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摘 要：选取2017年10月23日至11月26日期间武进区的6项污染物及气象数据，对NO2的污染特征进行了分析，并就周末效应对空气质量的影响进行了探讨。结果表明，NO2浓度日变化在工作日与周末呈相反分布状况，各污染物的来源在工作日和周末存在较大差异，具有较明显的周末效应。周末燃料不完全燃烧现象较工作日明显下降，而燃煤源对NO2、PM2.5、PM10等污染物的影响较工作日上升。因此，该站点应重点对偏西方向和偏东方向的机动车尾气进行管控。
关键词：NO2；变化特征；周末效应；相关性分析；武进区
中图分类号 X51 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）22-0124-03
Abstract：Pollutants and meteorological data were used to study the pollution characteristics of NO2 and the influence of weekend effect on air quality. The results showed that the concentration distribution of NO2 was opposite on weekdays and weekends，and the sources of pollutants were different on weekdays and weekends. The weekend effect was obvious. The incomplete combustion of fuel on weekends decreased significantly compared with the weekdays，while the effect of coal combustion on NO2，PM2.5 and PM10 was increased.In addition，the exhaust gas of vehicle in West and East directions should be strictly control.
Key words：NO2；Variation characterisitics；Weekend effect；Correlation analysis；Wujing district
随着我国经济的高速发展，机动车保有量急剧增加，导致机动车尾气问题[1-3]日益凸显，成为了近年来的研究热点，是现阶段我国城市大气污染防治面临的重要工作之一。长三角区域为我国氮氧化物高值区[4]，该区域的机动车保有量[5]是全国最高的区域之一。二氧化氮（NO2）是大气环境中形成二次粒子和臭氧的重要前体物，对PM2.5和臭氧的生成有重要贡献，因此研究NO2的变化特征对空气质量的改善措施制定意义重大。
自Cleveland等[6]于1974年提出“周末效应”概念研究光化学污染以来，已有大量的研究报道[7-11]大气污染物工作日与周末的差异。周末效应的产生，不少学者[12-14]认为，人类规律性的生活方式可能是导致污染物周期性变化的原因。李建东等[15]研究表明，周末与工作日机动车排放的变化是导致北京周末效应的主要原因。通过对污染物周末效应的研究，可以了解人类活动导致的污染源变化引发的污染物浓度变化特征。本文通过对武进区的NO2数据进行分析，并对周末效应的影响做了初步研究，以期间接评估各类污染源对空气质量的影响，从而为大气污染防治提供污染源管控的思路和建议。
1 数据来源
常州市位于长三角中部区域，与上海、南京等距相望。以江苏省常州市武进区国家环境空气评价点武进监测站（北纬31°42′、东经119°56′）作为研究对象，选取该站点2017年10月23日至11月26日的SO2、CO、NO2、O3、PM2.5、PM10、能见度和气象数据进行统计分析，共25个工作日和10个节假日。
2 结果与分析
2.1 工作日与周末污染物浓度的变化情况 从表1可见，6项污染物中NO2浓度在工作日与非工作日变化幅度最大，为26.7%；其次为PM2.5和CO，变化率分别为25.8%和23.3%；SO2变化幅度最小，仅为14.1%。在不考虑气象条件影响的情况下，可认为SO2在工作日和周末的污染来源相对稳定，而NO2的来源存在较大的变化。
从图1可见，工作日与周末的NO2浓度日分布较相似，均为白天低、夜间高，但两者之间由于机动车等的使用情况，NO2的分布也存在较大的差异性。工作日日平均浓度最大值出现在21时，且晚间的峰值浓度大于早晨的峰值浓度，上半夜NO2超标时次更多；而周末日则相反，最大值出现在早高峰7时，下半夜相对易超标，但超标次数明显少于工作日；工作日和周末NO2高浓度分布时间规律性较强，早晚交通高峰均存在NO2升高过程，7点达到早高峰的峰值，但工作日7点后浓度下降速度明显比周末同时段慢；工作日晚高峰浓度上升时间较周末同时段长1h，且上升幅度更大，说明工作日早晚高峰机动车尾气对NO2的影响要大于周末。
2.2 NO2随风场的变化特征 由图2和图3可知，NO2受风速和风向的影响较大，NO2浓度与风速呈负相关关系，其浓度随着风速增大而降低，NO2在风速小于1.4m/s后超标现象明显增加。从风向分布看，偏东方向和偏西方向NO2浓度较高，且在偏西风时易出现高浓度NO2，说明该站点应多关注偏西方向和偏东方向的机动车尾气的管控。
2.3 相关性分析 从表2和表3可知，工作日与周末的污染物之间的相关关系存在较明显的差异，說明工作日与周末的污染来源存在较明显的差异。周末期间，CO与NO2、PM2.5、PM10、SO2、O3和能见度的相关系数较工作日都明显下降，特别是CO与能见度的相关系数变化最大，从工作日的0.52下降到0.046。周末SO2与NO2、PM2.5、PM10和O3相关系数较工作日上升，其中SO2与O3的相关系数（R）从工作日的0.259上升到周末的0.463，说明周末臭氧前体物如NO2等与SO2来源一致性较高，而工作日臭氧前体物来源更广泛。从相关性分析看，周末燃料不完全燃烧现象较工作日明显下降，而燃煤源对NO2、PM2.5、PM10等污染物的影响在周末随着机动车等污染源的贡献下降而上升。NO2与CO的相性关系变化较显著，两者间的消光系数从工作日的0.47下降到周末的0.24；说明工作日机动车较为拥堵，导致怠速情况下燃料不完全燃烧，从而使得NO2与CO相关性较高，而周末机动车拥堵减缓后，两者间的相关性明显下降。 3 结论
（1）从浓度变化情况看，SO2在工作日和周末的污染來源相对稳定，而NO2的来源存在较大的变化。NO2的日平均最大浓度、超标时段在工作日与周末呈相反分布状况；工作日7时后NO2浓度下降速度明显比周末同时段慢，工作日下班晚高峰NO2浓度上升时间较周末同时段要长1h、且升幅更大，说明工作日早晚高峰机动车尾气对NO2的影响要大于周末。
（2）NO2受风速风向的影响较大，其浓度随着风速增大而降低，NO2在风速小于1.4m/s后超标现象明显增加。该站点应加强偏西方向和偏东方向的机动车尾气的管控。
（3）从相关性分析看，周末燃料不完全燃烧现象较工作日明显下降，而燃煤源对NO2、PM2.5、PM10等污染物的影响较工作日上升。工作日机动车较为拥堵，对NO2的贡献较大，而周末机动车对NO2贡献减少，工业源对其贡献增加。
参考文献
[1]廖瀚博，余志，周兵，等.广州市机动车尾气排放特征研究[J].环境科学与技术，2012，35（1）：134-138.
[2]郭宇宏，王自发，康宏，等.机动车尾气排放对城市空气质量的影响研究——以乌鲁木齐市春节前后对比分析[J].环境科学学报，2014，34（5）：1109-1117.
[3]樊守彬，田灵娣，张东旭，等.北京市机动车尾气排放因子研究[J].环境科学，2015（7）：2374-2380.
[4]环境保护部.2017中国环境状况公报[EB/OL].北京：环境保护部，2017[2018-5-31].http：//www.mee.gov.cn/gkml/sthjbgw/qt/201805/t20180531_442212.htm
[5]国家统计局.中国统计年鉴-2017[EB/OL].北京：国家统计局，2017[2017-9-30].http：//www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/2017/indexch.htm.
[6]Cleveland W S，Graedel T E，Kleiner B，et al.Sunday and workday variations in photochemical air pollutants in new jersey and new york.[J].Science，1974，186（4168）：1037-1038.
[7]谢雨竹，潘月鹏，倪长健，等.成都市区夏季大气污染物浓度时空变化特征分析[J].环境科学学报，2015，35（4）：975-983.
[8]沈利娟，王红磊，吕升，等.嘉兴市春季PM、主要污染气体和气溶胶粒径分布的周末效应[J].环境科学，2015，36（12）：4348-4357.
[9]石玉珍，徐永福，王庚辰，等.北京市夏季O3、NOx等污染物"周末效应"研究[J].环境科学，2009，30（10）：2832-2838.
[10]王占山，李云婷，董欣，等.北京城区大气污染物“周末效应”分析[J].中国科学院大学学报，2015，32（6）：843-850.
[11]王俊秀，安俊琳，邵平，等.南京北郊大气臭氧周末效应特征分析[J].环境科学，2017，38（6）：2256-2263.
[12]Lough G C，Schauer J J，Lawson D R.Day-of-week trends in carbonaceous aerosol composition in the urban atmosphere[J].Atmospheric Environment，2006，40（22）：4137-4149.
[13]Jin M，Shepherd J M，King M D.Urban aerosols and their variations with clouds and rainfall：A case study for New York and Houston[J].Journal of Geophysical Research Atmospheres，2005，110（D10），doi：10.1029/2004JD005081.
[14]雷瑜，张小玲，唐宜西，等.北京城区PM2.5及主要污染气体“周末效应”和“假日效应”研究[J].环境科学学报，2015，35（5）：1520-1528.
[15]李建东，铁学熙，曹军骥.城市地区PM2.5周末效应的初步研究[J].地球环境学报，2015，6（4）：224-230.
（责编：张宏民）
关键词：NO2；变化特征；周末效应；相关性分析；武进区
中图分类号 X51 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）22-0124-03
Abstract：Pollutants and meteorological data were used to study the pollution characteristics of NO2 and the influence of weekend effect on air quality. The results showed that the concentration distribution of NO2 was opposite on weekdays and weekends，and the sources of pollutants were different on weekdays and weekends. The weekend effect was obvious. The incomplete combustion of fuel on weekends decreased significantly compared with the weekdays，while the effect of coal combustion on NO2，PM2.5 and PM10 was increased.In addition，the exhaust gas of vehicle in West and East directions should be strictly control.
Key words：NO2；Variation characterisitics；Weekend effect；Correlation analysis；Wujing district
随着我国经济的高速发展，机动车保有量急剧增加，导致机动车尾气问题[1-3]日益凸显，成为了近年来的研究热点，是现阶段我国城市大气污染防治面临的重要工作之一。长三角区域为我国氮氧化物高值区[4]，该区域的机动车保有量[5]是全国最高的区域之一。二氧化氮（NO2）是大气环境中形成二次粒子和臭氧的重要前体物，对PM2.5和臭氧的生成有重要贡献，因此研究NO2的变化特征对空气质量的改善措施制定意义重大。
自Cleveland等[6]于1974年提出“周末效应”概念研究光化学污染以来，已有大量的研究报道[7-11]大气污染物工作日与周末的差异。周末效应的产生，不少学者[12-14]认为，人类规律性的生活方式可能是导致污染物周期性变化的原因。李建东等[15]研究表明，周末与工作日机动车排放的变化是导致北京周末效应的主要原因。通过对污染物周末效应的研究，可以了解人类活动导致的污染源变化引发的污染物浓度变化特征。本文通过对武进区的NO2数据进行分析，并对周末效应的影响做了初步研究，以期间接评估各类污染源对空气质量的影响，从而为大气污染防治提供污染源管控的思路和建议。
1 数据来源
常州市位于长三角中部区域，与上海、南京等距相望。以江苏省常州市武进区国家环境空气评价点武进监测站（北纬31°42′、东经119°56′）作为研究对象，选取该站点2017年10月23日至11月26日的SO2、CO、NO2、O3、PM2.5、PM10、能见度和气象数据进行统计分析，共25个工作日和10个节假日。
2 结果与分析
2.1 工作日与周末污染物浓度的变化情况 从表1可见，6项污染物中NO2浓度在工作日与非工作日变化幅度最大，为26.7%；其次为PM2.5和CO，变化率分别为25.8%和23.3%；SO2变化幅度最小，仅为14.1%。在不考虑气象条件影响的情况下，可认为SO2在工作日和周末的污染来源相对稳定，而NO2的来源存在较大的变化。
从图1可见，工作日与周末的NO2浓度日分布较相似，均为白天低、夜间高，但两者之间由于机动车等的使用情况，NO2的分布也存在较大的差异性。工作日日平均浓度最大值出现在21时，且晚间的峰值浓度大于早晨的峰值浓度，上半夜NO2超标时次更多；而周末日则相反，最大值出现在早高峰7时，下半夜相对易超标，但超标次数明显少于工作日；工作日和周末NO2高浓度分布时间规律性较强，早晚交通高峰均存在NO2升高过程，7点达到早高峰的峰值，但工作日7点后浓度下降速度明显比周末同时段慢；工作日晚高峰浓度上升时间较周末同时段长1h，且上升幅度更大，说明工作日早晚高峰机动车尾气对NO2的影响要大于周末。
2.2 NO2随风场的变化特征 由图2和图3可知，NO2受风速和风向的影响较大，NO2浓度与风速呈负相关关系，其浓度随着风速增大而降低，NO2在风速小于1.4m/s后超标现象明显增加。从风向分布看，偏东方向和偏西方向NO2浓度较高，且在偏西风时易出现高浓度NO2，说明该站点应多关注偏西方向和偏东方向的机动车尾气的管控。
2.3 相关性分析 从表2和表3可知，工作日与周末的污染物之间的相关关系存在较明显的差异，說明工作日与周末的污染来源存在较明显的差异。周末期间，CO与NO2、PM2.5、PM10、SO2、O3和能见度的相关系数较工作日都明显下降，特别是CO与能见度的相关系数变化最大，从工作日的0.52下降到0.046。周末SO2与NO2、PM2.5、PM10和O3相关系数较工作日上升，其中SO2与O3的相关系数（R）从工作日的0.259上升到周末的0.463，说明周末臭氧前体物如NO2等与SO2来源一致性较高，而工作日臭氧前体物来源更广泛。从相关性分析看，周末燃料不完全燃烧现象较工作日明显下降，而燃煤源对NO2、PM2.5、PM10等污染物的影响在周末随着机动车等污染源的贡献下降而上升。NO2与CO的相性关系变化较显著，两者间的消光系数从工作日的0.47下降到周末的0.24；说明工作日机动车较为拥堵，导致怠速情况下燃料不完全燃烧，从而使得NO2与CO相关性较高，而周末机动车拥堵减缓后，两者间的相关性明显下降。 3 结论
（1）从浓度变化情况看，SO2在工作日和周末的污染來源相对稳定，而NO2的来源存在较大的变化。NO2的日平均最大浓度、超标时段在工作日与周末呈相反分布状况；工作日7时后NO2浓度下降速度明显比周末同时段慢，工作日下班晚高峰NO2浓度上升时间较周末同时段要长1h、且升幅更大，说明工作日早晚高峰机动车尾气对NO2的影响要大于周末。
（2）NO2受风速风向的影响较大，其浓度随着风速增大而降低，NO2在风速小于1.4m/s后超标现象明显增加。该站点应加强偏西方向和偏东方向的机动车尾气的管控。
（3）从相关性分析看，周末燃料不完全燃烧现象较工作日明显下降，而燃煤源对NO2、PM2.5、PM10等污染物的影响较工作日上升。工作日机动车较为拥堵，对NO2的贡献较大，而周末机动车对NO2贡献减少，工业源对其贡献增加。
参考文献
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[5]国家统计局.中国统计年鉴-2017[EB/OL].北京：国家统计局，2017[2017-9-30].http：//www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/2017/indexch.htm.
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[11]王俊秀，安俊琳，邵平，等.南京北郊大气臭氧周末效应特征分析[J].环境科学，2017，38（6）：2256-2263.
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[13]Jin M，Shepherd J M，King M D.Urban aerosols and their variations with clouds and rainfall：A case study for New York and Houston[J].Journal of Geophysical Research Atmospheres，2005，110（D10），doi：10.1029/2004JD005081.
[14]雷瑜，张小玲，唐宜西，等.北京城区PM2.5及主要污染气体“周末效应”和“假日效应”研究[J].环境科学学报，2015，35（5）：1520-1528.
[15]李建东，铁学熙，曹军骥.城市地区PM2.5周末效应的初步研究[J].地球环境学报，2015，6（4）：224-230.
（责编：张宏民）