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user: 3. 结果与讨论 3.1. 特征分析 3.1.1. 基本状况 研究选取的五个城市中，虽然有的城市子站存在日最大8 h平均值浓度出现超标的情况，但O 3 浓度总体上都不属于高浓度范围。五个城市日最大8 h平均值浓度在30~140 μg/m 3 的范围内波动，浓度波动范围大。在一年当中，高浓度时段出现在春季。滇中坝区两个临近城市昆明、玉溪的O 3 浓度变化趋势和规律具有明显的共性，且各有特点；而海拔不同，地形条件有显著差异的两个城市昆明、保山又在O 3 的高浓度值分布规律上有具有相似性。南北相峙的丽江和景洪，一个在高海拔的高山平甸，一个在低海拔的河谷地带，O 3 浓度季节变化差异显著。 3.1.2. 污染区域特征 2015年和2016年云南省五个城市的O 3 年均浓度值总体不高，滇中三个城市保山、昆明、玉溪2016年较2015年有所升高；西北部的丽江和南部的景洪2016年较2015年浓度值有所降低，西北部略低于中部地区，而高于南部地区，中部地区较其他地区略高。见图2。 图2. 2015~2016年五城市O 3 年平均浓度比较 3.1.3. 污染时间特征 (1) 季节变化特征 从五个城市2015年和2016年的统计数据来看，O 3 浓度变化具有季节特征：总体上，春季的浓度高于夏秋冬的浓度。 其中，景洪和保山的O 3 浓度季节差异显著，保山和景洪的春季O 3 浓度明显高于其他季节，且突破了100 mg/m 3 的浓度值；夏秋两季的浓度值较低。两个城市的O 3 浓度2016年较2015年各个季节的浓度均有所下降。其他三个城市的春季O 3 浓度略高于其他季节。如图3。 玉溪与昆明在地理位置上相距较近，地形条件相似，其O 3 浓度的季节变化规律基本一致；区别是昆明的O 3 浓度季节变化幅度高于玉溪，玉溪的O 3 浓度四季变化较昆明要小得多。图3中以柱状显示的O 3 浓度递减比较缓慢，说明其季节浓度差异较小，波动不大；若合并其他五项空气质量指标，总体上，玉溪的空气质量亦优于昆明。两个城市的O 3 浓度季节差异2016年较2015年有增大的趋势，其中昆明比较突出，2016年春季的O 3 浓度值突破100 μg/m 3 。 丽江的O 3 浓度季节变化也比较小，但其O 3 浓度的低值出现在夏季(2016年)和秋季(2015年)。其O 3 浓度2016年较2015年没有发生明显变化，都处在一个较低的浓度区间。 (2) 月份变化特征 考察五个城市连续两年的O 3 浓度月份变化情况，其总体变化具有共性，即年初高，年末低。这一特征连续两年重复出现。一年中，O 3 浓度峰值集中出现在3月和4月间(昆明和玉溪在4、5月间出现峰值)，低浓度值则多出现在8月和10月间。见图4。 五个城市的O 3 月平均浓度变化还有地域上的相似性。五个城市从地域分布上大致可以划分为滇西山地城市保山和丽江，滇中坝区城市昆明和玉溪以及滇南河谷城市景洪。从城市近两年的O 3 月平均浓度变化的曲线可以看出，滇西、滇中和滇南的城市浓度变化各有特点，处于相近区域位置的城市O 3 月平均浓度变化的趋势和规律是非常相似的，其变化规律趋同。见图5。 图3. 2015~2016年五个城市O 3 季平均浓度变化特征 图4. 2015~2016年五城市O 3 浓度逐月变化趋势 图5. 2015~2016年五城市O 3 月平均浓度变化特征 (3) O 3 高浓度季节的1小时平均浓度变化特征 春季是五个高原城市的O 3 浓度最高的季节，本文采用玉溪市三个子站2015年5月7日和2016年5月10日的监测结果分析小时浓度变化规律。见图6。 玉溪市城区三个站点5月份的小时浓度变化规律相似。从0：00开始浓度逐渐降低，至6:00~7:00左右达到最低点后开始反转，浓度逐渐升高，至14:00~15:00间达到最高值后再次反转，然后逐渐下降。次日重新开始近似此规律的浓度变化。参见图6。 3.1.4. O 3 浓度变化趋势分析 统计五个城市2015年和2016年O 3 浓度日最大8小时平均浓度达到二级天数的情况，将两年的二级天数做比较分析。如图7。 2015年~2016年，昆明、玉溪和保山的O 3 浓度达二级的天数增加，其中昆明增加40天，增幅57.1%；玉溪增加38天，增幅146.2%；保山增加12天，增幅9.9%。其他站点均呈下降趋势，为负增长，其中丽江减少20天，缩减−35.7%；景洪减少51天，缩减50.0%。以上数据表明，滇中纬度带，O 3 污染呈上升 趋势；滇西北维持在比较好的状况；滇南城市O 3 污染呈下降趋势。如表1。 3.1.5. O 3 浓度变化与NO x 相关性分析 取玉溪市文体中心站点2015年和2016年O 3 浓度较高的5月份来看，从5月份O 3 小时浓度与NO x 小时浓度变化的情况考察，可以看出：O 3 和NO x 浓度成比较明显的负相关；变化规律有共性：在一天内，随着时间的推移，昼夜的转换，太阳辐射由弱到强，而后又由强转弱，从而影响大气光化学反应在早晨和夜晚比较微弱而午后比较活跃，由此导致大气中O 3 浓度在午后迅速升高并达到峰值，相反地NO x 浓度在午后达到最低值；傍晚以后，太阳辐射减弱，NO x 不断累积并消耗O 3 ，O 3 浓度在夜间不断降低，在次日太阳辐射能量开始迅速攀升的12:00以前达到最低值，而NO x 则在夜间不断积累，在次日太阳辐射能量激活光化学反应开始以前达到最高值。如图8。 图6. 2015~2016年玉溪市中心城区三个空气自动监测子站在O 3 高浓度季节的1小时平均浓度变化 3.1.6. O 3 浓度变化与气象因素相关性分析 制约近地面O 3 浓度的因素有很多，其中气象条件直接影响大气中的光化学反应和O 3 的输送和扩散，从而影响O 3 浓度，此次选取了玉溪市2016年3月份，即春季大风季节来研究。用O 3 浓度、气温、相对湿度和风速的监测结果进行回归计算分析。(显著性)结果见图9。 O 3 小时浓度与温度、湿度有较好的相关性，相关系数分别为0.67和0.55；与风速为中等相关，相关系数为0.40。因此，O 3 小时浓度与温度、湿度及风速都有一定的相关性。其中，O 3 小时浓度与温度、风速成正相关，与湿度成负相关。O 3 小时浓度与温度、风速成正相关，不仅说明O 3 浓度变化与太阳辐射强度有相似的变化规律，同时也说明影响O 3 浓度变化的因素比较复杂，除了太阳辐射强度有直接影响外，风速增大而浓度升高说明外源输送对本地O 3 浓度增加也有贡献。参见图9。 图7. 2015~2016年五个城市O 3 浓度二级天数变化趋势 Table 1 In 2015-2016， variations list of number of days for ozone concentration level two in five citie 项目 丽江 昆明 玉溪 保山 景洪 2015年 O 3 浓度达二级天数 56 70 26 121 102 二级天数全年占比% 15.3 19.2 7.1 33.2 27.9 O 3 浓度超标天数 0 0 0 0 0 超标天数全年占比% 0 0 0 0 0 2016年 O 3 浓度达二级天数 36 110 64 133 51 二级天数全年占比% 9.8 30.1 17.5 36.3 13.9 O 3 浓度超标天数 0 3 0 4 1 超标天数全年占比% 0 0.8 0 1.1 0.3 两年比较 二级天数变化 −20 40 38 12 -51 超标天数变化 0 3 0 4 1 表1. 2015~2016年五个城市O 3 二级天数变化情况一览表 图8. 红塔文体中心空气自动监测子站O 3 和NO x 小时浓度变化 图9. O 3 浓度与温度(T/℃)、湿度(RH%)和风速(V/m∙s −1 )的拟合计算结果 云南地处云贵高原，海拔高，热量差异大，紫外线强烈。太阳辐射对大气中的NO x 在光照条件下发生的光化学反影响不可忽略。研究发现 [ 1 ] ，云南省的太阳辐射年总量经在向分布和季节分布上差异大。在经向分布上，西部大于东部，东部为3400~3800 MJ/m 2 ，西部为5000~6000 MJ/m 2 。在季节分布上，云南省近年来的月平均的月总辐射量分布曲线呈单峰型并有春大秋小的特征，4月份出现全年最大值，为572.74 MJ/m，5月份下降稍小，6月份下降幅度最大，6~8月维持在470 MJ/m左右，9~11月份缓慢下降，下降至11月份为全年最低值，为385.47 MJ/m，12月份到次年4月份为递增过程。干季、雨季太阳总辐射占全年的50.88%。这一季节规律与本次研究的五个城市O 3 浓度月份、季节变化规律具一致。 3.2. O 3 产源分析 工业产源 研究表明 [ 2 ] ，云南省工业企业NO x 排放主要集中在黑色金属冶炼和压延加工、石油加工、炼焦等行业；其中，非金属矿物制品、电力热力生产及供应、化学原料及化学制品制造业三个行业NO x 排放的总量占重点调查工业企业排放量的82.5%。从地域分布上看，曲靖、昆明、红河、玉溪的排放居前四位，且这四个地区的机动车排放的NO x 对排放总量有较大贡献。保山NO x 排放的总量远低于玉溪和昆明。景洪、丽江的工业基础相对落后，工业企业不是主要的NO x 污染贡献者。 大气中的NO x 在光照条件下发生光化学反应，生成O( 3 P)，从而与O 2 生成O 3 ，故大气中的NO x 浓度对O 3 有直接的影响。另外，大气中O 3 浓度还受除NO x 以外的因素所影响，如VOCs也对环境空气中的O 3 浓度有显著影响 [ 3 ] ；且NO x 对O 3 的影响不一定在所有条件下都表现为正相关 [ 3 ] 。但从目前掌握的监测数据来看，高原坝区城市，NO x 对O 3 的影响主要表现为正相关，区内近地环境空气中的NO x 对O 3 浓度影响明显，所以区内NO x 排放源是O 3 浓度变化的主要诱因。 在城市区域中，VOCs的主要来源是机动车尾气源，煤炭燃烧源，工艺过程源、植物排放源、溶剂使用源、汽油挥发源等。其中玉溪市VOCs贡献中 [ 4 ] ，机动车尾气源占36.89%，煤炭燃烧源占14.32%，工艺过程源10.74%，植物排放源、溶剂使用源、汽油挥发源等占约28%。 此外，风速与O 3 浓度的正相关性，表明在气象条件的影响下，区域外源污染的输入对O 3 浓度也有贡献。 考查丽江、昆明、玉溪、保山和景洪五地近两年的森林覆盖率特征并与当地O 3 浓度做比较，森林覆盖率分布滇南高于滇西北、滇西北高于滇西，滇西高于滇中。森林覆盖率较高的丽江、景洪，其O 3 浓度与森林覆盖率相对较低的昆明相比O 3 浓度值总体上无显著差别。如表2和图10。