（环境科学专业论文）瓦里关地面臭氧与一氧化碳浓度变化特征研究.pdf

瓦里关地面臭氧与一氧化碳浓度变化特征研究 a b s t r a c t t oe x p l o r et h em e c h a n i s m sr e s p o n s i b l ef o rf o r m a t i o na n dv a r i a t i o no f0 3a tt h e s u r f a c ei nc l e a na r e aa n dt h ee f f e c to fs o m er e l a t i v eg a so ni t ，t h ev a r i a t i o n c h a r a c t e r i s t i c so ft h es u r f a c e0 3a n dc oc o n c e n t r a t i o no v e rm t w a l i g u a nh a v eb e e n a n a l y z e db a s e do nn e a re i g h ty e a r so fc o n t i n u o u so b s e r v a t i o n so fs u r f a c e0 3a t w a l i g u a na t m o s p h e r i c b a s e l i n eo b s e r v a t o r yf r o ma u g u s t19 9 4t oj u n e2 0 0 2 ， c o m b i n e dw i t ht h ec od a t ai nt h es a m ep e r i o d ，c o m p a r e dt ot h ea n a l y s i so fs u r f a c e 0 3a n dc od a t ao fo t h e rt h r e en e a rh i g he l e v a t i o ng l o b eb a c k g r o u n ds t a t i o n so f n o r t h e r nh e m i s p h e r e t h ec o r r e l a t i o no ft h es u r f a c ec o n c e n t r a t i o no f0 3a n dc oi n t h ef o u rs t a t i o n sh a ss l a ob e e ns t u d i e d t h ev a r i a t i o nc h a r a c t e r i s t i e so ft o t a lo z o n e o v e rw a l i g u a nf r o m19 9 8t o2 0 0 2h a v eb e e na n a l y z e d ，a n dt h ec o r r e l a t i o no ft h e s u r f a c ec o n c e n w a t i o no f0 3a n dt o t a lo z o n eh a sa l s ob e e ns t u d i e d b a s e do nt h e a n a l y s e sm e n t i o n e da b o v e ，t h ef o l l o w i n gm a j o rc o n c l u s i o n sc a nb ed r a w nf r o mt h i s s t u d y ： 1 s i m i l a ra st h eo t h e rt h r e eh i 曲e l e v a t i o ns t a t i o n s ，t h ev a l u eo fs u r f a c e0 3i s a b o u t4 7 7 1o a tw a l i g u a n a n di th a st h et e n d e n c yo fi n c r e a s i n gs l o w l yy e a rb y y e a r t h es u r f a c ec o n c e n t r a t i o no f0 3a tw a l i g u a nh a de x h i b i t e do b v i o u ss e a s o n a l v a r i a t i o n 、衍n 1t h em a x i m u m0 3a p p e a r i n gi ns u m m e r , t h em i n i m u m0 3a p p e a r i n gi n f a l l w i n t e r , w h i l et h eh i g h e s tv a l u e so ft h eo t h e rt h r e es t a t i o n sa p p e a r e di ns p r i n g t h ed a i l yd i f f e r e n c er a n g eo fw a l i g u a ns u r f a c ec o n c e n t r a t i o no f0 3w a sr e l a t i v e l y s m a l l ，w i t ht h ed a i l ym i n i m u ma p p e a r i n ga tn o o na n dt h em a x i m u ma tn i g h ta n d e a r l ym o r n i n g s i m i l a rw i t hi z a f i aa n dm a u n al o as t a t i o n p h o t o c h e m i s t r yr e a c t i v i t y i sn o tt h em a j o rf a c t o ro ft h ei n c r e s eo f0 3c o n c e n t r a t i o n t h ed y n a m i ct r a n s p o r t c o n t r i b u t e sm o r et o0 3v a r i a t i o nt h a nt h ep h o t o c h e m i s t r yr e a c t i v i t y 2 t h ec o n c e n t r a t i o no f c oi s1 3 1 8 7 1 0 一a tw a l i g u a n ，d i f f e r e n tf r o mt h eo t h e r t h r e es t a t i o n s ，a n di th a st h et e n d e n c yo fi n c r e a s i n gs l o w l yy e a rb yy e a r t h e c o n c e n t r a t i o no fc oa tm a u n al o aa n dj u n g f r a u j o c hs t a t i o n sh a st h eo b v i o u s d o w n t r e n d s ，a n dt h ed o w nt e n d e n c yo fi z a f i ai sn o to b v i o u s t h ec oa v e r a g e s e a s o n a lc y c l eh a sn o n s y m m e t r i c a lc h a r a c t e r i s t i ca tw a l i g u a n ，w i t ht h em a x i m u mi n m a r c h ，m i n i m u mi nn o v e m b e r t h em a x i m u mo fc oa tm a u n al o a 、j u n g f r a u j o c h i i a n di z a 矗as t a t i o n sa p p e a r si ns p r i n g ，b u tt h el o wv a l u eo fc o i ns u m m e r 3 t h es u r f a c ec o n c e n t r a t i o n so f0 3c o r r e l a t e d t os o m ee x t e n tw i t ht h e c o n c e n t r a t i o no fc o a tw a l i g u a n ，b u tt h ec o r r e l a t i o nw a sn o tm a r k e d ，s i m i l a ra st h e i z a f t as t a t i o n t h ec o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n ta tm a n n al o ai sh i g h ，b u tt h es u r f a c eo z o n e a n dc oa r ea l m o s ti n c o r r e l a t ea tj u n g 仔a u jo c hs t a t i o n a l t h o u g ht h e f o u ra l p i n e s t a f f o n sa r ea l ll o c a t e di nc l e a na r e a s ，t h em e c h a n i s mo fo z o n ep r o d u c t i o na n d c h a n g ei sn o tt h es a m e 4 t h et o t a lo z o n et h a ta p p e a r sd o w n t r e n dh a so b v i o u sa n n u a la n ds e a s o n a l v a r i a t i o na tw a l i g u a n t h et o t a lo z o n ei sl o wi ns u m m e r , w h i c hk e e p st oa u t u m n ，a n d t h ev a l u eo fo z o n ei sh i g hi nw i n t e ra n ds p r i n g t h ef r e q u e n c yo fl o wt o t a lo z o n ei s 1 1 i 吐e ri ns u m m e r - a u t u m nt h a ni nw i n t e r - s p r i n g t h es u r f a c ec o n c e n t r a t i o n so f0 3 n e g a t i v e l yc o r r e l a t e dt os o m ee x t e n tw i t ht h et o t a l o z o n ea tw a l i g u a n ，b u tt h e c o r r e l a t i o nw a sn o tm a r k e d k e yw o r d s ：s u r f a c eo z o n e ；c a r b o nm o n o x i d e ；t o t a lo z o n e ；c l e a na r e a ；v a r i a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s i i i 学位论文独创性声明 本人郑重声明： 1 、坚持以“求实、创新 的科学精神从事研究工作。 2 、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究 成果。 3 、本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。 4 、本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构 已经发表或撰写过的研究成果。 5 、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示 了谢意。 、， 作者签名：么泓 日 期：必亟：么：三 学位论文使用授权声明 本人完全了解南京信息工程大学有关保留、使用学位论文的规 定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论 文的电子版和纸质版：有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制 并允许论文进入学校图书馆被查阅：有权将学位论文的内容编入有 关数据库进行检索：有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密 的学位论文在解密后适用本规定。 作者虢金菱裂 日 期：墨餐：g ； 南京信息工程大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 臭氧是具有特殊腥臭味的浅蓝色气体，1 8 3 9 年由c e s c h o n b e i n 首先发现，并用希腊 文命名为o z e i n ( 意即臭) 【1 】，后来确定其分子式为0 3 ，三个氧原子呈等腰三角形，共轭 四个电子形成一个离域7 【键。0 3 的氧化性介于原子氧和分子氧之间，是已知最强的氧化剂 之一。大气中约9 0 的臭氧存在于平流层中，只有1 0 存在于对流层1 2 】。平流层臭氧几乎 全部吸收了2 1 0 - - - 2 9 0 n m 波段的紫外辐射( u v c ) ，也吸收了大约9 0 的2 9 0 3 2 0 n m ( u v b ) 的紫外辐射，从而保护地面的生命免遭太阳辐射伤害。但由于人类活动使臭氧层遭到了破 坏和损耗，1 9 8 5 年f a r m a n 发现南极上空山现了臭氧空洞1 3 。平流层的臭氧在减少，但对 流层的臭氧在逐渐增加，对流层的臭氧在大气窗区( 9 6 u m ) 有一很强的红外吸收带，使 对流层臭氧成为一种重要的温室气体，对全球及区域性增暖有及其重要影响【4 】。人类活动 排放的一些前体物( 如n q 、n m h c 、c o ) ，经过光化学反应造成近地面臭氧污染，高浓 度的地面臭氧对人类健康及地表生态系统存在严重危害p 叫。 随着城市化、工业化的不断发展，低层大气的n q 、n m h c 、c o 等臭氧前体物排放 逐年增加【丌，引起地面臭氧浓度相应增加。浓度逐渐增高的臭氧已经成为城市重要大气污 染物之一，但近年来，不仅城市、郊区地表附近的臭氧浓度大幅度增加，而且清洁地区臭 氧浓度有普遍增加的趋势，但臭氧总量却逐渐减低。清洁大气中，地面臭氧的天然来源主 要为平流层注入和光化学反应生成，虽然清洁大气的组成比污染大气简单，浓度亦低，但 天然大气中仍然存在着一系列化学和光化学反应。在自由对流层和较为偏远的( 如海洋的) 大气边界层中，n m h c 和n o ，相对稀少，控制臭氧生成的前体物主要是c o 和c h 4 。c o 是排放量最大的大气污染物之一，也是研究污染物在大气中转化、输送与再分布的重要示 踪物；c o 是0 3 形成的前体物之一，清洁对流层大气中，c o 是o h 自由基最主要的汇， 尽管c o 本身并不是温室效应的直接贡献者，但它与o h 自由基的化学反应控制着其它温 室气体如c 0 2 、c h 4 、0 3 等的浓度分布与变化，进而对全球气候产生重大影响黔1 引。o ，和 c o 之间的化学关系可以直接反映大气样品中由光化学反应生成的臭氧数【1 1 以2 1 。 近地面臭氧的形成和变化是环境科学尤其是大气环境研究的一个前沿课题。为研究区 域大气的本底状况，国家气象局自8 0 年代开始先后建立了上甸子( 1 9 8 3 ) 、临安( 1 9 8 4 ) 、 龙凤山( 1 9 9 0 ) 和瓦里关( 1 9 9 4 ) 四个分别代表中国不同背景大气的本地基准监测站，对 瓦里关地面臭氧与氧化碳浓度变化特征研究 大气中的飘尘、降水化学、混浊度以及温室气体等进行长期连续监测。地面0 3 、c o 及其 臭氧总量是我国大气本底站的重要监测项目。瓦里关是第一个内陆型全球本底站点，1 9 9 4 年才正式投入使用，其数据能代表欧亚大陆的背景值。利用瓦里关多年地面臭氧观测资料， 并结合一氧化碳、臭氧总量数据分析其变化特征，且与北半球其它3 个高海拔站点进行对 比分析，对探讨背景区域地面0 3 特征具有重要意义。 1 2 国内外研究进展 1 2 1 地面臭氧研究进展 国外对地面臭氧的研究开展较早，尤其是对背景地面臭氧的观测，如m a u n al o a 站、 b a r r o w 站、南极站等早在1 9 世纪7 0 年代就开始地面臭氧的观测工作。s a m u e lj 【1 3 1 1 9 9 4 年对 全球多个背景站点的地面臭氧变化进行研究，并对其中4 个站点( m a u n a l o a 站、b a r r o w 站、 s a m o a 站、南极站) 1 6 2 0 年的地面臭氧数据进行分析，结果表明：b a r r o w 站的地面臭氧 存在明显的增加，约每年增加0 6 7 ：- 0 3 ：m a u n al o a 站的浓度虽小，但据2 0 年的观测发现 有明显的增加，每年增加0 3 7 4 - 0 2 6 ，且冬春季增加较多，最大在1 月( 1 0 2 士- 0 7 8 y r ) ，4 月( o ，7 4 ：l - 0 9 9 y r ) ；s a m o a 站无明显的长期趋势，存在准两年振荡；南极站地面臭氧有下降 趋势，每年下降0 6 8 + 0 。2 3 。0 1 廿n a n s 【1 4 1 2 0 0 6 年对全球观测站点的地面臭氧三十年的长期数 据进行分析，结果表明：高纬度站b a r r o w ( 7 0 。n ) 、a l e r t ( 8 2 0 n ) 的臭氧有明显增加，年际增加 为每十年增i j l l 4 8 ；z u g s p i t z e ( 4 8 。n ) 地面臭氧月平均变化大，整体上是增加的，大约每十 年增加1 2 6 + 0 8 ，但后十年增加较小：i z a f i a 、m a c eh e a d 站也明显表明臭氧增加，与 s i m m o n d s 等于2 0 0 4 年得出的结果一致【l 引。日本筑波的长期观测显示对流层臭氧整体上升； m a u n a l o 猫长期增加，对流层臭氧变化在9 、1 0 月份最大，9 、1 0 月份小时值变化显著，当 浓度在2 0 - 3 0 1 0 - 9 范围，臭氧浓度下降，当浓度在4 0 - - - 5 0 、5 0 6 0 1 0 母范围，臭氧浓度 上升；南半球c a p eg r i m 、c a p ep o i n t 站地面臭氧量从1 9 9 0 s 开始增加；s a m o a 站有整体下降 的趋势，而南极站观测记录有下降，有上升，但近年来呈上升趋势。r o x a r m ev i n g a r z a n l l 6 】 对北半球背景臭氧浓度的季节变化特征及变化趋势、原因等进行综述分析，表明：北半球 大部分站点地面臭氧最大值出现在春末夏初，目前的臭氧浓度水平约是1 9 世纪末至2 0 世纪 初观测的两倍。 2 0 世纪4 0 年代我国开始研究大气臭氧，臭氧总量的观测开始于5 0 年代，7 0 年代末加入 2 南京信息工程大学硕士学位论文 了世界气象组织大气臭氧监测网。然而，地面臭氧的观测与研究起步较晚1 1 7 1 汤洁等1 17 j 利用1 9 9 4 年至1 9 9 5 年期间1 0 个月的瓦里关地面臭氧观测结果进行分析，并与 国际上具有相近海拔的站点进行比较，得出初步结果：瓦里关地面臭氧浓度较高，平均值 达4 5 9 p p b v ，存在明显的季节变化，但平均日变化幅度很小，午间前后是一天中最低臭氧浓 度出现频率最高的时段。根据此观测结果推测冬季是全年臭氧浓度较低的季节，春末夏初 是全年臭氧浓度水平较高的季节。颜鹏等【18 】于19 9 4 年开始在瓦里关大气本底基准观象台、 龙凤山区域站、临安大气污染监测站进行为期一年的综合观测，龙风山、临安的地面臭氧 浓度比较相似，有明显的季节变化和日变化，瓦里关在整个观测期间浓度变化趋势比较稳 定。地面臭氧季节性分布具有局地性和全球性特征。3 站的臭氧生成机制不同，龙凤山和临 安，臭氧前体物浓度较高，光化学过程起主要作用。徐晓斌等【19 】把地面0 3 观测资料与气象 条件、n q ( n 0 2 、n o ) 资料结合在一起进行分析，得到不同季节在不同天气条件下的臭 氧变化，阴天臭氧浓度整体上比雨雪天甚至比晴天的高，表明不同的天气条件下臭氧的源 和汇有显著的差别。应用多变量分析法较好地说明了地面0 3 与一些重要气象参数及n o ，的相 互关系，风速和气温是与0 3 浓度最显著相关的两个气象因子。丁国安等【2 0 】对不同季节不同 天气条件下( 晴天、阴天、雨天) ，瓦里关、临安、龙凤山3 个本底站的地面臭氧特点作对 比分析，晴天临安各季节有明显的日变化，春季振幅最大，夏季最小。秋季臭氧浓度最大， 夏季最小。阴天临安各季节的日变化不如晴天规则。龙风山晴天各季日变化较规则，秋季 日较差最大，冬季最小，同时，秋季臭氧浓度最大，冬季浓度最小。阴天冬季和夏季日变 化较规则。瓦里关晴天和阴天都无明显的日变化，夏季臭氧浓度最高。雨天各站的臭氧浓 度都小于阴天。汤洁等【2 l 】初步分析拉萨地区地面臭氧的变化特征，日变化呈单峰型，具有 明显的局地光化学过程生成特征。地面臭氧的高值季节同瓦里关之间存在明显相位差，青 藏高原的不同地区上空低对流层大气臭氧具有不同的季节变化规律。水平地面风速与地面 臭氧浓度呈正相关关系。赵玉成等1 2 2 1 利用1 9 9 5 1 9 9 9 四年的瓦里关地面臭氧浓度数据分析 不同气象因子对其影响，风速增加，地面臭氧浓度也增加。风向为东北偏东风时，臭氧浓 度最高，风向为西南偏西时，臭氧浓度最低。垂直风速、湿度和气压一般都与地面臭氧浓 度往相同方向增加。乜虹等1 2 3 】利用瓦里关1 9 9 4 年8 月至2 0 0 1 年1 2 月的地面臭氧数据分析地面 臭氧的年变化、季节变化及不同天气条件下的日变化特征。刘洁等【2 4 】首次给出上甸子本底 站的地面臭氧变化特征，春末夏初臭氧浓度达到最高，冬季最低，与瓦里关观测结果相同， 但平均值低于瓦里关本底站。日变化规律为：0 6 ：0 0 左右达最低值，1 6 ：0 0 左右达到最高值。 白建辉等 2 5 - 2 7 1 对广东鼎湖山自然保护区内的地面臭氧进行分析研究，结果表明：近地 3 瓦里关地面臭氧与一氧化碳浓度变化特征研究 面0 3 及其前体物n o 、n 0 2 、c o 等都有明显的日变化和季节变化，太阳总辐射和紫外辐 射也有明显的日变化和季节变化。晴天和阴天条件下，在可见光波段辐射因子与地面臭氧 浓度、n o 、n 0 2 浓度及整层大气水汽含量之间存在很好的相关关系。大气中的光化学反应 是决定地面臭氧浓度、n o 、n 0 2 、浓度变化规律的主要原因。0 3 对n o 、n 0 2 的变化最为 敏感，在一定程度上，可以认为n 0 2 n o 的大小基本上反映了光化学反应“效率”的高低 和大气氧化能力的强弱，同时也是光化学二次污染物0 3 形成的指标之一。但在瓦里关、龙 凤山、临安等站0 3 与n o x 没有明显的对应关系【l7 1 。 很多学者对长江三角洲地区的臭氧做了研究，王会祥等【2 8 】在长江三角洲设置6 个具有代 表性的观测点，进行痕量气体的观测，发现该区域臭氧浓度的最高值出现在5 月，即春末夏 初。并指出该地区的痕量污染气体已具有城市型污染的特征。v i n c e n t 等1 2 9 】指出临安近地面 臭氧的增加常常发生在春末夏初，与自由大气向下输送、局地光化学污染和区域尺度的城 市烟羽输送有关。朱彬【3 0 】、胡建林【3 1 】等利用模式分析长三角地面臭氧的形成。郑向东等3 2 】 用臭氧探空仪对临安的臭氧垂直分布做了分析。 王韬等近几年对珠江三角洲f 3 3 l 、长江三角洲【】2 】、瓦里关f 3 4 】等地区的地面臭氧与前体 物进行观测分析，不同区域、不同条件下，臭氧与一氧化碳、氮氧化物的相关关系不一样。 在光化学活跃期，臭氧与一氧化碳、氮氧化物显示强烈的正相关【3 4 】；在珠三角午后的臭氧 与一氧化碳、氮氧化物并不是简单的呈现正相关，臭氧与一氧化碳、氮氧化物在月变化中 呈相反的趋势1 3 3 】；分析瓦里关2 0 0 3 年春末夏初的臭氧与一氧化碳，表明当夏季空气团来 自西部，则两者呈负相关关系，这与在泰山【35 】观测得到的结论相反。 1 2 2 一氧化碳趋势研究 受o h 自由基浓度控制，大气c o 寿命从几星期到几个月不等，因寿命较短而难以在 大气中充分混合与平衡积累，因此全球范围大气c o 本底浓度的时空分布很不均匀，随纬 度、高度和季节有明显变化。国外学者p c n o v e l l ip 扣强】对近几十年来c o 的分布进行分析， 在全球的一些站点中，c o 表现出明显的浓度等级。在北半球高纬的偏远地区会受中纬度 人类活动的影响，南半球会严重受热带生物质燃烧的影响。北半球c o 比南半球浓度大， 在晚冬和早春，北半球高纬c o 较高浓度出现在背景边界层，最低浓度出现在南半球夏季。 1 9 5 0 1 9 8 0 s ，北半球c o 浓度平均以1 2 y r 的增长率增加。1 9 9 1 2 0 0 1 年全球平均 c o 以0 5 2 士0 1 0 p p b y r 的递减率下降。 4 南京信息工程人学硕士学位论文 张仁健等【39 】利用全球二维大气化学模式模拟了c o 、c h 。和o h 自由基等成分自工业 革命到2 0 2 0 年的长期变化。c o 在2 0 世纪9 0 年代前是增长的，而到9 0 年代初观测到c o 的体积分数突然下降。模拟结果表明c o 排放源较少是c o 体积分数下降的主要因子，平 流层臭氧减少是另一个重要因子。周凌唏等【4 0 】分析了瓦里关大气1 9 9 2 2 0 0 2 年c o 的本底 特征，并探讨了与源汇过程的关系。结果表明：瓦里关大气c o 的年平均体积分数与北半 球平均状况基本相符。其长期趋势及增长率波动与北半球平均状况有一定差异。瓦里关大 气c o 体积分数有准周期性季节波动，多年平均季变化呈非对称。赵春生、方圆圆等( 4 h 2 】 利用t e r r a 卫星上搭载的对流层污染测量仪( m o p i t t ) 分析分析c o 的时空分布特征， 着重对东亚地区上空的c o 柱总量变化作研究，和c m d l n o a a 瓦里关站的c o 观测结果 进行对比。瓦里关c o 浓度春季最高，而秋季最低，且在2 0 0 0 2 0 0 4 年内呈上升趋势，增 长率为千分之几的量级。 1 2 3 臭氧总量研究进展 自从1 8 3 9 年德国科学家c e s c h o n b e i n 第一个发现臭氧以来，大气臭氧的研究经历了 1 6 0 多年。从1 9 7 4 年开始的世界范围的大气臭氧总量的系统观测进一步确定，臭氧含量有 明显的地区和季节变化。发现几十年来平流层臭氧含量逐年减少，臭氧总量日趋下降 4 3 4 5 1 。 我国在7 0 年代末，在北京、昆明两地分别建立了d o b s o n 大气臭氧观测站，这两个站都成 为了w m o 全球观测系统的成员。从8 0 年代起，我国科学家先后在兰州、北京、黑龙江 龙风山、浙江临安、山东青岛以及青海瓦里关山等地区，进行了臭氧的观测分析研究。周 秀骥等4 “7 j t - 1 9 9 4 年首先发现在青藏高原上空夏季出现明显的臭氧总量低值区。北京、昆 明【4 s 】、敦煌和丹东等地区臭氧总量也在逐渐减少。韦惠红等【5 0 1 利用卫星观测的t o m s 和s b u v l 9 7 9 2 0 0 3 年资料对我国7 个区域上空的臭氧总量进行分析，结果表明，中国中 高纬地区，东部臭氧总量大于西部。青藏高原、西北高原地区与同纬度的东部地区相比， 臭氧总量在夏季差别大，秋季差别小。四川盆地上空常年维持一个臭氧总量高值中心，臭 氧总量总是高于周围高原地区。张中波等【5 1 】分析了1 9 9 3 2 0 0 3 年瓦里关臭氧总量资料， 结果表明：瓦里关地区大气臭氧总量有明显的下降趋势，存在明显的年际变化和季节变化。 1 3 本研究目的、意义 地面0 3 是重要的温室气体之一，近年来，在北半球大多数大气背景站点的观测中发现 5 瓦里关地面臭氧与一氧化碳浓度变化特征研究 地面0 3 具有上升趋势，0 3 的增加对全球气候变化以及人类健康带来重大影响。在清洁地 区，c o 作为0 3 的重要前体物之一，二者之间的化学关系在一定程度上反映大气样品中由 光化学反应生成的臭氧数。不同的地区，不同的气象条件、地形特征等都会对0 3 的分布与 变化产生不同影响。高海拔地区一般距离城市或大面积人为源较远，受到局地排放源影响 较小，因此高海拔大气环境监测站点采集的大气样品能反映一定区域的大气成分背景特征， 用以研究大气的区域性污染特征和污染物的长距离传输行为。 青海瓦里关中国大气本底基准观象台，是建在亚洲大陆腹地的全球第一个大陆型基准 观象台，是世界气象组织全球大气监测网( g a w ) 中2 4 个基准站之一，严格按照世界气 象组织大气本底监测的规范和标准，在全球基准大气本底条件下开展温室气体、大气臭氧、 气溶胶、太阳辐射、气象和边界层气象、降水化学等方面的观测1 52 l 。本文对瓦里关站较长 时间序列的地面0 3 和c o 分析，并与其它相近高海拔背景站点对比，为更好地研究清洁地 区地面0 3 的形成机理和趋势变化提供依据。 1 4 本文主要研究内容 本研究主要利用中国青海瓦里关站1 9 9 4 8 2 0 0 2 6 的地面0 3 观测资料，并结合c o 、 臭氧总量数据，主要分析瓦里关地面0 3 分布特征以及与c o 的相关关系，并与北半球其它 3 个高海拔站点进行对比分析，探讨清洁地区尤其是瓦里关地面0 3 的产生和变化机制。因 此，本文主要围绕以下几个方面展开研究和阐述： ( 1 ) 瓦里关站地面0 3 、c o 、臭氧总量的观测系统、数据采集、数据质量控制和保证。 ( 2 ) 瓦里关站地面0 3 的年际、季节、日变化等特征分析以及与其它3 站( m a u n al o a 、 j u n g f r a u j o c h 、i z a f i a ) 的对比研究。 ( 3 ) 瓦里关c o 的年际、季2 1 了变化特征分析，与地面0 3 进行相关分析，并与其它3 站进 行对比研究。 ( 4 ) 瓦里关臭氧总量的年际、季节变化等特征分析及其与地面0 3 进行相关分析。 参考文献 1 】王贵勤等编译大气臭氧研究【m 】一匕京：科学出版社，1 9 8 5 2 】2j o sl e l i e v e l d ，f r a n kjd e n t e n t e r w h a tc o n t r o l st r o p o s p h e r i co z o n e ? 【j 】j g e o p h y s r e s ， 2 0 0 0 ，1 0 5 ( 3 ) ：3 5 3 卜3 5 5 1 6 南京信息工程大学硕士学位论文 3 j c f a r m a n ，b g g a r d i n e r & j d s h a n k l i n n a t u r e ，1 9 8 5 ，3 1 5 ：2 0 7 2 1 0 【4 f i s h m a nj ，s o l o m a nsa n dc r u t z e np j o b s e r v a t i o n sa n dt h e o r e t i c a le v i d e n c ei ns u p p o r to f as i g n i f i c a n ti n s i t up h o t o c h e m i c a ls o u r c eo f t r o p o s p h e r i co z o n e j t e l l u s ，1 9 7 9 ，3 1 ： 4 3 2 4 4 6 【5 n a t i o n a la c a d e m yo f s c i e n c e s o z o n ea n do t h e rp h o t o c h e m i c f lo x i d a n t sr e p o r t w a s h i n g t o n ， d c ，1 9 7 7 ， 【6 】6h e c kwwt a y l o roc ，a d a m sr ，e ta 1 a s s e s s m e n to fc r o pl o s sf o r mo z o n e ja i rp o l l u t c o n t r o la s s o e ，1 9 8 2 ，3 2 ：3 5 3 3 5 6 【7 】t e r j eb e ta 1 i m p a c to fi n c r e a s e da n t h r o p o g e n i ce m i s s i o ni na s i ao nt r o p o s p h e r e i co z o n ea n d c l i m a t e j t e l l u s ，1 9 9 6 ，2 3 ：2 5 1 2 5 4 【8 】h o l l o w a yt ，l e v yi ih ，k a s i b h a t l ap g l o b a ld i s t r i b u t i o no fc a r b o nm o n o x i d e j j o u r n a lo f g e o p h y s i c a lr e s e a r c h ，2 0 0 0 ，1 0 5 ( d 1 0 ) ：1 2 1 2 3 1 2 1 4 7 【9 】d a n i e ljs ，s o l o m o ns o nt h ec l i m a t ef o r c i n go fc a r b o nm o n o x i d e j j o u r n a lo f g e o p h y s i c a lr e s e a r c h ，1 9 9 8 ，1 0 3 ( d 1i ) ：1 3 2 4 9 - 1 3 2 6 0 10 t h o m p s o nam ，c i c e r o n erj p o s s i b l ep e r t u r b a t i o n st oa t m o s p h e r i cc o ，c l - h ，a n do h j j o u r n a lo fg e o p h y s i c a lr e s e a r c h ，19 8 6 ，91 ( d10 ) ：10 8 5 3 - 10 8 6 4 11 】p a r r i s h , d d ，t r a i n e r , m ，b u h r ，m p ，e ta 1 ，19 91 c a r b o nm o n o x i d ec o n c e n t r a t i o na n d t h e i rr e l m i o n st oc o n c e n t r a t i o n so ft o t a lr e a c t i v eo x i d i z e dn i t r o g e na tt w or u r a lu s s i t e j ， j o u r n a lo fg e o p h y s i c a lr e s e a r c h9 6 ，9 3 0 9 9 3 2 0 【12 】w a n g , t ，c h e u n g ，v i n c e n tt f ，a n s o n ，m ，e ta 1 ，2 0 01a o z o n ea n dr e l a t e dg a s e o u s p o l l u t a n t si nt h eb o u n d a r yl a y e ro fe a s t e r nc h i n a ：o v e r v i e wo ft h er e c e n tm e a s u r e m e n t sa ta r u r a ls i t e j g e o p h y s i c a lr e s e a r c hl e n e r s2 8 ( 12 ) ：2 3 7 3 2 3 7 6 【13 】s a m u e l j ，o l t m a n s ，h i r a ml e v y l i s u r f a c eo z o n em e a s u r e m e n tf r o mag l o b a ln e t w o r k j a t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n t ，1 9 9 4 ，2 8 ( 1 ) ：9 2 4 1 4 】s j o l t m a n s ，a s l e f o h n ，j m h a m se ta 1 ，l o n g t e r mc h a n g e si nt r o p o s p h e r i co z o n e j a t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n t ，2 0 0 6 ，4 0 ：315 6 3l7 3 【15 】p g s i m m o n d s ，r g d e m e n t , a l m a n n i n ge ta 1 s i g n i f i c a n tg r o w t hi ns u r f a c eo z o n ea t m a c eh e a d ，i r e l a n d ，19 8 7 - 2 0 0 3 j a t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n t ，2 0 0 4 ，38 ：4 7 6 9 4 7 7 8 16 】r o x a r m ev i n g a r z a n ar e v i e wo fs u r f a c eo z o n eb a c k g r o u n dl e v e l sa n dt r e n d s j a t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n t ，2 0 0 4 ，3 8 ：3 4 31 - 3 4 4 2 7 瓦里关地面臭氧与一氧化碳浓度变化特征研究 【1 7 】周秀骥中国地区大气臭氧变化及其对气候环境的影响( ) 【m 】北京：气象出版 社，1 9 9 6 【1 8 】颜鹏，李兴生，罗超等我国地面0 3 、n q 、s 0 2 背景值的观测研究 j 】应用气象学 报，1 9 9 7 ，8 ( 1 ) ：5 3 6 1 【1 9 】徐晓斌，丁国安，李兴生等龙风山大气近地层0 3 浓度变化及与其它因素的关系【j 】气象 学报，19 9 8 ，5 6 ( 5 ) ：5 6 0 5 7 2 【2 0 】丁国安，徐晓斌，罗超等中国大气本底条件下不同地区地面臭氧特征 j 】气象学 报，2 0 0 1 ，5 9 ( 1 ) ：8 8 9 6 2 1 】汤洁，周凌唏，郑向东等拉萨地区夏季地面臭氧的观测和特征分析 j 】气象学 报，2 0 0 2 ，6 0 ( 2 ) ：2 2 1 2 2 8 2 2 】赵玉成，何发祥，乜虹等瓦里关地区气象因子对近地面臭氧浓度影响的分析 j 青海 环境，2 0 0 2 ，12 ( 2 ) ：5 0 5 3 【2 3 】乜虹，牛生杰，王治邦等青藏高原清洁地区近地面层臭氧的特征分析阴干旱气 象，2 0 0 4 ，2 2 ( 1 ) ：1 - 7 2 4 】刘洁，张小玲，张晓春等上甸子本底站地面臭氧变化特征及影响因素【j 】环境科学研 究，2 0 0 6 ，1 9 ( 4 ) ：1 9 - 2 5 【2 5 】白建辉，王明星，j o h ng r a h a m 等鼎湖山地面臭氧、氮氧化物变化特征的分析 j 】环境科 学学报，19 9 9 ，19 ( 3 ) ：2 6 2 2 6 5 【2 6 】白建辉，王明星，j o h ng r a h a m 等鼎湖山地面臭氧、氮氧化物和太阳可见辐射相互关系 的研究【j 环境科学学报，2 0 0 0 ，2 0 ( 2 ) ：1 7 3 17 8 【2 7 白建辉，徐永福，陈辉等鼎湖山森林地区臭氧及其前体物的变化特征和分析 j 气候与 环境研究，2 0 0 3 ，8 ( 3 ) ：3 7 0 ，3 8 0 【2 8 】王会祥，唐孝炎，王木林等长江三角洲痕量气态污染物的时空分布特征 j 】中国科学( d 辑) 2 0 0 3 。3 3 ( 2 ) ：11 4 11 8 2 9 v i n c e n ttfc ，w a n gt o b s e r v a t i o n a ls t u d yo fo z o n ep o l l u t i o na tar u r a ls i t ei nt h e y a n g t z ed e l t ao f c h i n a j a t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n t , 2 0 0 1 ，3 5 ：4 9 4 7 3 9 5 8 3 0 】朱彬，王韬，倪东鸿临安秋季近地层臭氧的形成及其前体物特征【j 】南京气象学院