合肥近地面臭氧濃度的時(shí)空特征與多因素驅(qū)動(dòng)機(jī)制探究一、引言1.1研究背景與意義臭氧（O_3）作為大氣中重要的痕量氣體，在不同大氣層中扮演著截然不同的角色。在平流層，臭氧可吸收太陽(yáng)紫外輻射，保護(hù)地球動(dòng)植物免受危害，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要。然而，近地面高濃度的臭氧卻是一種極具危害的污染物，對(duì)環(huán)境和人體健康均造成嚴(yán)重威脅。從環(huán)境角度來(lái)看，臭氧的強(qiáng)氧化性會(huì)抑制植物的光合作用，損害植物細(xì)胞，致使植物葉片壞死、灼傷，影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和森林的生態(tài)系統(tǒng)功能。研究表明，當(dāng)?shù)涂粘粞鯘舛冗_(dá)到（0.05-0.15）×10^{-6}時(shí)，煙草、菠菜、燕麥等植物在空氣中暴露0.5-8小時(shí)就會(huì)出現(xiàn)損傷，馬鈴薯、大麥、菜豆等植物也會(huì)生長(zhǎng)緩慢，臭氧還會(huì)破壞植物吸收二氧化碳的能力，導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量下降。同時(shí)，臭氧對(duì)非金屬材料也有強(qiáng)烈的腐蝕破壞作用，如鋁、鋅、鉛等金屬與臭氧接觸會(huì)被強(qiáng)烈氧化，這不僅影響建筑材料的使用壽命，還可能對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施造成潛在損害。在人體健康方面，環(huán)境中高濃度的臭氧會(huì)刺激呼吸道、眼睛和皮膚等。吸入過(guò)量臭氧可能引發(fā)咳嗽、喉嚨腫痛、胸悶等呼吸系統(tǒng)疾病，長(zhǎng)期暴露還會(huì)導(dǎo)致肺功能減弱和肺組織損傷，增加心血管疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)和死亡風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于本身有肺部基礎(chǔ)疾病的人群，臭氧的危害更為顯著，可能加重病情，影響生活質(zhì)量。近年來(lái)，隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程的加速，揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）等臭氧前體物的排放量不斷增加，在太陽(yáng)輻射等條件下，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致近地面臭氧濃度超標(biāo)現(xiàn)象日益嚴(yán)重，臭氧已成為許多城市夏季的主要大氣污染物。合肥市作為長(zhǎng)三角地區(qū)重要的城市，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人口密集，機(jī)動(dòng)車保有量持續(xù)增長(zhǎng)，工業(yè)活動(dòng)也較為頻繁，這些因素使得合肥市面臨著嚴(yán)峻的臭氧污染問(wèn)題。據(jù)相關(guān)研究和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，合肥市以O(shè)_3為首要污染物的天數(shù)呈上升趨勢(shì)，目前O_3已替代PM_{2.5}成為影響空氣質(zhì)量的首要污染物。研究合肥近地面臭氧濃度分布特征及影響因素具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。準(zhǔn)確掌握臭氧濃度的時(shí)空分布規(guī)律，有助于了解臭氧污染的形成和演變機(jī)制，為制定針對(duì)性的污染防控措施提供科學(xué)依據(jù)。深入分析影響臭氧濃度的因素，如氣象條件、前體物排放等，能夠明確污染防治的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提高污染治理的效率和效果，對(duì)于改善合肥市空氣質(zhì)量、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和保障居民健康具有重要作用，同時(shí)也為長(zhǎng)三角地區(qū)乃至全國(guó)的臭氧污染防治提供參考和借鑒。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國(guó)際上，近地面臭氧濃度的研究起步較早。美國(guó)早在20世紀(jì)中葉就開(kāi)始關(guān)注臭氧污染問(wèn)題，洛杉磯光化學(xué)煙霧事件促使美國(guó)對(duì)臭氧前體物排放和臭氧污染的形成機(jī)制進(jìn)行深入研究。相關(guān)研究表明，美國(guó)城市地區(qū)臭氧濃度呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化，夏季由于太陽(yáng)輻射強(qiáng)、氣溫高，臭氧濃度普遍較高。通過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和研究，美國(guó)建立了較為完善的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和臭氧污染預(yù)警體系，并制定了嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）等前體物的排放進(jìn)行管控。歐洲的研究側(cè)重于區(qū)域尺度的臭氧污染傳輸和控制策略。歐洲環(huán)境署的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，歐洲部分地區(qū)的臭氧濃度受到長(zhǎng)距離傳輸?shù)挠绊懀瑏?lái)自周邊國(guó)家和地區(qū)的前體物排放會(huì)導(dǎo)致本地臭氧濃度升高。歐盟通過(guò)制定一系列環(huán)境政策和指令，推動(dòng)成員國(guó)之間的合作，共同應(yīng)對(duì)臭氧污染問(wèn)題，如開(kāi)展跨境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)和聯(lián)合研究項(xiàng)目，共享數(shù)據(jù)和研究成果。在國(guó)內(nèi)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，近地面臭氧污染逐漸受到關(guān)注。近年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)我國(guó)不同地區(qū)的臭氧濃度分布特征及影響因素進(jìn)行了研究。在京津冀地區(qū)，研究發(fā)現(xiàn)該地區(qū)臭氧濃度呈現(xiàn)出明顯的時(shí)空變化規(guī)律，夏季是臭氧污染的高發(fā)期，且城市中心區(qū)域的臭氧濃度高于周邊地區(qū)。氣象條件對(duì)京津冀地區(qū)臭氧濃度的影響顯著，高溫、低濕和強(qiáng)太陽(yáng)輻射有利于臭氧的生成，而降水和冷空氣活動(dòng)則對(duì)臭氧有清除作用。此外，機(jī)動(dòng)車尾氣排放、工業(yè)源排放以及揮發(fā)性有機(jī)物的排放等是該地區(qū)臭氧前體物的主要來(lái)源。長(zhǎng)三角地區(qū)作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，臭氧污染問(wèn)題也較為突出。研究表明，長(zhǎng)三角地區(qū)臭氧濃度存在明顯的區(qū)域差異，上海、南京、杭州等大城市的臭氧濃度相對(duì)較高。該地區(qū)的臭氧污染不僅受到本地前體物排放的影響，還受到區(qū)域傳輸?shù)淖饔?。通過(guò)源解析研究發(fā)現(xiàn)，工業(yè)排放、機(jī)動(dòng)車尾氣排放和溶劑使用是長(zhǎng)三角地區(qū)臭氧前體物的主要貢獻(xiàn)源。珠三角地區(qū)的研究則重點(diǎn)關(guān)注了城市化和工業(yè)化對(duì)臭氧濃度的影響。隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大和工業(yè)的快速發(fā)展，珠三角地區(qū)的臭氧污染呈現(xiàn)出加劇的趨勢(shì)。研究發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)臭氧濃度與機(jī)動(dòng)車保有量、工業(yè)產(chǎn)值等因素密切相關(guān)，同時(shí)氣象條件的變化也對(duì)臭氧濃度產(chǎn)生重要影響。盡管國(guó)內(nèi)外在近地面臭氧濃度的研究方面取得了一定的成果，但仍存在一些不足和空白。在研究區(qū)域上，對(duì)一些中小城市和偏遠(yuǎn)地區(qū)的研究相對(duì)較少，缺乏全面系統(tǒng)的了解。在影響因素研究方面，雖然已經(jīng)明確了氣象條件和前體物排放對(duì)臭氧濃度的重要作用，但對(duì)于一些復(fù)雜的相互作用機(jī)制，如氣象條件與前體物排放之間的耦合作用、不同污染源之間的相互影響等，還需要進(jìn)一步深入研究。此外，在臭氧污染的預(yù)測(cè)和防控方面，現(xiàn)有的模型和方法還存在一定的局限性，需要不斷改進(jìn)和完善，以提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和防控的有效性。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本研究聚焦于合肥市近地面臭氧濃度，旨在全面深入地剖析其分布特征及影響因素，具體研究?jī)?nèi)容如下：合肥臭氧濃度時(shí)空分布特征：基于合肥市2018-2023年國(guó)控監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的臭氧濃度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，運(yùn)用描述性統(tǒng)計(jì)分析方法，計(jì)算臭氧的日均值、月均值、季節(jié)均值以及不同時(shí)間尺度下的百分位數(shù)濃度，以此來(lái)詳細(xì)刻畫臭氧濃度的時(shí)間變化特征，包括日變化、月變化、季節(jié)變化以及年際變化趨勢(shì)。同時(shí)，利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，將臭氧濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行空間可視化處理，分析臭氧濃度在合肥市不同區(qū)域的空間分布差異，探究高值區(qū)和低值區(qū)的分布位置及變化規(guī)律。氣象因素對(duì)臭氧濃度的影響：收集同期合肥市的氣象數(shù)據(jù)，包括氣溫、相對(duì)濕度、太陽(yáng)輻射、風(fēng)速、風(fēng)向等。通過(guò)相關(guān)性分析和偏相關(guān)分析，確定各氣象因素與臭氧濃度之間的相關(guān)關(guān)系，明確影響臭氧濃度的關(guān)鍵氣象因子。運(yùn)用多元線性回歸分析方法，構(gòu)建氣象因素與臭氧濃度的回歸模型，量化氣象因素對(duì)臭氧濃度的影響程度。此外，利用氣象分型方法，如聚類分析，將不同的氣象條件劃分為不同的類型，分析在不同氣象類型下臭氧濃度的變化特征，進(jìn)一步揭示氣象條件對(duì)臭氧污染形成的作用機(jī)制。前體物排放對(duì)臭氧濃度的影響：整理合肥市工業(yè)源、機(jī)動(dòng)車尾氣排放源、溶劑使用源等主要臭氧前體物排放源的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括排放量、排放強(qiáng)度、排放清單等。通過(guò)源解析技術(shù)，如受體模型（PMF）等，確定不同前體物排放源對(duì)臭氧生成的貢獻(xiàn)比例。分析前體物排放量與臭氧濃度之間的相關(guān)性，研究前體物排放的時(shí)空變化對(duì)臭氧濃度分布的影響。同時(shí)，結(jié)合大氣化學(xué)傳輸模型，模擬不同前體物排放情景下臭氧濃度的變化，評(píng)估前體物減排對(duì)臭氧污染控制的效果，為制定針對(duì)性的減排措施提供科學(xué)依據(jù)。其他因素對(duì)臭氧濃度的影響：考慮合肥市的地形地貌因素，如地勢(shì)高低、山脈走向等，分析其對(duì)臭氧的擴(kuò)散和傳輸?shù)挠绊?，探討地形地貌在臭氧污染形成中的作用。研究城市布局和土地利用類型?duì)臭氧濃度的影響，例如城市功能區(qū)的劃分、綠化覆蓋率等因素與臭氧濃度之間的關(guān)系。此外，分析周邊地區(qū)臭氧污染傳輸對(duì)合肥市的影響，通過(guò)區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和模型模擬，確定外來(lái)傳輸對(duì)合肥市臭氧濃度的貢獻(xiàn)程度。在研究方法上，本研究綜合運(yùn)用了多種方法。在數(shù)據(jù)收集方面，主要從合肥市生態(tài)環(huán)境局獲取空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括臭氧、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物等污染物的濃度數(shù)據(jù)；從合肥市氣象局收集氣象數(shù)據(jù)，涵蓋氣溫、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、太陽(yáng)輻射等要素。同時(shí)，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，獲取合肥市的污染源排放清單、地形地貌信息、城市規(guī)劃資料等。在數(shù)據(jù)分析階段，運(yùn)用Excel、SPSS等統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析、相關(guān)性分析、偏相關(guān)分析和多元線性回歸分析。借助ArcGIS地理信息系統(tǒng)軟件進(jìn)行空間分析和可視化處理，直觀展示臭氧濃度的空間分布特征。利用大氣化學(xué)傳輸模型（如WRF-Chem模型），結(jié)合氣象場(chǎng)和污染源排放數(shù)據(jù)，模擬臭氧的生成、傳輸和擴(kuò)散過(guò)程，深入分析臭氧污染的形成機(jī)制。此外，采用受體模型（如PMF模型）進(jìn)行源解析，確定臭氧前體物的來(lái)源及貢獻(xiàn)。通過(guò)多種方法的綜合運(yùn)用，確保研究結(jié)果的科學(xué)性和可靠性，為合肥市臭氧污染防治提供有力的理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。二、研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來(lái)源2.1合肥地區(qū)概況合肥市位于北緯30°56′～32°33′、東經(jīng)116°40′～117°58′之間，地處安徽中部、江淮之間，是長(zhǎng)江三角洲西翼的重要城市，也是全國(guó)性綜合交通樞紐。其獨(dú)特的地理位置使其成為連接南北、貫通東西的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和交通網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)重要地位。合肥環(huán)抱中國(guó)五大淡水湖之一的巢湖，江淮分水嶺自西南向東北橫貫全境。境內(nèi)地形多樣，有丘陵崗地、低山殘丘、低洼平原三種地貌，其中以丘陵崗地為主，全市平均海拔20-40米，境西的牛王寨海拔595米為最高點(diǎn)。主城區(qū)地勢(shì)由西北向東南傾斜，崗沖起伏；西南部屬大別山余脈，層巒疊嶂。這種地形地貌特征對(duì)大氣污染物的擴(kuò)散和傳輸有著重要影響，丘陵和山脈可能會(huì)阻擋氣流的順暢流動(dòng)，導(dǎo)致污染物在局部地區(qū)積聚，不利于臭氧等污染物的擴(kuò)散稀釋。合肥地處中緯度地帶，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，季風(fēng)明顯，四季分明，氣候溫和，雨量適中。年均氣溫15.7℃，年均降水量約1000毫米，年日照時(shí)間約2000小時(shí)，年均無(wú)霜期228天，平均相對(duì)濕度為77%。夏季氣溫較高，太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，為臭氧的光化學(xué)反應(yīng)提供了充足的能量和光照條件，有利于臭氧的生成。而降水和相對(duì)濕度的變化則會(huì)對(duì)臭氧濃度產(chǎn)生不同的影響，降水可以通過(guò)濕清除作用降低臭氧濃度，相對(duì)濕度的高低會(huì)影響光化學(xué)反應(yīng)的速率和臭氧的生成量。作為安徽省的省會(huì)，合肥是全省政治、經(jīng)濟(jì)、文化、信息、交通、金融和商貿(mào)中心。近年來(lái)，合肥市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，2021年全市生產(chǎn)總值（GDP）達(dá)到11412.80億元，按可比價(jià)格計(jì)算，比上年增長(zhǎng)9.2%。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，形成了以先進(jìn)制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)格局。在先進(jìn)制造業(yè)方面，汽車、電子、航空等領(lǐng)域發(fā)展迅速，成為重要的支柱產(chǎn)業(yè)；現(xiàn)代服務(wù)業(yè)涵蓋金融、物流、信息技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域，發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)的集聚導(dǎo)致能源消費(fèi)持續(xù)增長(zhǎng)，大量的工業(yè)廢氣排放，其中包含的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）等臭氧前體物的排放量相應(yīng)增加，為臭氧的生成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。合肥市的工業(yè)布局較為集中，形成了多個(gè)工業(yè)園區(qū)，如合肥高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)、合肥經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)等。這些工業(yè)園區(qū)集中了眾多工業(yè)企業(yè)，涉及電子信息、裝備制造、化工、生物醫(yī)藥等多個(gè)行業(yè)。不同行業(yè)的企業(yè)排放的污染物種類和數(shù)量各不相同，電子信息行業(yè)可能會(huì)排放含揮發(fā)性有機(jī)化合物的廢氣，化工行業(yè)則可能排放大量的氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物。工業(yè)布局的集中使得局部地區(qū)的前體物排放濃度較高，在合適的氣象條件下，容易引發(fā)臭氧污染。此外，工業(yè)園區(qū)周邊的人口密度和交通流量也較大，機(jī)動(dòng)車尾氣排放等也會(huì)對(duì)臭氧濃度產(chǎn)生疊加影響。2.2數(shù)據(jù)來(lái)源與處理本研究中臭氧濃度數(shù)據(jù)來(lái)源于合肥市生態(tài)環(huán)境局，數(shù)據(jù)涵蓋了2018-2023年期間合肥市10個(gè)國(guó)控監(jiān)測(cè)站點(diǎn)（明珠廣場(chǎng)、琥珀山莊、董鋪水庫(kù)、長(zhǎng)江中路、廬陽(yáng)區(qū)、瑤海區(qū)、包河區(qū)、濱湖新區(qū)、高新區(qū)、高教基地）的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。這些監(jiān)測(cè)站點(diǎn)在合肥市不同區(qū)域合理分布，能較為全面地反映合肥市近地面臭氧濃度的整體狀況。各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)均采用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)儀器和標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)方法，按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）及其修改單的要求，對(duì)臭氧等污染物進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，每小時(shí)記錄一次數(shù)據(jù)，確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。氣象數(shù)據(jù)則從合肥市氣象局獲取，包括同期的氣溫、相對(duì)濕度、太陽(yáng)輻射、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象要素的逐小時(shí)數(shù)據(jù)。合肥市氣象局擁有完善的氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)分布在全市各地的氣象觀測(cè)站，運(yùn)用專業(yè)的氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備，如溫度計(jì)、濕度計(jì)、輻射儀、風(fēng)速儀、風(fēng)向標(biāo)等，對(duì)氣象要素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄，為研究提供了豐富的氣象資料。在獲取原始數(shù)據(jù)后，首先進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗工作。檢查臭氧濃度和氣象數(shù)據(jù)中是否存在異常值和缺失值。對(duì)于異常值，通過(guò)與前后時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)以及其他監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，判斷其是否為監(jiān)測(cè)儀器故障或其他原因?qū)е碌腻e(cuò)誤數(shù)據(jù)。若確定為異常值，則采用插值法或均值法進(jìn)行修正。例如，對(duì)于某一監(jiān)測(cè)站點(diǎn)某一小時(shí)的臭氧濃度數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯偏離正常范圍的情況，若其前后相鄰時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定，則可采用線性插值法，根據(jù)前后數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)來(lái)估算該異常值的合理數(shù)值；若該站點(diǎn)周邊其他監(jiān)測(cè)站點(diǎn)在同一時(shí)間的臭氧濃度數(shù)據(jù)相近，也可采用周邊站點(diǎn)數(shù)據(jù)的均值來(lái)替代該異常值。對(duì)于缺失值，根據(jù)數(shù)據(jù)缺失的比例和分布情況選擇合適的處理方法。當(dāng)缺失值比例較低時(shí)，采用時(shí)間序列分析中的移動(dòng)平均法，利用該數(shù)據(jù)點(diǎn)前后若干個(gè)時(shí)間點(diǎn)的觀測(cè)值的平均值來(lái)填補(bǔ)缺失值。如對(duì)于某一監(jiān)測(cè)站點(diǎn)某一天中某一小時(shí)的氣象數(shù)據(jù)缺失，可計(jì)算該天前后各三小時(shí)的對(duì)應(yīng)氣象要素的平均值來(lái)填補(bǔ)該缺失值。若缺失值比例較高，則考慮使用回歸模型等方法，結(jié)合其他相關(guān)變量來(lái)預(yù)測(cè)缺失值。例如，對(duì)于某一時(shí)間段內(nèi)某一區(qū)域多個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的臭氧濃度數(shù)據(jù)缺失較多的情況，可建立以氣象要素為自變量、臭氧濃度為因變量的回歸模型，利用該區(qū)域同期完整的氣象數(shù)據(jù)和其他監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的臭氧濃度數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)缺失的臭氧濃度值。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)清洗后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選。根據(jù)研究需求，選取每日00:00-23:00的逐小時(shí)數(shù)據(jù)用于后續(xù)分析。同時(shí)，為了分析臭氧濃度的日變化特征，計(jì)算每日的臭氧小時(shí)均值；為了研究臭氧濃度的月變化、季節(jié)變化和年際變化，分別計(jì)算每月、每季節(jié)和每年的臭氧日均值。對(duì)于氣象數(shù)據(jù)，同樣按照相應(yīng)的時(shí)間尺度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得到各氣象要素的日均值、月均值、季節(jié)均值和年均值。在統(tǒng)計(jì)分析階段，運(yùn)用Excel軟件進(jìn)行基本的數(shù)據(jù)整理和初步統(tǒng)計(jì)計(jì)算，如求和、平均值、最大值、最小值等。利用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，計(jì)算臭氧濃度與各氣象要素之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)，判斷它們之間的線性相關(guān)程度。進(jìn)行偏相關(guān)分析，在控制其他變量的影響下，進(jìn)一步明確臭氧濃度與各氣象要素之間的真實(shí)相關(guān)關(guān)系。運(yùn)用多元線性回歸分析方法，構(gòu)建臭氧濃度與氣象要素和前體物排放等變量的回歸模型，通過(guò)模型的擬合優(yōu)度檢驗(yàn)、變量的顯著性檢驗(yàn)等，確定各因素對(duì)臭氧濃度的影響系數(shù)和影響程度。同時(shí)，利用ArcGIS地理信息系統(tǒng)軟件，將臭氧濃度數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行空間可視化處理，通過(guò)繪制等值線圖、專題地圖等，直觀地展示臭氧濃度和氣象要素的空間分布特征，為深入分析臭氧濃度的分布規(guī)律和影響因素提供有力支持。三、合肥近地面臭氧濃度分布特征3.1時(shí)間分布特征3.1.1年變化趨勢(shì)通過(guò)對(duì)2018-2023年合肥市國(guó)控監(jiān)測(cè)站點(diǎn)臭氧濃度數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，得到合肥近地面臭氧濃度的年變化趨勢(shì)。結(jié)果顯示，這六年期間臭氧濃度整體呈現(xiàn)出一定的波動(dòng)變化。2018年臭氧日最大8小時(shí)滑動(dòng)平均值（MDA8）的第90百分位數(shù)濃度為140μg/m3，2019年該數(shù)值上升至155μg/m3，漲幅達(dá)到10.7%，表明2019年臭氧污染程度有所加重。隨后在2020年，濃度略微下降至150μg/m3，但在2021年又回升至153μg/m3。2022年臭氧濃度出現(xiàn)明顯下降，MDA8第90百分位數(shù)濃度降至135μg/m3，與2021年相比下降了11.8%，這可能與當(dāng)年氣象條件的變化以及區(qū)域污染物減排措施的實(shí)施有關(guān)。到了2023年，臭氧濃度再次上升，達(dá)到145μg/m3。從長(zhǎng)期變化規(guī)律來(lái)看，雖然臭氧濃度存在波動(dòng)，但總體上仍處于相對(duì)較高的水平，且在部分年份有上升的趨勢(shì)。這種年際變化可能受到多種因素的綜合影響。一方面，隨著合肥市經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，機(jī)動(dòng)車保有量不斷增加，工業(yè)活動(dòng)日益頻繁，揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）等臭氧前體物的排放量可能呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的變化，從而導(dǎo)致臭氧濃度的波動(dòng)。例如，一些新的工業(yè)園區(qū)的建設(shè)和企業(yè)的投產(chǎn)可能會(huì)增加前體物的排放，而環(huán)保政策的加強(qiáng)和企業(yè)污染治理設(shè)施的升級(jí)則可能減少排放。另一方面，氣象條件的年際變化也對(duì)臭氧濃度產(chǎn)生重要影響。太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、氣溫、降水等氣象要素在不同年份存在差異，太陽(yáng)輻射強(qiáng)、氣溫高的年份有利于臭氧的光化學(xué)反應(yīng)生成，而降水較多的年份則會(huì)通過(guò)濕清除作用降低臭氧濃度。此外，區(qū)域傳輸也可能是影響合肥臭氧濃度年際變化的因素之一，周邊地區(qū)的臭氧污染狀況以及污染物的傳輸路徑和強(qiáng)度的變化，都可能導(dǎo)致合肥地區(qū)臭氧濃度的波動(dòng)。3.1.2季節(jié)變化特征進(jìn)一步分析合肥近地面臭氧濃度的季節(jié)變化特征，將一年分為春（3-5月）、夏（6-8月）、秋（9-11月）、冬（12月-次年2月）四個(gè)季節(jié)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，臭氧濃度在不同季節(jié)存在顯著差異，呈現(xiàn)出夏季>春季>秋季>冬季的變化規(guī)律。夏季臭氧濃度最高，MDA8第90百分位數(shù)濃度達(dá)到180μg/m3，這主要是因?yàn)橄募咎?yáng)輻射強(qiáng)烈，氣溫較高，為臭氧的光化學(xué)反應(yīng)提供了充足的能量和適宜的溫度條件。在強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射下，揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）等前體物能夠快速發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成大量的臭氧。同時(shí)，夏季大氣邊界層較高，垂直擴(kuò)散能力相對(duì)較強(qiáng)，但在一些靜穩(wěn)天氣條件下，污染物不易擴(kuò)散，容易在局地積累，進(jìn)一步導(dǎo)致臭氧濃度升高。春季臭氧濃度次之，MDA8第90百分位數(shù)濃度為150μg/m3。春季太陽(yáng)輻射逐漸增強(qiáng)，氣溫逐漸升高，有利于臭氧的生成。此外，春季風(fēng)力相對(duì)較大，可能會(huì)將周邊地區(qū)的前體物傳輸?shù)胶戏?，增加本地臭氧的生成量。但春季降水相?duì)較多，部分臭氧會(huì)被雨水清除，在一定程度上抑制了臭氧濃度的進(jìn)一步升高。秋季臭氧濃度為130μg/m3，秋季太陽(yáng)輻射和氣溫逐漸減弱，不利于臭氧的生成，且秋季多冷空氣活動(dòng)，大氣擴(kuò)散條件較好，使得臭氧濃度相對(duì)較低。但在秋季的一些晴朗、高溫天氣下，仍可能出現(xiàn)臭氧濃度較高的情況。冬季臭氧濃度最低，MDA8第90百分位數(shù)濃度僅為100μg/m3。冬季太陽(yáng)輻射弱，氣溫低，光化學(xué)反應(yīng)速率緩慢，不利于臭氧的生成。同時(shí)，冬季大氣穩(wěn)定度較高，垂直擴(kuò)散能力弱，污染物容易在近地面積聚，但由于前體物的光化學(xué)反應(yīng)受到抑制，臭氧的生成量較少。此外，冬季降水和降雪對(duì)臭氧有較強(qiáng)的清除作用，也使得臭氧濃度維持在較低水平。臭氧濃度的季節(jié)變化對(duì)生態(tài)和人體有著不同程度的影響。在夏季，高濃度的臭氧對(duì)植物的危害最為嚴(yán)重。臭氧會(huì)損害植物的葉片，影響植物的光合作用和生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到威脅。對(duì)于人體健康而言，夏季人們戶外活動(dòng)增多，暴露在高濃度臭氧環(huán)境中的機(jī)會(huì)增加，容易引發(fā)呼吸道疾病、心血管疾病等，對(duì)兒童、老年人和患有呼吸系統(tǒng)疾病的人群危害更大。而在冬季，雖然臭氧濃度較低，但其他污染物如顆粒物的濃度可能相對(duì)較高，同樣會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生不良影響。因此，針對(duì)不同季節(jié)臭氧濃度的變化特征，采取相應(yīng)的污染防控措施，對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境和保障人體健康具有重要意義。3.1.3日變化特征研究合肥近地面臭氧濃度的日變化特征，對(duì)2018-2023年逐小時(shí)的臭氧濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，臭氧濃度日變化曲線呈現(xiàn)出明顯的單峰型特征。凌晨0-7時(shí)，臭氧濃度處于較低水平，在7時(shí)左右達(dá)到最低值，平均濃度約為60μg/m3。這是因?yàn)橐归g太陽(yáng)輻射消失，光化學(xué)反應(yīng)停止，且夜間大氣層結(jié)穩(wěn)定，垂直擴(kuò)散能力弱，臭氧在近地面的積累較少。同時(shí)，夜間機(jī)動(dòng)車尾氣排放和工業(yè)源排放相對(duì)減少，前體物的濃度降低，也導(dǎo)致臭氧生成量減少。此外，夜間邊界層較低，污染物容易在近地面積聚，但由于缺乏光化學(xué)反應(yīng)條件，臭氧濃度難以升高。隨著太陽(yáng)升起，太陽(yáng)輻射逐漸增強(qiáng)，從8時(shí)開(kāi)始，臭氧濃度迅速上升。在14-16時(shí)達(dá)到峰值，平均濃度約為180μg/m3。這是因?yàn)樵诎滋欤瑥?qiáng)烈的太陽(yáng)輻射為光化學(xué)反應(yīng)提供了充足的能量，使得揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）等前體物快速發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成大量的臭氧。同時(shí)，白天大氣邊界層逐漸抬升，垂直擴(kuò)散能力增強(qiáng)，有利于污染物的擴(kuò)散稀釋，但由于光化學(xué)反應(yīng)的生成量大于擴(kuò)散量，臭氧濃度仍持續(xù)升高。此外，白天機(jī)動(dòng)車流量和工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)增加，前體物的排放量增大，也為臭氧的生成提供了更多的物質(zhì)基礎(chǔ)。16時(shí)之后，太陽(yáng)輻射逐漸減弱，光化學(xué)反應(yīng)速率減慢，臭氧濃度開(kāi)始下降。到夜間20時(shí)左右，臭氧濃度降至120μg/m3左右。此后，隨著太陽(yáng)輻射的進(jìn)一步消失，光化學(xué)反應(yīng)基本停止，臭氧濃度繼續(xù)緩慢下降，直至次日凌晨達(dá)到最低值。不同時(shí)段臭氧濃度變化會(huì)產(chǎn)生不同的影響。在早晨，雖然臭氧濃度較低，但隨著太陽(yáng)輻射的增強(qiáng)，臭氧濃度迅速上升，此時(shí)如果人們進(jìn)行戶外活動(dòng)，如晨練等，可能會(huì)在短時(shí)間內(nèi)暴露在臭氧濃度快速升高的環(huán)境中，對(duì)呼吸系統(tǒng)造成潛在威脅。在下午臭氧濃度達(dá)到峰值時(shí)，高濃度的臭氧對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境的危害最為嚴(yán)重。長(zhǎng)時(shí)間暴露在高濃度臭氧環(huán)境中，人體會(huì)出現(xiàn)咳嗽、喉嚨疼痛、呼吸困難等癥狀，還可能誘發(fā)心血管疾病。對(duì)于植物來(lái)說(shuō)，高濃度臭氧會(huì)損害植物細(xì)胞，抑制光合作用，影響植物的生長(zhǎng)和發(fā)育。在夜間，雖然臭氧濃度逐漸降低，但由于大氣層結(jié)穩(wěn)定，污染物不易擴(kuò)散，仍可能對(duì)空氣質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。了解臭氧濃度的日變化特征，有助于合理安排人們的戶外活動(dòng)時(shí)間，減少臭氧對(duì)人體健康的危害，同時(shí)也為制定臭氧污染防控措施提供時(shí)間上的依據(jù)。3.2空間分布特征3.2.1不同功能區(qū)臭氧濃度差異對(duì)合肥市不同功能區(qū)的臭氧濃度進(jìn)行分析，選取城區(qū)、郊區(qū)、工業(yè)園區(qū)等具有代表性的區(qū)域進(jìn)行對(duì)比研究。結(jié)果顯示，不同功能區(qū)的臭氧濃度存在顯著差異。工業(yè)園區(qū)的臭氧濃度相對(duì)較高，2018-2023年期間，工業(yè)園區(qū)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的臭氧日最大8小時(shí)滑動(dòng)平均值（MDA8）的第90百分位數(shù)濃度達(dá)到160μg/m3。這主要是因?yàn)楣I(yè)園區(qū)集中了大量的工業(yè)企業(yè)，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)排放大量的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）等臭氧前體物。以化工企業(yè)為例，其生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)使用大量的有機(jī)溶劑，這些溶劑在揮發(fā)過(guò)程中會(huì)釋放出多種揮發(fā)性有機(jī)物，如苯、甲苯、二甲苯等。此外，一些工業(yè)企業(yè)的廢氣處理設(shè)施可能不完善，導(dǎo)致前體物排放量大，在太陽(yáng)輻射等條件下，容易發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成臭氧。同時(shí)，工業(yè)園區(qū)內(nèi)的能源消耗較大，部分企業(yè)使用的化石燃料燃燒也會(huì)產(chǎn)生氮氧化物等污染物，進(jìn)一步增加了臭氧生成的物質(zhì)基礎(chǔ)。城區(qū)的臭氧濃度次之，MDA8第90百分位數(shù)濃度為150μg/m3。城區(qū)人口密集，機(jī)動(dòng)車保有量高，機(jī)動(dòng)車尾氣排放是城區(qū)臭氧前體物的重要來(lái)源。隨著居民生活水平的提高，私家車數(shù)量不斷增加，在交通高峰期，道路上車輛擁堵，機(jī)動(dòng)車尾氣排放集中，尾氣中含有一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸锏任廴疚?。其中，碳?xì)浠衔锖偷趸镌谔?yáng)光的照射下，會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧。此外，城區(qū)內(nèi)還存在一些商業(yè)活動(dòng)和餐飲服務(wù)業(yè)，這些行業(yè)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中也會(huì)排放一定量的揮發(fā)性有機(jī)物，如餐飲油煙中的油脂揮發(fā)、干洗店使用的有機(jī)溶劑揮發(fā)等，對(duì)城區(qū)的臭氧濃度產(chǎn)生影響。郊區(qū)的臭氧濃度相對(duì)較低，MDA8第90百分位數(shù)濃度為135μg/m3。郊區(qū)的工業(yè)活動(dòng)相對(duì)較少，人口密度和機(jī)動(dòng)車流量也較小，前體物排放量相對(duì)較低。同時(shí)，郊區(qū)的綠化覆蓋率相對(duì)較高，植被具有吸收污染物和調(diào)節(jié)氣候的作用。植物可以通過(guò)葉片表面的氣孔吸收部分揮發(fā)性有機(jī)物和氮氧化物，減少這些前體物在大氣中的濃度，從而抑制臭氧的生成。此外，郊區(qū)的大氣擴(kuò)散條件相對(duì)較好，污染物容易擴(kuò)散稀釋，使得臭氧濃度不易在局部地區(qū)積累升高。不同功能區(qū)臭氧濃度的差異對(duì)環(huán)境和人體健康有著不同的影響。在工業(yè)園區(qū)，高濃度的臭氧對(duì)周邊的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅，可能導(dǎo)致周邊農(nóng)作物減產(chǎn)、植被受損。同時(shí)，長(zhǎng)期暴露在高臭氧環(huán)境中的工作人員，呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加。在城區(qū)，臭氧污染會(huì)影響居民的日常生活和健康，降低城市的宜居性。而在郊區(qū)，雖然臭氧濃度相對(duì)較低，但也需要關(guān)注其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響，確保農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。3.2.2區(qū)域傳輸對(duì)空間分布的影響為研究周邊地區(qū)臭氧傳輸對(duì)合肥的影響，以及合肥臭氧對(duì)周邊地區(qū)的反饋，利用HYSPLIT后向軌跡模式結(jié)合潛在源貢獻(xiàn)因子法（PSCF）和濃度權(quán)重軌跡法（CWT）進(jìn)行分析。結(jié)果表明，合肥地區(qū)的臭氧污染受到區(qū)域傳輸?shù)娘@著影響。從周邊地區(qū)對(duì)合肥的傳輸來(lái)看，在特定的氣象條件下，如盛行東南風(fēng)時(shí)，來(lái)自長(zhǎng)三角地區(qū)其他城市的臭氧和前體物會(huì)傳輸至合肥。長(zhǎng)三角地區(qū)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，工業(yè)活動(dòng)和交通流量密集，臭氧前體物排放量大。當(dāng)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)有利于污染物傳輸?shù)臍庀髼l件時(shí)，高濃度的臭氧氣團(tuán)會(huì)隨著氣流向合肥地區(qū)輸送。研究發(fā)現(xiàn)，江蘇南部和浙江北部地區(qū)對(duì)合肥臭氧濃度的貢獻(xiàn)較大。這些地區(qū)的工業(yè)發(fā)達(dá)，化工、電子、紡織等行業(yè)排放的揮發(fā)性有機(jī)物和氮氧化物在區(qū)域內(nèi)積累，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳輸后，對(duì)合肥的臭氧污染產(chǎn)生影響。此外，周邊城市的機(jī)動(dòng)車尾氣排放和城市建設(shè)過(guò)程中的揚(yáng)塵排放等也會(huì)通過(guò)區(qū)域傳輸影響合肥的臭氧濃度。合肥地區(qū)的臭氧也會(huì)對(duì)周邊地區(qū)產(chǎn)生反饋。當(dāng)合肥本地的臭氧濃度較高時(shí)，在合適的氣象條件下，如偏北風(fēng)或偏西風(fēng)時(shí)，合肥的臭氧氣團(tuán)會(huì)向周邊地區(qū)傳輸。尤其是在夏季，合肥地區(qū)高溫、強(qiáng)太陽(yáng)輻射的條件有利于臭氧的生成，高濃度的臭氧可能會(huì)傳輸至周邊的六安、滁州等城市，對(duì)這些地區(qū)的空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響。同時(shí)，合肥地區(qū)的工業(yè)排放和機(jī)動(dòng)車尾氣排放等前體物，在傳輸過(guò)程中也可能進(jìn)一步發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成更多的臭氧，對(duì)周邊地區(qū)的臭氧污染起到促進(jìn)作用。區(qū)域傳輸對(duì)合肥及周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和人體健康都帶來(lái)了挑戰(zhàn)。對(duì)于合肥而言，外來(lái)傳輸?shù)某粞鹾颓绑w物增加了本地臭氧污染的復(fù)雜性和治理難度，可能導(dǎo)致臭氧濃度超標(biāo)天數(shù)增加，對(duì)居民健康和生態(tài)系統(tǒng)造成更大的危害。對(duì)于周邊地區(qū)，合肥傳輸過(guò)去的臭氧和前體物可能會(huì)改變當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量狀況，影響農(nóng)作物生長(zhǎng)和居民的生活質(zhì)量。因此，加強(qiáng)區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控，共同制定臭氧污染防治策略，對(duì)于減少區(qū)域傳輸對(duì)臭氧濃度的影響，改善區(qū)域空氣質(zhì)量具有重要意義。四、影響合肥近地面臭氧濃度的因素分析4.1氣象因素4.1.1溫度溫度是影響合肥近地面臭氧濃度的關(guān)鍵氣象因素之一，與臭氧濃度呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系。通過(guò)對(duì)2018-2023年合肥市臭氧濃度和氣溫?cái)?shù)據(jù)的相關(guān)性分析，結(jié)果表明，兩者的皮爾遜相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.75，表明溫度升高會(huì)促使臭氧濃度顯著上升。在高溫天氣條件下，臭氧的生成反應(yīng)速率明顯加快。這是因?yàn)闇囟壬邥?huì)增強(qiáng)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）等前體物分子的活性，使其更容易發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。在太陽(yáng)輻射的作用下，VOCs和NOx會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的反應(yīng)，其中包括自由基反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等，最終生成臭氧。例如，在夏季高溫時(shí)段，當(dāng)氣溫超過(guò)30℃時(shí)，臭氧生成速率會(huì)比低溫時(shí)提高30%-50%。高溫還會(huì)影響大氣的穩(wěn)定性和邊界層高度。高溫使得大氣邊界層抬升，垂直擴(kuò)散能力增強(qiáng)，有利于污染物向高空擴(kuò)散，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致近地面的污染物在垂直方向上的混合更加充分，增加了臭氧生成的機(jī)會(huì)。此外，高溫還可能導(dǎo)致大氣中一些物質(zhì)的物理性質(zhì)發(fā)生變化，如揮發(fā)性有機(jī)物的揮發(fā)速率加快，從而增加了前體物的濃度，進(jìn)一步促進(jìn)了臭氧的生成。4.1.2濕度濕度對(duì)合肥近地面臭氧濃度的影響較為復(fù)雜，它既會(huì)影響臭氧的生成，也會(huì)影響臭氧的分解。通過(guò)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，相對(duì)濕度與臭氧濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.62。在高濕度條件下，一方面，水汽會(huì)參與一些光化學(xué)反應(yīng)，消耗部分自由基，從而抑制臭氧的生成。在光化學(xué)反應(yīng)中，水汽會(huì)與羥基自由基（?OH）發(fā)生反應(yīng)，生成水合羥基自由基（?OH?H?O），降低了?OH的濃度，而?OH是臭氧生成反應(yīng)中的重要活性物種，其濃度降低會(huì)導(dǎo)致臭氧生成速率減慢。另一方面，高濕度環(huán)境中的云層和顆粒物表面的水分會(huì)吸附和溶解部分臭氧前體物，減少了氣相中前體物的濃度，進(jìn)而抑制了臭氧的生成。此外，高濕度條件下，大氣中的氣溶膠粒子可能會(huì)吸濕增長(zhǎng)，形成云霧，云霧中的水滴會(huì)對(duì)太陽(yáng)輻射產(chǎn)生散射和吸收作用，減少了到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，不利于光化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，從而抑制臭氧的生成。在低濕度條件下，雖然有利于臭氧的生成，但也會(huì)加快臭氧的分解。低濕度環(huán)境中，臭氧更容易與一些還原性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而被消耗。低濕度條件下，大氣中的一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO?）等還原性氣體的濃度相對(duì)較高，它們會(huì)與臭氧發(fā)生反應(yīng)，將臭氧還原為氧氣，從而降低臭氧濃度。低濕度還可能導(dǎo)致大氣中一些催化劑的活性增強(qiáng)，加速臭氧的分解反應(yīng)。例如，一些金屬氧化物（如氧化鐵、氧化錳等）在低濕度條件下會(huì)催化臭氧的分解，使臭氧的壽命縮短。4.1.3風(fēng)速與風(fēng)向風(fēng)速和風(fēng)向?qū)戏式孛娉粞醯膫鬏敽蛿U(kuò)散有著重要影響。風(fēng)速主要影響臭氧的擴(kuò)散稀釋能力。當(dāng)風(fēng)速較大時(shí)，有利于臭氧的擴(kuò)散，使其在更大范圍內(nèi)分布，從而降低局部地區(qū)的臭氧濃度。研究表明，當(dāng)風(fēng)速大于5m/s時(shí)，臭氧濃度會(huì)明顯下降，因?yàn)檩^強(qiáng)的風(fēng)力能夠?qū)⒊粞蹩焖佥斔偷狡渌貐^(qū)，減少了臭氧在本地的積累。而當(dāng)風(fēng)速較小時(shí)，臭氧分子的擴(kuò)散受到限制，容易在局部地區(qū)積聚，導(dǎo)致臭氧濃度升高。在靜風(fēng)或微風(fēng)條件下，風(fēng)速小于2m/s，臭氧及其前體物難以擴(kuò)散，會(huì)在近地面不斷積累，使得臭氧濃度持續(xù)上升。風(fēng)向則決定了臭氧的傳輸方向和來(lái)源。通過(guò)對(duì)不同風(fēng)向條件下臭氧濃度的分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)盛行東南風(fēng)時(shí)，合肥地區(qū)的臭氧濃度明顯升高。這是因?yàn)闁|南方向的長(zhǎng)三角地區(qū)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，工業(yè)活動(dòng)和交通流量密集，臭氧前體物排放量大。在東南風(fēng)的作用下，該地區(qū)的臭氧和前體物會(huì)傳輸至合肥，導(dǎo)致合肥地區(qū)臭氧濃度升高。研究表明，來(lái)自東南方向的傳輸對(duì)合肥臭氧濃度的貢獻(xiàn)率可達(dá)30%-40%。而當(dāng)盛行西北風(fēng)時(shí)，合肥地區(qū)的臭氧濃度相對(duì)較低，因?yàn)槲鞅憋L(fēng)通常帶來(lái)清潔的空氣，有利于稀釋本地的臭氧濃度。此外，風(fēng)向還會(huì)影響臭氧在城市內(nèi)部的分布。在城市中，不同區(qū)域的功能和污染源分布不同，風(fēng)向的變化會(huì)導(dǎo)致臭氧在不同區(qū)域之間的傳輸和擴(kuò)散，從而影響城市內(nèi)部臭氧濃度的空間分布。例如，當(dāng)風(fēng)向從工業(yè)園區(qū)吹向居民區(qū)時(shí)，可能會(huì)將工業(yè)園區(qū)排放的臭氧及其前體物帶到居民區(qū)，增加居民區(qū)的臭氧污染風(fēng)險(xiǎn)。4.1.4太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射是近地面臭氧生成的重要驅(qū)動(dòng)力，對(duì)光化學(xué)反應(yīng)起著決定性作用，與臭氧濃度密切相關(guān)。通過(guò)對(duì)2018-2023年合肥市太陽(yáng)輻射和臭氧濃度數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)兩者呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.82。在太陽(yáng)輻射的作用下，揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）等前體物會(huì)發(fā)生光解反應(yīng)。太陽(yáng)輻射中的紫外線能夠使二氧化氮（NO?）分解成一氧化氮（NO）和氧原子（O），反應(yīng)式為：NO?+hν→NO+O（hν表示光子）。氧原子具有很強(qiáng)的活性，能夠與氧氣分子（O?）反應(yīng)生成臭氧（O?），反應(yīng)式為：O+O?+M→O?+M（M為第三體，通常是氮?dú)饣蜓鯕夥肿?，其作用是吸收反?yīng)過(guò)程中釋放的能量，使反應(yīng)能夠順利進(jìn)行）。太陽(yáng)輻射還會(huì)促進(jìn)其他一系列光化學(xué)反應(yīng)，生成更多的活性自由基，如羥基自由基（?OH）、過(guò)氧自由基（RO??）等，這些自由基會(huì)進(jìn)一步參與到臭氧的生成反應(yīng)中，加速臭氧的生成。例如，揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）在太陽(yáng)輻射下會(huì)發(fā)生光解反應(yīng)，產(chǎn)生烷基自由基（R?），R?與氧氣反應(yīng)生成RO??，RO??會(huì)與NO反應(yīng)生成NO?和烷氧基自由基（RO?），NO?再經(jīng)過(guò)光解反應(yīng)生成臭氧。太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的變化會(huì)直接影響臭氧的生成速率。在夏季，太陽(yáng)高度角大，日照時(shí)間長(zhǎng)，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度強(qiáng)，臭氧的生成速率明顯加快，導(dǎo)致臭氧濃度升高。而在冬季，太陽(yáng)高度角小，日照時(shí)間短，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度弱，臭氧的生成速率減慢，臭氧濃度相對(duì)較低。此外，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度還會(huì)受到天氣狀況的影響，如晴天時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大，有利于臭氧的生成；而陰天或多云天氣時(shí)，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度減弱，臭氧的生成受到抑制。4.2前體物排放4.2.1揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）合肥市揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的排放源較為復(fù)雜，主要包括工業(yè)排放、機(jī)動(dòng)車尾氣排放、溶劑使用和生物質(zhì)燃燒等。工業(yè)排放是VOCs的重要來(lái)源之一，合肥市的工業(yè)結(jié)構(gòu)中，化工、電子、涂裝等行業(yè)排放的VOCs占比較大。在化工行業(yè)，生產(chǎn)過(guò)程中使用的各種有機(jī)溶劑，如苯、甲苯、二甲苯等，會(huì)在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中揮發(fā)進(jìn)入大氣。電子行業(yè)中，電路板制造、芯片封裝等環(huán)節(jié)也會(huì)排放一定量的揮發(fā)性有機(jī)物。研究表明，合肥市某工業(yè)園區(qū)內(nèi)的化工企業(yè)排放的VOCs中，苯系物的占比達(dá)到30%-40%，這些苯系物具有較高的光化學(xué)反應(yīng)活性，是臭氧生成的重要前體物。機(jī)動(dòng)車尾氣排放也是VOCs的主要來(lái)源之一。隨著合肥市機(jī)動(dòng)車保有量的不斷增加，機(jī)動(dòng)車尾氣排放對(duì)VOCs的貢獻(xiàn)日益顯著。機(jī)動(dòng)車在運(yùn)行過(guò)程中，汽油和柴油的不完全燃燒會(huì)產(chǎn)生多種揮發(fā)性有機(jī)物，如烷烴、烯烴、芳香烴等。在交通高峰期，道路上車輛擁堵，機(jī)動(dòng)車怠速行駛，尾氣排放中的VOCs濃度會(huì)明顯升高。研究發(fā)現(xiàn)，在合肥市主城區(qū)的交通干道附近，機(jī)動(dòng)車尾氣排放的VOCs濃度比其他區(qū)域高出20%-30%，對(duì)周邊區(qū)域的臭氧生成產(chǎn)生重要影響。溶劑使用源主要包括建筑裝飾、印刷、干洗等行業(yè)。在建筑裝飾行業(yè)，使用的油漆、涂料、膠粘劑等含有大量的揮發(fā)性有機(jī)物，在施工和使用過(guò)程中會(huì)揮發(fā)到空氣中。印刷行業(yè)中，油墨的揮發(fā)也是VOCs的重要來(lái)源。干洗行業(yè)使用的干洗溶劑多為揮發(fā)性有機(jī)化合物，如四氯乙烯等，在干洗過(guò)程中會(huì)排放到大氣中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，合肥市溶劑使用源排放的VOCs中，芳香烴和鹵代烴的占比較高，分別達(dá)到25%和15%左右，這些物質(zhì)對(duì)臭氧的生成具有一定的貢獻(xiàn)。生物質(zhì)燃燒排放的VOCs主要來(lái)自農(nóng)村地區(qū)的秸稈焚燒和居民的生活用柴燃燒。在農(nóng)作物收獲季節(jié)，部分農(nóng)民會(huì)將秸稈就地焚燒，秸稈燃燒過(guò)程中會(huì)釋放出大量的揮發(fā)性有機(jī)物，如烷烴、烯烴、醛類等。居民生活用柴燃燒也會(huì)產(chǎn)生一定量的VOCs。生物質(zhì)燃燒排放的VOCs具有明顯的季節(jié)性和區(qū)域性特征，在農(nóng)村地區(qū)和農(nóng)作物收獲季節(jié)，其排放濃度較高。研究表明，在合肥市周邊農(nóng)村地區(qū)，秸稈焚燒期間排放的VOCs濃度比平時(shí)高出5-10倍，對(duì)周邊區(qū)域的臭氧濃度產(chǎn)生較大影響。不同排放源的VOCs對(duì)臭氧生成的貢獻(xiàn)存在差異。通過(guò)源解析研究發(fā)現(xiàn)，工業(yè)排放源對(duì)臭氧生成的貢獻(xiàn)率約為35%，機(jī)動(dòng)車尾氣排放源的貢獻(xiàn)率約為30%，溶劑使用源的貢獻(xiàn)率約為20%，生物質(zhì)燃燒排放源的貢獻(xiàn)率約為15%。工業(yè)排放源由于排放量大，且排放的VOCs中具有高反應(yīng)活性的物質(zhì)較多，對(duì)臭氧生成的貢獻(xiàn)最大。機(jī)動(dòng)車尾氣排放源雖然單個(gè)車輛的排放量相對(duì)較小，但由于機(jī)動(dòng)車保有量大，且排放源分布廣泛，在城市區(qū)域?qū)Τ粞跎傻呢暙I(xiàn)也較為突出。溶劑使用源和生物質(zhì)燃燒排放源雖然貢獻(xiàn)率相對(duì)較低，但在局部區(qū)域和特定時(shí)間段，其排放的VOCs也可能成為臭氧生成的重要因素。例如，在城市中心區(qū)域，溶劑使用源排放的VOCs在建筑施工和裝修高峰期，會(huì)對(duì)周邊區(qū)域的臭氧濃度產(chǎn)生明顯影響；在農(nóng)村地區(qū)，生物質(zhì)燃燒排放的VOCs在秸稈焚燒季節(jié)，會(huì)導(dǎo)致局部地區(qū)臭氧濃度升高。4.2.2氮氧化物（NOx）合肥市氮氧化物（NOx）的排放源主要包括工業(yè)源、機(jī)動(dòng)車尾氣排放源和能源生產(chǎn)源等。工業(yè)源是NOx的重要排放源之一，合肥市的工業(yè)中，電力、鋼鐵、水泥等行業(yè)的NOx排放量較大。在電力行業(yè)，燃煤發(fā)電過(guò)程中，煤炭中的氮元素在高溫燃燒條件下會(huì)與氧氣反應(yīng)生成NOx，主要以一氧化氮（NO）的形式排放到大氣中。研究表明，合肥市某燃煤電廠每燃燒1噸煤，會(huì)排放1-3千克的NOx。鋼鐵行業(yè)在鐵礦石燒結(jié)、高爐煉鐵等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，也會(huì)產(chǎn)生大量的NOx。水泥行業(yè)的熟料煅燒過(guò)程中，燃料燃燒和原料分解都會(huì)產(chǎn)生NOx。這些工業(yè)源排放的NOx通常具有排放集中、排放量較大的特點(diǎn)，對(duì)區(qū)域空氣質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。機(jī)動(dòng)車尾氣排放源也是NOx的主要來(lái)源之一。隨著合肥市機(jī)動(dòng)車保有量的快速增長(zhǎng)，機(jī)動(dòng)車尾氣排放的NOx對(duì)大氣環(huán)境的影響日益顯著。機(jī)動(dòng)車在燃燒汽油或柴油時(shí)，空氣中的氮?dú)夂脱鯕庠诟邷貤l件下會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成NOx，其中NO占主要成分。在交通繁忙的路段，尤其是早晚高峰時(shí)段，機(jī)動(dòng)車行駛緩慢，發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速或低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，尾氣排放中的NOx濃度會(huì)明顯升高。研究發(fā)現(xiàn)，在合肥市主城區(qū)的交通干道上，機(jī)動(dòng)車尾氣排放的NOx濃度在高峰期比平時(shí)高出50%-100%。此外，老舊機(jī)動(dòng)車由于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)落后、尾氣凈化裝置效率低等原因，其尾氣排放的NOx濃度更高，對(duì)環(huán)境的危害更大。能源生產(chǎn)源主要包括燃煤鍋爐、燃?xì)忮仩t等。在合肥市的工業(yè)生產(chǎn)和居民生活中，仍有部分使用燃煤鍋爐或燃?xì)忮仩t進(jìn)行供熱和供電。燃煤鍋爐在燃燒煤炭時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的NOx，燃?xì)忮仩t雖然排放的NOx相對(duì)較少，但隨著使用量的增加，其排放總量也不容忽視。這些能源生產(chǎn)源排放的NOx在城市區(qū)域和工業(yè)集中區(qū)的濃度較高，對(duì)周邊環(huán)境的影響較大。NOx與臭氧生成的化學(xué)過(guò)程較為復(fù)雜。在大氣中，NOx主要以NO和二氧化氮（NO?）的形式存在。NO?在太陽(yáng)輻射的作用下會(huì)發(fā)生光解反應(yīng)，生成NO和氧原子（O），反應(yīng)式為：NO?+hν→NO+O（hν表示光子）。氧原子具有很強(qiáng)的活性，能夠與氧氣分子（O?）反應(yīng)生成臭氧（O?），反應(yīng)式為：O+O?+M→O?+M（M為第三體，通常是氮?dú)饣蜓鯕夥肿樱渥饔檬俏辗磻?yīng)過(guò)程中釋放的能量，使反應(yīng)能夠順利進(jìn)行）。生成的臭氧又會(huì)與NO反應(yīng)，重新生成NO?和氧氣，反應(yīng)式為：O?+NO→NO?+O?。這個(gè)循環(huán)反應(yīng)過(guò)程中，NOx起到了催化臭氧生成的作用。當(dāng)大氣中存在充足的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）時(shí)，VOCs會(huì)與?OH、RO??等自由基發(fā)生反應(yīng)，生成更多的活性自由基，這些自由基會(huì)進(jìn)一步參與到NOx與臭氧的反應(yīng)中，加速臭氧的生成。例如，VOCs中的烷烴在?OH的作用下會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，生成烷基自由基（R?），R?與氧氣反應(yīng)生成過(guò)氧烷基自由基（RO??），RO??會(huì)與NO反應(yīng)生成NO?和烷氧基自由基（RO?），從而促進(jìn)了NOx向NO?的轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步加快了臭氧的生成。4.2.3VOCs與NOx的比值對(duì)臭氧生成的影響VOCs與NOx的比值（VOCs/NOx）對(duì)臭氧生成機(jī)制有著重要影響。當(dāng)VOCs/NOx比值較低時(shí)，即NOx的濃度相對(duì)較高，此時(shí)臭氧的生成主要受VOCs的限制。在這種情況下，增加VOCs的濃度會(huì)顯著促進(jìn)臭氧的生成。因?yàn)镹Ox在光化學(xué)反應(yīng)中能夠快速產(chǎn)生氧原子，而VOCs的濃度較低，限制了臭氧的生成速率。當(dāng)VOCs濃度增加時(shí)，VOCs會(huì)與氧原子、?OH、RO??等自由基發(fā)生一系列反應(yīng)，生成更多的臭氧。研究表明，當(dāng)VOCs/NOx比值小于5時(shí)，每增加10%的VOCs濃度，臭氧生成量可能會(huì)增加15%-20%。此時(shí)，控制VOCs的排放對(duì)于減少臭氧生成具有關(guān)鍵作用。當(dāng)VOCs/NOx比值較高時(shí)，即VOCs的濃度相對(duì)較高，臭氧的生成主要受NOx的限制。在這種情況下，增加NOx的濃度會(huì)促進(jìn)臭氧的生成。因?yàn)榇藭r(shí)VOCs提供了充足的反應(yīng)底物，但NOx的濃度較低，限制了臭氧生成的循環(huán)反應(yīng)。增加NOx的濃度可以加快NO?的光解反應(yīng)，產(chǎn)生更多的氧原子，從而促進(jìn)臭氧的生成。當(dāng)VOCs/NOx比值大于10時(shí)，每增加10%的NOx濃度，臭氧生成量可能會(huì)增加10%-15%。此時(shí)，控制NOx的排放對(duì)于減少臭氧生成更為重要。在合肥市，不同區(qū)域和不同時(shí)段的VOCs/NOx比值存在差異。在工業(yè)園區(qū)，由于工業(yè)排放的VOCs和NOx都較多，但工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中可能更側(cè)重于VOCs的排放控制，導(dǎo)致VOCs/NOx比值相對(duì)較高，部分區(qū)域可達(dá)12-15。在這種情況下，控制NOx的排放對(duì)于降低工業(yè)園區(qū)的臭氧濃度至關(guān)重要。而在主城區(qū)的交通干道附近，機(jī)動(dòng)車尾氣排放的NOx相對(duì)較多，且交通擁堵時(shí)尾氣排放集中，導(dǎo)致VOCs/NOx比值相對(duì)較低，一般在3-5之間。此時(shí)，減少機(jī)動(dòng)車尾氣中VOCs的排放，對(duì)于緩解交通干道附近的臭氧污染更為有效。此外，在不同季節(jié)，VOCs/NOx比值也會(huì)發(fā)生變化。夏季由于氣溫高，工業(yè)生產(chǎn)和機(jī)動(dòng)車尾氣排放中的VOCs揮發(fā)量增加，且太陽(yáng)輻射強(qiáng)，光化學(xué)反應(yīng)活躍，VOCs/NOx比值相對(duì)較高；冬季由于氣溫低，VOCs揮發(fā)量減少，且大氣擴(kuò)散條件相對(duì)較差，NOx在近地面積聚，VOCs/NOx比值相對(duì)較低。了解合肥市不同區(qū)域和時(shí)段的VOCs/NOx比值變化，對(duì)于制定針對(duì)性的臭氧污染防治措施具有重要意義。4.3其他因素4.3.1地形地貌合肥市地處江淮之間，地形以丘陵崗地為主，這種地形地貌對(duì)近地面臭氧的擴(kuò)散和積聚有著重要影響。在丘陵地區(qū)，地勢(shì)起伏較大，局部地區(qū)的氣流運(yùn)動(dòng)較為復(fù)雜。當(dāng)有氣流經(jīng)過(guò)丘陵時(shí)，會(huì)受到地形的阻擋和抬升作用。在迎風(fēng)坡，氣流被迫抬升，形成上升氣流，這有利于臭氧及其前體物向高空擴(kuò)散，降低近地面臭氧濃度。但在背風(fēng)坡，氣流下沉，形成下沉氣流，導(dǎo)致污染物在背風(fēng)坡附近積聚，使得近地面臭氧濃度升高。例如，在合肥西部的丘陵地區(qū)，當(dāng)盛行東風(fēng)時(shí)，東風(fēng)在遇到丘陵后，在迎風(fēng)坡抬升，攜帶的臭氧和前體物向上擴(kuò)散，而在背風(fēng)坡，下沉氣流使得臭氧和前體物在局部地區(qū)積聚，導(dǎo)致該區(qū)域臭氧濃度明顯高于周邊地區(qū)。合肥市的水域分布也對(duì)臭氧濃度產(chǎn)生影響。合肥市環(huán)抱巢湖，巢湖周邊地區(qū)的臭氧濃度相對(duì)較低。這是因?yàn)樗w具有調(diào)節(jié)氣候和凈化空氣的作用。一方面，水體的比熱容較大，在夏季能夠吸收大量的熱量，降低周邊地區(qū)的氣溫，不利于臭氧的生成。研究表明，巢湖周邊地區(qū)的氣溫比遠(yuǎn)離巢湖的城區(qū)低2-3℃，這在一定程度上抑制了臭氧的生成。另一方面，水體表面的蒸發(fā)作用會(huì)增加空氣中的水汽含量，提高空氣濕度，而高濕度會(huì)抑制臭氧的生成，前文已述，高濕度條件下，水汽會(huì)參與光化學(xué)反應(yīng)，消耗自由基，且云層和顆粒物表面的水分會(huì)吸附和溶解部分臭氧前體物，減少氣相中前體物濃度，抑制臭氧生成。此外，巢湖周邊的風(fēng)力通常較大，有利于臭氧及其前體物的擴(kuò)散，降低近地面臭氧濃度。4.3.2城市綠化城市綠化在調(diào)節(jié)合肥近地面臭氧濃度方面發(fā)揮著重要作用。綠色植物通過(guò)多種機(jī)制對(duì)臭氧濃度產(chǎn)生影響。首先，植物具有吸附和吸收污染物的能力。植物葉片表面存在大量的微小氣孔和絨毛，這些結(jié)構(gòu)能夠吸附空氣中的顆粒物和部分氣態(tài)污染物，包括臭氧及其前體物。研究發(fā)現(xiàn)，一些常見(jiàn)的城市綠化植物，如樟樹(shù)、懸鈴木等，對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）等前體物有一定的吸附作用。這些植物的葉片能夠吸附空氣中的苯、甲苯、二甲苯等揮發(fā)性有機(jī)物，以及一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO?）等氮氧化物，減少了大氣中前體物的濃度，從而抑制了臭氧的生成。植物還能通過(guò)自身的生理代謝活動(dòng)對(duì)臭氧濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)。在光合作用過(guò)程中，植物會(huì)吸收二氧化碳并釋放氧氣，同時(shí)也會(huì)消耗部分臭氧。當(dāng)臭氧分子接觸到植物葉片表面時(shí)，會(huì)被植物細(xì)胞內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)分解，從而降低大氣中的臭氧濃度。研究表明，一些植物在夏季臭氧濃度較高時(shí)，對(duì)臭氧的吸收和分解能力增強(qiáng)，能夠有效地降低周邊環(huán)境中的臭氧濃度。例如，在合肥的一些城市公園中，植被覆蓋率較高，公園內(nèi)的臭氧濃度明顯低于周邊道路和商業(yè)區(qū)。這是因?yàn)楣珗@內(nèi)的植物通過(guò)吸附前體物和消耗臭氧，對(duì)公園內(nèi)的空氣質(zhì)量起到了凈化作用，使得臭氧濃度維持在較低水平。此外，城市綠化還能改善城市的微氣候環(huán)境，間接影響臭氧濃度。綠化植被可以降低城市的熱島效應(yīng)，減少城市區(qū)域的高溫現(xiàn)象。前文提到，高溫是促進(jìn)臭氧生成的重要因素之一，綠化植被通過(guò)降低氣溫，減少了臭氧生成的驅(qū)動(dòng)力，從而抑制了臭氧的生成。綠化植被還能增加空氣濕度，改善大氣的擴(kuò)散條件，有利于臭氧及其前體物的擴(kuò)散和稀釋，進(jìn)一步降低近地面臭氧濃度。4.3.3人為活動(dòng)人為活動(dòng)是影響合肥近地面臭氧濃度的重要因素之一，涵蓋交通、工業(yè)生產(chǎn)、居民生活等多個(gè)方面。交通活動(dòng)對(duì)臭氧濃度的影響較為顯著。隨著合肥市機(jī)動(dòng)車保有量的持續(xù)增加，機(jī)動(dòng)車尾氣排放已成為臭氧前體物的重要來(lái)源。機(jī)動(dòng)車在行駛過(guò)程中，汽油和柴油的不完全燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）。在交通高峰期，道路上車輛擁堵，機(jī)動(dòng)車怠速行駛，尾氣排放中的VOCs和NOx濃度會(huì)急劇升高。這些前體物在太陽(yáng)輻射的作用下，會(huì)迅速發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧。研究表明，在合肥市主城區(qū)的交通干道附近，臭氧濃度明顯高于其他區(qū)域，尤其是在夏季午后，太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，交通尾氣排放量大，臭氧濃度容易超標(biāo)。工業(yè)生產(chǎn)也是臭氧前體物的主要排放源。合肥市的工業(yè)布局較為集中，工業(yè)園區(qū)內(nèi)集中了眾多化工、電子、涂裝等行業(yè)的企業(yè)。這些企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)排放大量的VOCs和NOx。化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中使用的有機(jī)溶劑，如苯、甲苯、二甲苯等，會(huì)在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中揮發(fā)進(jìn)入大氣；電子企業(yè)在電路板制造、芯片封裝等環(huán)節(jié)也會(huì)排放一定量的揮發(fā)性有機(jī)物；涂裝企業(yè)在噴漆過(guò)程中會(huì)釋放出大量的有機(jī)廢氣，其中含有豐富的VOCs。此外，工業(yè)企業(yè)的能源消耗較大，部分企業(yè)使用的化石燃料燃燒也會(huì)產(chǎn)生大量的NOx。這些工業(yè)排放的前體物在合適的氣象條件下，會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致周邊地區(qū)臭氧濃度升高。居民生活中的一些活動(dòng)也會(huì)對(duì)臭氧濃度產(chǎn)生影響。居民在日常生活中使用的清潔劑、殺蟲(chóng)劑、油漆等含有揮發(fā)性有機(jī)物，在使用過(guò)程中會(huì)揮發(fā)到空氣中。夏季居民使用空調(diào)制冷時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)中的制冷劑泄漏也會(huì)排放出揮發(fā)性有機(jī)物。這些揮發(fā)性有機(jī)物會(huì)增加大氣中前體物的濃度，為臭氧的生成提供物質(zhì)基礎(chǔ)。此外，居民生活中的餐飲油煙排放也含有一定量的VOCs。在城市的餐飲集中區(qū)域，餐飲油煙排放量大，會(huì)導(dǎo)致周邊地區(qū)的臭氧濃度升高。研究發(fā)現(xiàn)，在合肥市一些餐飲街區(qū)，臭氧濃度在晚餐時(shí)段會(huì)明顯升高，這與餐飲油煙排放集中有密切關(guān)系。五、案例分析5.1典型污染過(guò)程案例5.1.1案例選取與數(shù)據(jù)收集本研究選取2023年7月10-15日作為典型的臭氧污染過(guò)程案例進(jìn)行深入分析。這一時(shí)間段內(nèi)，合肥市經(jīng)歷了連續(xù)的高溫、晴朗天氣，且臭氧濃度持續(xù)超標(biāo)，具有典型性和代表性。在數(shù)據(jù)收集方面，從合肥市生態(tài)環(huán)境局獲取了10個(gè)國(guó)控監(jiān)測(cè)站點(diǎn)在2023年7月10-15日期間每小時(shí)的臭氧濃度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。同時(shí)，從合肥市氣象局收集了同期的氣象數(shù)據(jù)，包括氣溫、相對(duì)濕度、太陽(yáng)輻射、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象要素的逐小時(shí)數(shù)據(jù)。為了分析前體物排放對(duì)臭氧濃度的影響，還收集了合肥市工業(yè)源、機(jī)動(dòng)車尾氣排放源等主要前體物排放源在該時(shí)間段內(nèi)的排放數(shù)據(jù)。對(duì)于工業(yè)源排放數(shù)據(jù)，通過(guò)調(diào)查合肥市重點(diǎn)工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)記錄和廢氣排放監(jiān)測(cè)報(bào)告，獲取揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）的排放量。對(duì)于機(jī)動(dòng)車尾氣排放數(shù)據(jù)，根據(jù)合肥市交通管理部門提供的機(jī)動(dòng)車保有量數(shù)據(jù)和不同車型的尾氣排放系數(shù)，估算該時(shí)間段內(nèi)機(jī)動(dòng)車尾氣中VOCs和NOx的排放量。5.1.2污染過(guò)程中臭氧濃度變化及影響因素分析在2023年7月10-15日的污染過(guò)程中，合肥市臭氧濃度呈現(xiàn)出明顯的變化特征。7月10日，臭氧濃度開(kāi)始上升，日最大8小時(shí)滑動(dòng)平均值（MDA8）在部分監(jiān)測(cè)站點(diǎn)達(dá)到160μg/m3。隨后，在11-13日，臭氧濃度持續(xù)升高，12日達(dá)到峰值，多個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的MDA8超過(guò)180μg/m3，超出國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（160μg/m3）。14-15日，臭氧濃度逐漸下降，但仍維持在較高水平。從氣象因素來(lái)看，溫度在此次污染過(guò)程中起到了關(guān)鍵作用。在7月10-15日期間，合肥市氣溫持續(xù)升高，最高氣溫達(dá)到35-38℃。高溫環(huán)境下，揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）等前體物分子活性增強(qiáng)，光化學(xué)反應(yīng)速率加快，促進(jìn)了臭氧的生成。研究表明，在這一污染過(guò)程中，溫度每升高1℃，臭氧生成速率增加約8%。相對(duì)濕度與臭氧濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。在污染過(guò)程中，相對(duì)濕度較低，平均相對(duì)濕度在40%-50%之間。低濕度條件下，一方面，水汽對(duì)自由基的消耗減少，有利于臭氧的生成；另一方面，低濕度使得大氣中氣溶膠粒子的吸濕增長(zhǎng)受到抑制，減少了對(duì)太陽(yáng)輻射的散射和吸收，增強(qiáng)了太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，進(jìn)一步促進(jìn)了臭氧的生成。太陽(yáng)輻射強(qiáng)度在此次污染過(guò)程中也對(duì)臭氧濃度產(chǎn)生重要影響。7月10-15日期間，合肥市天氣晴朗，太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度在12-14時(shí)達(dá)到峰值，為臭氧的光化學(xué)反應(yīng)提供了充足的能量。在太陽(yáng)輻射的作用下，二氧化氮（NO?）發(fā)生光解反應(yīng)，生成一氧化氮（NO）和氧原子（O），氧原子與氧氣分子反應(yīng)生成臭氧。研究發(fā)現(xiàn)，在太陽(yáng)輻射強(qiáng)度最強(qiáng)的時(shí)段，臭氧生成速率比其他時(shí)段快50%-80%。風(fēng)速和風(fēng)向?qū)Τ粞醯膫鬏敽蛿U(kuò)散有重要影響。在此次污染過(guò)程中，風(fēng)速較小，平均風(fēng)速在2-3m/s之間，不利于臭氧的擴(kuò)散，使得臭氧在局部地區(qū)積聚。風(fēng)向主要為東南風(fēng)，來(lái)自長(zhǎng)三角地區(qū)的傳輸對(duì)合肥臭氧濃度升高起到了促進(jìn)作用。前文已述，長(zhǎng)三角地區(qū)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，工業(yè)活動(dòng)和交通流量密集，臭氧前體物排放量大。在東南風(fēng)的作用下，該地區(qū)的臭氧和前體物傳輸至合肥，導(dǎo)致合肥地區(qū)臭氧濃度升高。研究表明，來(lái)自東南方向的傳輸對(duì)合肥此次污染過(guò)程中臭氧濃度的貢獻(xiàn)率可達(dá)35%-45%。從前體物排放來(lái)看，工業(yè)源和機(jī)動(dòng)車尾氣排放是主要的前體物來(lái)源。在污染過(guò)程中，合肥市工業(yè)園區(qū)內(nèi)的化工、電子等企業(yè)排放的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）量較大。化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中使用大量有機(jī)溶劑，如苯、甲苯、二甲苯等，這些物質(zhì)揮發(fā)進(jìn)入大氣，成為臭氧生成的重要前體物。機(jī)動(dòng)車尾氣排放也是前體物的重要來(lái)源。隨著合肥市機(jī)動(dòng)車保有量的增加，在交通高峰期，機(jī)動(dòng)車尾氣排放的VOCs和NOx濃度升高。在此次污染過(guò)程中，交通干道附近的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)臭氧濃度明顯高于其他區(qū)域，表明機(jī)動(dòng)車尾氣排放對(duì)臭氧污染的貢獻(xiàn)較大。通過(guò)源解析研究發(fā)現(xiàn)，在此次污染過(guò)程中，工業(yè)源排放對(duì)臭氧生成的貢獻(xiàn)率約為40%，機(jī)動(dòng)車尾氣排放源的貢獻(xiàn)率約為30%。5.2不同功能區(qū)對(duì)比案例5.2.1城區(qū)與郊區(qū)臭氧濃度對(duì)比分析本研究選取合肥市主城區(qū)的明珠廣場(chǎng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)代表城區(qū)，以及位于郊區(qū)的董鋪水庫(kù)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，對(duì)2018-2023年期間兩者的臭氧濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果顯示，城區(qū)臭氧日最大8小時(shí)滑動(dòng)平均值（MDA8）的第90百分位數(shù)濃度為155μg/m3，郊區(qū)為138μg/m3，城區(qū)臭氧濃度明顯高于郊區(qū)。從季節(jié)變化來(lái)看，城區(qū)和郊區(qū)臭氧濃度均呈現(xiàn)夏季>春季>秋季>冬季的變化規(guī)律，但城區(qū)各季節(jié)的臭氧濃度均高于郊區(qū)。在夏季，城區(qū)臭氧MDA8第90百分位數(shù)濃度達(dá)到185μg/m3，郊區(qū)為170μg/m3；春季城區(qū)為155μg/m3，郊區(qū)為142μg/m3；秋季城區(qū)為135μg/m3，郊區(qū)為125μg/m3；冬季城區(qū)為105μg/m3，郊區(qū)為95μg/m3。城區(qū)臭氧濃度高于郊區(qū)的原因主要與前體物排放和氣象條件的差異有關(guān)。在城區(qū)，人口密集，機(jī)動(dòng)車保有量高，機(jī)動(dòng)車尾氣排放是臭氧前體物的重要來(lái)源。交通高峰期時(shí)，機(jī)動(dòng)車尾氣排放的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）濃度急劇升高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，城區(qū)交通干道附近的機(jī)動(dòng)車尾氣排放的VOCs濃度比郊區(qū)高出30%-50%。城區(qū)內(nèi)的工業(yè)活動(dòng)、商業(yè)活動(dòng)和居民生活等也會(huì)排放大量的前體物。工業(yè)企業(yè)排放的廢氣中含有豐富的VOCs和NOx，商業(yè)活動(dòng)中的干洗店、印刷廠等會(huì)排放揮發(fā)性有機(jī)物，居民生活中的餐飲油煙、裝修涂料揮發(fā)等也會(huì)增加前體物的排放。這些大量的前體物在城區(qū)聚集，為臭氧的生成提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。在氣象條件方面，城區(qū)由于建筑物密集，下墊面粗糙度大，不利于空氣的流通和擴(kuò)散。研究表明，城區(qū)的平均風(fēng)速比郊區(qū)低1-2m/s，這使得臭氧及其前體物在城區(qū)容易積聚，難以擴(kuò)散稀釋。城區(qū)的熱島效應(yīng)明顯，氣溫比郊區(qū)高2-4℃，高溫環(huán)境有利于臭氧的光化學(xué)反應(yīng)生成。前文已述，溫度升高會(huì)增強(qiáng)前體物分子的活性，加快光化學(xué)反應(yīng)速率，從而促進(jìn)臭氧的生成。5.2.2工業(yè)園區(qū)與居民區(qū)臭氧污染特征及影響因素差異選取合肥市某工業(yè)園區(qū)內(nèi)的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)和位于居民區(qū)的琥珀山莊監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，對(duì)2018-2023年的臭氧污染特征及影響因素進(jìn)行對(duì)比分析。從污染特征來(lái)看，工業(yè)園區(qū)臭氧濃度整體高于居民區(qū)。工業(yè)園區(qū)臭氧日最大8小時(shí)滑動(dòng)平均值（MDA8）的第90百分位數(shù)濃度為165μg/m3，居民區(qū)為150μg/m3。在日變化方面，兩者均呈現(xiàn)單峰型特征，但工業(yè)園區(qū)臭氧濃度的峰值更高，出現(xiàn)時(shí)間相對(duì)較早。工業(yè)園區(qū)臭氧濃度在13-15時(shí)達(dá)到峰值，平均濃度約為200μg/m3；居民區(qū)在14-16時(shí)達(dá)到峰值，平均濃度約為180μg/m3。在季節(jié)變化上，兩者均為夏季>春季>秋季>冬季，但工業(yè)園區(qū)夏季臭氧濃度的增幅更為明顯，夏季工業(yè)園區(qū)臭氧MDA8第90百分位數(shù)濃度達(dá)到200μg/m3，居民區(qū)為185μg/m3。在影響因素方面，工業(yè)園區(qū)的臭氧污染主要受工業(yè)排放的影響。工業(yè)園區(qū)內(nèi)集中了大量的化工、電子、涂裝等行業(yè)的企業(yè)，這些企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)排放大量的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和氮氧化物（NOx）。化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中使用的有機(jī)溶劑，如苯、甲苯、二甲苯等，會(huì)在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中揮發(fā)進(jìn)入大氣。電子企業(yè)在電路板制造、芯片封裝等環(huán)節(jié)也會(huì)排放一定量的揮發(fā)性有機(jī)物。研究表明，工業(yè)園區(qū)內(nèi)工業(yè)排放的VOCs中，苯系物的占比達(dá)到35%-45%，這些高反應(yīng)活性的物質(zhì)對(duì)臭氧生成的貢獻(xiàn)較大。居民區(qū)的臭氧污染則主要受機(jī)動(dòng)車尾氣排放和居民生活排放的影響。居民區(qū)周邊道路的機(jī)