張文歌,姜雯敏,袁知洋

(1.湖北省黃石市第十八中學,湖北 黃石 435000；2.湖北省黃石市第十四中學,湖北 黃石 435000；3.湖北省地質(zhì)科學研究院，湖北 武漢 430000)

黃石市是湖北省東部地區(qū)重要的工業(yè)城市。隨著工業(yè)發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)，該市近地面空氣質(zhì)量受到了較大環(huán)境壓力[1]，除了常見的PM2.5、PM10等空氣顆粒物指標，還有近地面臭氧(O3)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)等指標影響著城市居民的健康[2～4]，特別是臭氧，近大氣平流層中臭氧層可以吸收太陽光中對人體有害的短波(30nm以下)光線[5]，防止這種短波光線射到地面，使人類免受紫外線的傷害。而近地面臭氧通過刺激人的呼吸道，造成人的神經(jīng)中毒，對人體皮膚中的維生素E起到破壞作用，致使人的皮膚衰老。臭氧還會破壞人體的免疫機能，加速衰老等影響人類健康安全。[6，7]眾多研究表明近地面臭氧濃度受大氣溫度和太陽輻射的強烈影響[8，9]。

黃石市作為亞熱帶地區(qū)受東南季風影響的湖北東部城市，每年10月份是黃石地區(qū)甚至湖北中東部地區(qū)一年中大氣溫度變化較大的一個月份，氣溫較大幅度的變化對每日空氣指標的影響是否會存在顯著影響,當前這一問題還存在較多爭議。本文以湖北省黃石市黃石港區(qū)2019年10月份逐日空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)為例，分析研究氣溫和空氣質(zhì)量指標的關(guān)系，特別是和近地面臭氧的關(guān)系，以揭示鄂東地區(qū)城市城市氣溫對城市空氣質(zhì)量影響規(guī)律，為城市近地面空氣污染的干預和治理提供一定的科學參考。

一、 材料與方法

1.研究區(qū)和監(jiān)測點

黃石市位于湖北省東南部，長江中游南岸，東北臨長江，與黃岡市隔江相望，北接鄂州市鄂城區(qū)，西靠武漢市江夏區(qū)、鄂州市梁子湖區(qū)，西南與咸寧市咸安區(qū)、通山縣為鄰，東南與江西省九江市武寧縣、瑞昌市接壤；全市總面積4 583平方公里，地跨東經(jīng)114°31′—115°30′，北緯29°30′—30°15′之間。黃石市地處中緯度，太陽輻射季節(jié)性差別大，遠離海洋，陸面多為礦山群，春夏季下墊面粗糙且增濕快，對流強，加之受東亞季風環(huán)流影響，其氣候特征冬冷夏熱、四季分明，光照充足，熱能豐富，雨量充沛，為典型的亞熱帶大陸性季風氣候。黃石港區(qū)是黃石市的中心城區(qū)，人口34.9萬，東臨長江，西臨磁湖，南臨西塞山，北與鄂州毗鄰，面積50.6平方公里。如圖1，黃石港區(qū)環(huán)境監(jiān)測點由黃石生態(tài)環(huán)境局布置，符合生態(tài)環(huán)境部的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點位布設(shè)技術(shù)規(guī)范(試行)(HJ 664—2013)標準，是黃石市的環(huán)境監(jiān)測點中的城市點。

圖1 黃石港區(qū)大氣環(huán)境監(jiān)測點的位置圖

2.數(shù)據(jù)檢測和分析方法

(1)PM2.5和PM10參照《環(huán)境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》(HJ653-2013)、《環(huán)境空氣顆粒物(PM2.5)手工監(jiān)測方法(重量法)技術(shù)規(guī)范>(HJ656 - 2013)、《環(huán)境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)采樣器技術(shù)要求及檢測方法》(HJ93-2013)、《環(huán)境空氣顆檢物(PM10和PM2.5)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)安裝和驗收技術(shù)規(guī)范》(HJ655-2013)等進行測試分析。

(2)二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳指標參照《環(huán)境空氣氣態(tài)污染物(SO2、NO2、O3、CO)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法XHJ654-2013)、《環(huán)境空氣氣態(tài)污染物(SO2、NO2、O3、CO)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)安裝和驗收技術(shù)規(guī)范》(HJ193-2013)等進行測試分析。

(3)數(shù)據(jù)統(tǒng)計和相關(guān)分析采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件。

二、 結(jié)果與分析

1.黃石港區(qū)2019年10月大氣溫度和質(zhì)量概況

如表1、表2，2019年10月，黃石港區(qū)平均單日最低氣溫為24.84℃，最高氣溫為37℃，PM2.5最高為52ug/m3；PM10最高為171ug/m3；首要污染物出現(xiàn)最多的是臭氧和PM10。整個月度變異程度最大的空氣指標為O38小時，也稱臭氧8小時滑動平均，即以一天中濃度大的連續(xù)8小時臭氧濃度均值作為評價這一天臭氧污染水平的標準，(變異系數(shù)為0.47)：其次為二氧化氮(變異系數(shù)為0.44)，最小為一氧化碳(變異系數(shù)為0.17)。

表1 黃石港區(qū)2019年10月每日氣溫和大氣質(zhì)量指標

續(xù)表1 黃石港區(qū)2019年10月每日氣溫和大氣質(zhì)量指標

表2 黃石港區(qū)2019年10月每日氣溫和大氣質(zhì)量指標描述統(tǒng)計

2.黃石港區(qū)2019年10月大氣溫度和空氣質(zhì)量指標的關(guān)系分析

如圖2(把圖分成a、b、c、d、e、f，主要進行了黃石港區(qū)監(jiān)測點2019年10月每日大氣最高溫度和空氣六大污染物指標的線性關(guān)系分析，大氣單日最大溫度和8小時最大平均臭氧濃度的線性關(guān)系最為顯著(R2= 0.687 4)，呈顯著線性正相關(guān)，其次是二氧化硫(R2=0.420 2)，呈線性正相關(guān)，和大氣PM10的關(guān)系最不顯著(R2=0.127 5)，顯然溫度對大氣顆粒物的影響較小。

圖2 每日大氣最高溫度和空氣六大污染物指標的線性關(guān)系分析組圖

三、結(jié)論與討論

1.黃石城區(qū)近地面臭氧濃度10月份變異程度比其他空氣質(zhì)量指標要大，近地面一氧化碳濃度變異程度最小。

2.黃石市城區(qū)10月份大氣溫度對近地面臭氧有顯著正相關(guān)影響，其次是二氧化硫也較為顯著，這一結(jié)論與林威研究臭氧對溫度和光照的響應(yīng)的相關(guān)結(jié)論較為一致，[9]因此高溫天氣，極大可能城區(qū)近地面的臭氧濃度和二氧化硫濃度較高。

綜上所述，建議遭遇高溫天氣時，黃石城區(qū)應(yīng)該及時進行近地面或者空氣降溫處理，對近地面的臭氧濃度和二氧化硫的濃度可以起到一定的抑制作用，或者采取生態(tài)措施改善近地面大氣，比如增加城市綠植、建設(shè)帶水域的城市公園、廣場噴泉之類[10,11]，都可以在溫度較高的夏季城市中心區(qū)起到降溫的作用，保護甚至擴大城區(qū)湖泊面積來降低近城市地面溫度等。