温热浪期间臭氧的形成机理及辐射效应研究.南京大学
[2] 郭青罗碧瑜，彭量，曾东好，曾惠娟，高国靖.气象条件对梅州城区臭氧浓度的影响研究，梅州市气象局
[3] 刘岩.山东师范大学.长三角地区植物源VOCs排放特征及其对臭氧生成贡献的模拟研究
[4] 李歆琰，王津梁，卉孙丽.雄安新区臭氧污染特征分析及防治措施. 河北省环境监测中心站。