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【摘要】：本文主要对西安市2013年4-6月及2014年4-6月份的大气中O3污染状况进行分析，运用数理统计学的方法分析了O3浓度的分布规律，绘制了西安市春季主城区的O3污染物浓度等值线分布图，说明了春季西安市东南部地区的O3污染整体要轻于西北部地区。
【关键词】：春季;污染现状;分析
近年来，城市大气环境质量问题越来越受到人们的关注，逐渐成为了衡量城市综合实力的一项重要内容。本文主要针对近两年西安市春季O3污染的现状分析，运用数理统计学的方法分析O3污染物浓度的分布规律，并采用环境空气质量指数（即AQI）等进行综合分析比较。
1.研究方法
1.1 研究区概况
西安（34°16′N，108°54′E）位于关中平原腹地，属于温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，气候温和，雨量适中。春季温暖、干燥、多风;夏季炎热多雨，多雷雨大风天气;秋季凉爽，气温速降，秋淋明显;冬季寒冷，多雾、少雨雪。主导风向为东北风，第二主导风向为西南风。平均风速较低，静风频率比较高，不利于污染物的扩散。
1.2 采样点分布
采样点共计13个，分布于西安市的各个区域，其中9个采样点分布在主城区。此外，长安区、临潼区、阎良区、草滩各设一个采样点。
1.3 采样仪器
臭氧监测仪器为：49i型紫外光度法臭氧（O3）分析仪;二氧化硫监测仪器为：43i型脉冲紫外荧光法二氧化硫（SO2）分析仪;二氧化氮监测仪器为：42i型化学发光法二氧化氮（NO2）分析仪;一氧化碳监测仪器为：48i型气体滤波相关红外吸收法一氧化碳（CO）分析仪。对监测所得数据按照仪器规范进行了质量控制，剔除了无效数据。所有仪器均符合国家相关标准要求，定期进行了仪器校准，以确保数据准确有效。
1.4 数据采集及分析方法
对2013年4-6月和2014年4-6月期间进行收集整理，运用数理统计学的方法分析O3污染物浓度的分布规律，通过计算并运用surfer、Origin软件绘图等方式对西安市春季O3污染现状进行分析。
2.大气污染现状分析
2.1 西安市O3的时空分布特征
2014年春季西安臭氧污染改善非常的明显，远低于2013年同期水平，达到国家一级标准[1]。可能与节能减排措施、能源结构改造措施、汽车尾气的治理等措施以及温度等气象条件变化关系比较密切。西安市东南部地区的O3污染要轻于西北部地区，这与西安市的人口、工业区以及车流量的分布基本吻合。在西安整体污染情况有所改善的情况下，城北的污染加重更应该引起人们的警觉。
2.2 O3浓度时间序列分析
2014年4-6月O3的浓度随时间呈现递增趋势，6月O3污染尤其严重，已成为主要污染物。近两年O3的浓度变化趋势基本一致，可能和温度等气象条件的变化相关性较大，时间性明显。2014年4-6月O3污染较2013年同期明显改善，总体污染水平明显低于2013年同期。尽管对于不同地区和不同大气环境下，控制O3浓度变化的前体物有所不同，但主要的前体物一般可以分为：NOx、VOCs、CO和CH4四类[2-3]。其中，CO和CH4是远离工业污染的农村地区影响大气O3的最主要的前体物;由于城市和工业地区NOx和VOCs的人为源较多，所以其浓度较高，是控制O3浓度的重要前体物。西安市的目前的大气污染是机动车尾气与燃煤排放的复合型污染，所以氮氧化物和VOCs的排放量比较大，此外气象条件是影响对流层O3的最主要因素之一，是造成近地面O3浓度昼夜变化、日际变化、季节变化、年际变化的根本原因。
2.3 O3小时浓度变化规律
从O3的日变化来看，最大值可以出现在一天中的任何时刻，但中午至午后之间出现的频率最大，日落至午夜之间的频率最小;O3最小值一般出现在黎明日出前。另外，污染地区大气的O3与人类活动有很大关系，近地面O3是光化学烟雾的首要污染物，占光化学反应产物的85%以上。光化学烟雾在白天生成，傍晚消失，污染高峰一般出现在中午至午后[4-5]。
近两年春季每个月O3小时浓度变化规律比较一致，特点比较明显，为明显的单峰分布，白天浓度高于晚间浓度，浓度峰值出现在下午温度较高和日照较强烈的时段。与O3浓度时间序列一致，4-6月显现递增趋势。同时可以看出除了2014年6月份小时浓度峰值高于2013年同期，其余时段2014年都要低于2013年同期，所以2014年春季O3平均浓度要低于2013年同期。
O3同氮氧化物（NOx=NO2+NO）之间的光化学反应方程式如下[10]
NO2+hv→NO+O（3p） （1）
O（3p）+O2+M→O3+M （2）
O+O3→NO2+O2 （3）
式中M是中性第三体，其作用是维持反应过程的动量和能量守恒，可由氮气、氧气等分子充当。上述三个反应为一个快速循环过程，该过程的反应平衡主要依赖于紫外线强度和NOx的浓度，因此，O3白天浓度高于晚间浓度，浓度峰值出现在下午温度较高和日照较强烈的时段。当没有光照时，（3）为主导反应，这是造成夜间O3浓度较低的一个主要原因。
【关键词】：春季;污染现状;分析
近年来，城市大气环境质量问题越来越受到人们的关注，逐渐成为了衡量城市综合实力的一项重要内容。本文主要针对近两年西安市春季O3污染的现状分析，运用数理统计学的方法分析O3污染物浓度的分布规律，并采用环境空气质量指数（即AQI）等进行综合分析比较。
1.研究方法
1.1 研究区概况
西安（34°16′N，108°54′E）位于关中平原腹地，属于温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，气候温和，雨量适中。春季温暖、干燥、多风;夏季炎热多雨，多雷雨大风天气;秋季凉爽，气温速降，秋淋明显;冬季寒冷，多雾、少雨雪。主导风向为东北风，第二主导风向为西南风。平均风速较低，静风频率比较高，不利于污染物的扩散。
1.2 采样点分布
采样点共计13个，分布于西安市的各个区域，其中9个采样点分布在主城区。此外，长安区、临潼区、阎良区、草滩各设一个采样点。
1.3 采样仪器
臭氧监测仪器为：49i型紫外光度法臭氧（O3）分析仪;二氧化硫监测仪器为：43i型脉冲紫外荧光法二氧化硫（SO2）分析仪;二氧化氮监测仪器为：42i型化学发光法二氧化氮（NO2）分析仪;一氧化碳监测仪器为：48i型气体滤波相关红外吸收法一氧化碳（CO）分析仪。对监测所得数据按照仪器规范进行了质量控制，剔除了无效数据。所有仪器均符合国家相关标准要求，定期进行了仪器校准，以确保数据准确有效。
1.4 数据采集及分析方法
对2013年4-6月和2014年4-6月期间进行收集整理，运用数理统计学的方法分析O3污染物浓度的分布规律，通过计算并运用surfer、Origin软件绘图等方式对西安市春季O3污染现状进行分析。
2.大气污染现状分析
2.1 西安市O3的时空分布特征
2014年春季西安臭氧污染改善非常的明显，远低于2013年同期水平，达到国家一级标准[1]。可能与节能减排措施、能源结构改造措施、汽车尾气的治理等措施以及温度等气象条件变化关系比较密切。西安市东南部地区的O3污染要轻于西北部地区，这与西安市的人口、工业区以及车流量的分布基本吻合。在西安整体污染情况有所改善的情况下，城北的污染加重更应该引起人们的警觉。
2.2 O3浓度时间序列分析
2014年4-6月O3的浓度随时间呈现递增趋势，6月O3污染尤其严重，已成为主要污染物。近两年O3的浓度变化趋势基本一致，可能和温度等气象条件的变化相关性较大，时间性明显。2014年4-6月O3污染较2013年同期明显改善，总体污染水平明显低于2013年同期。尽管对于不同地区和不同大气环境下，控制O3浓度变化的前体物有所不同，但主要的前体物一般可以分为：NOx、VOCs、CO和CH4四类[2-3]。其中，CO和CH4是远离工业污染的农村地区影响大气O3的最主要的前体物;由于城市和工业地区NOx和VOCs的人为源较多，所以其浓度较高，是控制O3浓度的重要前体物。西安市的目前的大气污染是机动车尾气与燃煤排放的复合型污染，所以氮氧化物和VOCs的排放量比较大，此外气象条件是影响对流层O3的最主要因素之一，是造成近地面O3浓度昼夜变化、日际变化、季节变化、年际变化的根本原因。
2.3 O3小时浓度变化规律
从O3的日变化来看，最大值可以出现在一天中的任何时刻，但中午至午后之间出现的频率最大，日落至午夜之间的频率最小;O3最小值一般出现在黎明日出前。另外，污染地区大气的O3与人类活动有很大关系，近地面O3是光化学烟雾的首要污染物，占光化学反应产物的85%以上。光化学烟雾在白天生成，傍晚消失，污染高峰一般出现在中午至午后[4-5]。
近两年春季每个月O3小时浓度变化规律比较一致，特点比较明显，为明显的单峰分布，白天浓度高于晚间浓度，浓度峰值出现在下午温度较高和日照较强烈的时段。与O3浓度时间序列一致，4-6月显现递增趋势。同时可以看出除了2014年6月份小时浓度峰值高于2013年同期，其余时段2014年都要低于2013年同期，所以2014年春季O3平均浓度要低于2013年同期。
O3同氮氧化物（NOx=NO2+NO）之间的光化学反应方程式如下[10]
NO2+hv→NO+O（3p） （1）
O（3p）+O2+M→O3+M （2）
O+O3→NO2+O2 （3）
式中M是中性第三体，其作用是维持反应过程的动量和能量守恒，可由氮气、氧气等分子充当。上述三个反应为一个快速循环过程，该过程的反应平衡主要依赖于紫外线强度和NOx的浓度，因此，O3白天浓度高于晚间浓度，浓度峰值出现在下午温度较高和日照较强烈的时段。当没有光照时，（3）为主导反应，这是造成夜间O3浓度较低的一个主要原因。