摘要：通过提取日变化趋势具体是对空气污染物监测数据序列（如多年的1小时平均值）按照一天24个时刻依次进行算术平均，分析广州某区大气污染源对环境空气质量的影响。结果显示，各站点的环境空气质量监测因子受不同时段的移动源影响，特别是重型车辆影响较大，同时也存在部分站点受自然植被的影响。
关键词：环境质量；日变化趋势；监测
一、概述
本地污染源贡献因为具有鲜明的日变化特征，所以能够通过提取空气污染物环境浓度的日变化趋势以反映本地污染源贡献的详细情况。通过统计学方法，屏蔽了季节变化和偶发性污染对监测数据的干扰，从而突出了本地污染源以一天为周期的规律性的污染影响。
二、资料选取和方法介绍
2.1、资料选取
选取广州某区5个环境空气质量自动监测站2018年1月~2019年5月之间的二氧化氮（NO2）、氮氧化物（NOX）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）、二氧化硫（SO2）、细颗粒物（PM2.5）、粗颗粒物（PM10）小时平均值。
2.2、方法介绍
提取日变化趋势具体是对空气污染物监测数据序列，按照一天24个时刻依次进行算术平均，便得到不同时刻的浓度的平均值。
三、结果分析
（1）二氧化氮（NO2）
从NO2的日变化曲线图（图1）可见，除凤凰山测点以外，天河区各个监测站点NO2的日变化规律大体上是相似的，共同特点是在上午7时左右、晚上20时左右出现浓度高峰，而在午后14时左右出现谷值；就污染物环境浓度水平排序而言，体育西、奥体和龙洞偏高，其次是五山，凤凰山偏低。
图1 各测点NO2质量浓度日变化
（2）氮氧化物（NOX）
燃烧源是NOX主要来源之一，NOX包括了一氧化氮（NO）和NO2。在燃烧源排放初期主要以NOX中以NO为主，随后在环境大气中逐步达到NO和NO2的动态平衡，该平衡状态时一般以NO2居多。从NOX的日变化曲线图（图2）可见，除凤凰山测点外，天河区各测点NOX的日变化规律相似，共同特点是在上午7时左右、晚上21时左右出现浓度高峰，而在午后14时左右出现谷值；污染物环境浓度水平最高的奥体，其次是体育西、五山和龙洞，凤凰山偏低。
图2 各测点NOX质量浓度日变化
当NO2与NOX的比值[NO2/NOX]较小时，说明NO居多，则可能表示测点正处于燃烧源的集中排放时期，当[NO2/NOX]逐渐增大，可能是燃烧源排放强度下降或数量在减少，则新鲜排放的NO在减少。从NO2与NOX的比值[NO2/NOX]看日变化曲线（图3），可见天河区各测点[NO2/NOX]的日变化规律相似，尤其是位于城区的四个测点，共同特点是在晚上18时左右处于高值，而在早上7时左右处于低值；特别地注意到凤凰山与其他站点的差异略明显，推测与该站点远离城区有关。[NO2/NOX]水平自高到低大致是凤凰山、体育西、龙洞、五山和奥体，该现象一来与环境空气的氧化性有潜在关系，二来与凤凰山远离城市远离交通污染的特点有关。
图3 各测点[NO2/NOX]质量浓度日变化
（3）一氧化碳（CO）
从CO的日变化曲线图（图4）可见，除凤凰山测点外，天河区各站点CO的日变化规律相似，共同特点是在上午8时左右、晚上20时左右出现浓度高峰，而在午后14时左右出现谷值；特别地注意到体育西在上午的高值时段较其他站点（除凤凰山）的滞后了1个小时，可能与体育西测点周边污染源排放的时间特征有关；污染物环境浓度水平最高的体育西，其次是五山和龙洞，奥体和凤凰山偏低。
图4 各测点CO质量浓度日变化
机动车尾气是车用天然气、汽油、柴油燃烧后的产物。就主流的汽油和柴油车而言，按照现有的排放因子，汽油车尾气中的CO与NOX比例[CO/NOX]明显高于柴油车，换言之柴油车的NOX排放贡献比汽油车显著。从日变化曲线（图5）可见，除凤凰山测点略有差异之外，天河区其他测点[CO/NOX]的规律性高度一致，共性特征是早上7时处于低值而午后14时左右处于高值；[CO/NOX]以凤凰山最高，其次是体育西、五山和龙洞，奥体偏低。奥体[CO/NOX]偏低暗示测点周边受到柴油车较多出行的影响。
图5 各测点[CO/NOX]质量浓度日变化
（4）臭氧（O3）
从日变化曲线图（图6）可见，天河区各测点O3的日变化规律相似程度很高，共同特点是在下午15时左右出现浓度高峰，而在夜间浓度骤降；污染物环境浓度水平最高的凤凰山，其次是体育西、五山和龙洞，奥体偏低。人为排放的NOX和挥发性有机物是O3的前体物，自然植被也有为数不少的挥发性有机物排放。凤凰山测点很可能同时受到人为源和自然源的影响，但详细情况需要借助对当地挥发性有机物的成分分析才能确定。
图6 各测点O3质量浓度日变化
（5）二氧化硫（SO2）
从SO2的日变化曲线图（图7）可见，天河区各测点的日变化规律相似，共同特点是在上午9时左右出现浓度高峰，而在午后18时左右出现谷值；特别地注意到五山、龙洞和凤凰山在凌晨时段会出现SO2升高的现象；污染物环境浓度水平最高的体育西，其次是五山和凤凰山，奥体和龙洞偏低。
图7 各测点SO2质量浓度日变化
（6）细颗粒物（PM2.5）
从PM2.5的日变化曲线图（图8）可见，天河区各测点PM2.5的日变化趋势差别很大，但仍然有一些共性，如中午和傍晚至夜间时段环境浓度水平偏高，形成两个或三个高值区，基本以19-21时的浓度最高；污染物环境浓度水平体育西、龙洞偏高，其次是奥体和五山，凤凰山偏低。
图8 各测点PM2.5质量浓度日变化
（7）可吸入颗粒物（PM10）
从PM10的日变化曲线图（图9）可见，天河区各测点PM10的日变化特征差别明显，但仍有一些共性特征，如晚上20-21时、凌晨0-2时环境浓度水平偏高而形成高值区；污染物环境浓度水平五山较高、其次是体育西、奥体，龙洞和凤凰山偏低。
图9 各测点PM10质量浓度日变化
PM2.5是PM10的一部分，代表了粒径较小的颗粒物群体，它们多来自高温燃烧和二次转化；而粒径较大的颗粒物来源多为机械破碎和起尘。PM2.5和PM10的比值[PM2.5/PM10]有助于分辨受影响测点颗粒物的尺寸倾向，有助于了解颗粒物的来源。从[PM2.5/PM10]的日变化曲线（图10），可见天河区各站点并不存在一致的规律，凤凰山和五山测点[PM2.5/PM10]的波动相对平稳，体育西、奥体和龙洞的变化较为强烈。从整体水平看，体育西和龙洞的[PM2.5/PM10]较大，说明倾向于粒径较小的颗粒物污染，体育西在凌晨04时和中午12时、龙洞在凌晨00和早上08时出现高峰；奥体和凤凰山处于中等水平，其中奥体在00、07和19时出现高峰，凤凰山在09时出现高峰；整体上，五山测点的[PM2.5/PM10]偏低且日变化规律性不明显。
图10 各测点[PM2.5/PM10]质量浓度日变化
四、结论
综上，凤凰山测点除了SO2、O3的浓度水平非天河区内最低水平外，其他如NOX、NO2、PM10、PM2.5、CO等的环境浓度水平均基本是全区最低值。凤凰山测点O3的浓度水平偏高除了不排除是区域臭氧污染的影响外，推测还与植被带来的挥发性有机物自然来源有关系。因此，凤凰山测点的情况基本上满足了作为全区清洁对照点的功能定位，在以下的关于污染来源的进一步探讨中暂不讨论。
另一方面，在不将凤凰山纳入统计分析的前提下，体育西的各种污染物浓度水平大多是全区中偏高的，如SO2、NOX、PM2.5、CO等，这些污染物浓度水平的偏高与城市交通尾气不无关系，基本对应了体育西测点位于城市中心区域的地理特征，尤其SO2的水平不分昼夜地远高于其他站点，更加充分地揭示了燃烧源的贡献对体育西测点的影响。对于高度城市化人口密集的区域，燃烧源往往包括道路移动源、非道路移动作业机械及来源于居民生活的燃料燃烧。
奥体测点的情况很具特点，夜间至早晨NOX偏高而[NO2/NOX]、[CO/NOX]的偏低，是暗示了柴油车密集出行的影响。PM10的偏高、[PM2.5/PM10]的偏低则有可能与重型车辆出行而引起的起尘有关。
龙洞测点的特点在于晚高峰至午夜SO2、NOX、CO、PM2.5、PM10及[PM2.5/PM10]的偏高现象，尤其是午夜的SO2出现小高峰且PM2.5、PM10浓度偏高，怀疑该时段常有某种燃烧源的影响，但该燃烧源并不一定是机动车。与奥体测点一起，龙洞测点需要针对午夜前后空气质量恶化的原因进行更详细的观测和分析，继而开展“削峰”行动。
与其余三个同样位于城市区域的测点比较，五山测点的情况有独特之处，可见其NOx、CO、PM2.5、[PM2.5/PM10]水平偏低但SO2、PM10及O3偏高，该现象暗示五山测点周边的空气污染源较特殊。
参考文献：
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论文作者:吴双1,陈阁香2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/14
标签：凤凰山论文; 浓度论文; 龙洞论文; 天河论文; 水平论文; 污染物论文; 偏低论文; 《基层建设》2019年第21期论文;