基于大气成分观测网的山西省近地面O₃体积分数分布特征

来源：环境科学杂志2024年第1期北京时间：

作者：李莹,王淑敏,裴坤宁,闫世明,孙鸿娉,张逢生,高兴艾

单位：山西省气象科学研究所, 中国气象局温室气体及碳中和监测评估中心山西分中心, 太原 030006,山西省气象科学研究所, 中国气象局温室气体及碳中和监测评估中心山西分中心, 太原 030006,山西省气象科学研究所, 中国气象局温室气体及碳中和监测评估中心山西分中心, 太原 030006,山西省气象科学研究所, 中国气象局温室气体及碳中和监测评估中心山西分中心, 太原 030006,山西省人工增雨防雷技术中心, 太原 030006,山西省气象科学研究所, 中国气象局温室气体及碳中和监测评估中心山西分中心, 太原 030006,山西省气象科学研究所, 中国气象局温室气体及碳中和监测评估中心山西分中心, 太原 030006

摘要：利用山西省6个大气成分观测站2019年3月至2020年2月的反应性气体O₃、NO、NO₂和NO_x连续观测资料以及同期气象资料，采用统计分析和后向轨迹分析等方法，对山西近地面O₃体积分数变化特征及影响因素进行了对比研究.结果表明，6个站的O₃体积分数一般在4~9月较高，10月至翌年3月较低，研究期内山西南部的晋城和临汾2站的O₃日最大8h体积分数滑动平均值φ（MDA8O₃）超标最严重，其次是北部的五台山、朔州和大同3站，中部的太原站O₃污染较轻.对比城市站和高山站发现，两类站点的O₃体积分数季节变化虽都表现为：夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季，但前者主要受前体物NO_x光化学反应的影响，后者的NO_x并不是产生高体积分数O₃的主要来源；两类站点的O₃日变化谱型截然相反，城市站O₃小时平均体积分数的峰谷值分别出现在15：00和06：00，而高山站分别出现在20：00和10：00，分别比城市站滞后了约5 h；此外城市站的O₃日振幅明显大于高山站.就城市站而言，相较日照时数、降水量和总云量，气温对O₃体积分数的影响更为显著；白天的NO₂体积分数直接影响O₃的日振幅大小，尽管太原站O₃的光化学生成潜力也较高，由于被高体积分数的NO滴定消耗，O₃体积分数为城市站中最低；各城市站高体积分数的O₃对应低体积分数的NO_x，低NO_x以NO₂为主，高NO_x的贡献则主要来自NO，在较高NO_x体积分数时，O₃基本上完全被消耗.影响全部站点O₃体积分数升高的地面风主要来自东南、南和西南方向，特定的风速条件将导致站点O₃体积分数增加.站点地理位置不同会引起大气污染物输送作用的差异，而来自华北平原和汾渭平原高浓度O₃的水平输送很可能是造成山西各站点O₃体积分数升高的共同原因.

关键词：O3体积分数,前体物NOx,城市站,高山站,气团输送,