基于无人机观测的塔克拉玛干沙漠反应性气体特征及来源分析

赵竹君，何 清，陆忠奇，范旭雨晨，毕道金，马明杰，孟 露，姜 红

1.中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所，新疆塔克拉玛干沙漠气象国家野外科学观测研究站/中国气象局塔克拉玛干沙漠气象野外科学试验基地/新疆维吾尔自治区沙漠气象与沙尘暴重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830002

2.石河子气象局，新疆 石河子 832000

3.昌吉学院化学与化工学院，新疆 昌吉 831100

4.新疆大学生态与环境学院，新疆 乌鲁木齐 830017

5.新疆大学地理与遥感科学学院，新疆 乌鲁木齐 830017

6.新疆维吾尔自治区气象台，新疆 乌鲁木齐 830002

反应性气体是在低层大气中的寿命小于1 年、具有较强活性的气体[1]，如二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)、氨(NH3)、挥发性有机物(VOCs)等[2].其中，CO 是影响对流层氧化能力的主要因素之一，也是羟基自由基的主要汇[3]，主要来源于含碳有机物的燃烧过程；大气中SO2会引起呼吸系统疾病，诱发支气管炎症，其主要来源为火山排放和人为含硫燃料燃烧过程[4]，并且通过参与光化学反应过程而形成硫酸盐气溶胶；O3在大气中通过与H2O 反应生成羟基自由基，进一步影响大气氧化过程，其一方面来源于对流层和平流层之间的垂直输送过程，另一方面来自对流层中氮氧化物等前体物的光化学反应过程，并且O3浓度变化会进一步影响辐射强迫过程[5]；NO2是光化学反应后产生的二次痕量气体，可直接反映交通情况，长期接触后会引起人体呼吸道感染[6].综上，CO、SO2、NO2、O3等反应性气体对人体健康产生了威胁[7-8]，还可能进一步产生酸雨以及影响辐射强迫过程，对区域气候变化造成长期性影响[9].

无人机观测具有体积小、测量方便、反应时间快的优势，在大气污染监测方面被广泛应用.与传统系留气艇探测系统、高塔观测、飞机探测相比，无人机在操作成本和减少气象条件约束方面有较大优势，为大气反应性气体的垂直分布探究提供了可靠的方法，打破了采集数据时间和空间方面的限制.Guimarães等[10]利用无人机在对亚马逊中部城市O3垂直观测中发现，地表到边界层顶部O3浓度随着高度的升高而增加，O3浓度突变可以判断边界层高度；Li 等[11]也在我国东部地区的O3垂直观测中指出，其垂直变化与气温垂直分布、水平输送有关.因此，基于无人机平台的垂直观测方式给大气污染领域的研究带来了新方法.当前我国经济社会发展速度加快，国家和社会层面对大气污染的重视程度提升，O3、SO2、CO、NO2作为常规监测的大气成分[12]已经被许多学者进行研究，但多集中于重点城市和部分高污染地区，对塔克拉玛干沙漠独特背景环境下的反应性气体研究工作较少，仅限于对O3浓度的研究，但此项工作不能反映沙漠中反应性气体的综合情况[13-14].环境中的反应性气体是由自然过程、天气运输和上层向下运输决定的[15]，基于无人机平台的反应性气体垂直变化分析进一步完善了塔克拉玛干沙漠反应性气体研究.

因此，本研究利用春季(2022 年5 月8-30 日)和夏季(2021 年7 月19-31 日)塔克拉玛干沙漠中心和南缘城市的反应性气体的无人机垂直观测数据，结合HYSPLIT 后项轨迹计算模式，分析了春季和夏季塔克拉玛干沙漠中心和边缘城市的反应性气体体积分数垂直变化特征，进行反应性气体的输送路径分析，以期为沙漠地区反应性气体变化的机理分析提供基础数据，从而更好地服务于沙漠大气污染环境治理工作.

1 数据与方法

1.1 无人机平台

无人机观测平台及相关设备由杭州佐格通信设备有限公司提供，塔中站和民丰站的无人机型号分别为UAV4000 和UAV6000，具体参数内容如表1 所示.无人机大气成分观测平台包含温度、相对湿度、气压传感器的气象要素探测器、超声测风速探测器和Alphasense 的B4 系列电化学气体传感器，具体参数内容如表2 所示.热敏电阻型温度传感器精度为±0.3 ℃；相对湿度传感器精度为±3%；超声测风探测器精度为±0.5 m/s.

表1 无人机一般参数Table 1 General parameters of the unmanned aerial vehicles (UAVs)

表2 B4 系列电化学气体传感器规格参数Table 2 B4 series electrochemical gas sensor specifications

1.2 无人机实验

1.2.1 实验场地

无人机观测实验选址于新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州且末县塔克拉玛干沙漠气象国家野外观测研究站(塔中站，83°34′01″E、39°00′00″N，海拔1 099 m)以及和田地区民丰县气象站(民丰站，82°43′01″E、37°01′00″N，海拔1 409 m).塔中站位于塔克拉玛干沙漠腹地，是世界唯一的深入流动沙漠内部的大气综合观测站，该地区春夏季沙尘天气频发[16].民丰县位于塔克拉玛干沙漠南缘，是沙漠边缘的人口与生产活动的小型聚集区.

1.2.2 实验设计

此次基于无人机平台的反应性气体垂直观测实验为探究不同季节(春季和夏季)塔克拉玛干沙漠中心和边缘城市的反应性气体体积分数垂直变化特征，对比沙漠腹地和边缘的反应性气体垂直变化差异，并进一步探究其来源.春夏季是塔克拉玛干沙漠沙尘天气发生的典型季节，天气气候条件更加独特，可以为干旱区大气环境研究和沙漠地区反应性气体变化机理研究提供基础数据.

反应性气体体积分数夏季观测时间为2021 年7月21-30 日(塔中站)、7 月26-31 日(民丰站)，飞行高度为500 m，观测时刻为08:00、11:00、14:00、17:00、20:00、23:00(北京时间，下同).春季观测时间为2022 年5 月8-23 日(塔中站)、5 月27-29 日(民丰站)，飞行高度为1 000 m，观测时刻为01:00、07:00、10:00、13:00、16:00、19:00、22:00.在无人机观测飞行中，先进行3 min 的地面体积分数观测工作，上升速度为2.5 m/s，最高点处悬停30 s 后返航，避免了无人机螺旋桨运动造成的局部湍流和混合作用影响[17].为了减少无人机在飞行中受到外部环境因素和传感器误差的影响，将原始数据剔除异常数据后形成了5 m 分辨率的反应性气体体积分数垂直数据集.

1.2.3 观测实验和采集数据的科学性分析

无人机上的传感器位置影响了探测精度，通过流畅分析后发现，传感器放置在无人机中心轴以及高度上靠近相对静风区的位置可以减少旋翼气流的扰动[18].此次实验过程中，气象要素探测器和超声风速探测器因质量较轻安装在无人机上部，大气成分探测器安装在下部.

利 用塔中站(2021 年7 月22 日、2022 年5 月20 日)的温度、相对湿度、风速、O3体积分数的地面观测数据与无人机观测数据(起飞观测前3 min 观测的数据为无人机地面观测数据)作验证分析，分别使用均方根误差(RMSE)和Spearman 相关性分析无人机观测数据与地面观测数据之间的偏差.气象要素地面观测的数据与无人机观测的数据之间差异较小(对于温度，二者之间的RMSE 为0.85，R为0.82；对于相对湿度，二者之间的RMSE 为1.12,R为0.78；对于风速，二者之间的RMSE 为0.47,R为0.84).虽然塔中站无人机观测的O3体积分数与地面观测数据存在一定差异(RMSE 为3.76)，但二者具有一致的变化趋势(R为0.68)，每次飞行前都会将无人机观测数据与地面观测的数据自动校对，有效保证了飞行实验观测结果的有效性.目前缺乏SO2、CO、NO2地面观测数据的验证，但是在无人机观测实验之前，杭州佐格通信设备有限公司对其进行了出厂校正工作，其测量精度符合一般观测要求.

（4）放在驾驶台海图桌里的海图都必须全部更改，当前航次所用海图临时通告和预告，NAVTEX 及EGC航行警告必须完全改正。

1.3 HYSPLIT 模式

混合单粒子拉格朗日综合轨迹模式(HYSPLIT)作为当前在大气污染物潜在来源研究领域应用较多的模型[19-23]，其利用了GDAS 气象数据有效模拟了污染物的传输过程.本研究以塔中站和民丰站为受点，模拟了500 m 高度上48 h 后向轨迹.500 m 高度的轨迹可以很好地反映近地面污染源和远距离输送对污染物体积分数的综合影响，旨在分析观测期间反应性气体的来源[24-26].通过Meteinfo 软件模拟了2021 年7 月、2022 年5 月塔中站和民丰站观测时刻的轨迹，产生了173 条轨迹.为了便于分析气团的主要移动路径，利用TrajStat 插件的空间方差法(TSV)，对轨迹分类合并处理，得到不同方向和高度上的典型气团移动路径，进一步进行塔中站和民丰站反应性气体输送路径分析.

2 结果与讨论

2.1 春季和夏季塔中站与民丰站反应性气体体积分数特征

为了探究塔中站和民丰站两地春季和夏季反应性气体体积分数差异，分析了无人机观测的地面CO、SO2、NO2、O3体积分数时间变化序列(见图1).由图1可见，民丰站CO 体积分数整体高于塔中站，春季体积分数明显高于夏季，CO 平均体积分数呈民丰站春季(524.68×10-9)＞民丰站夏季(468.95×10-9)＞塔中站春季(313.42×10-9)＞塔中站夏季(133.64×10-9) 的特征.CO 主要来自人类活动中生物质不完全燃烧过程，民丰县为塔克拉玛干沙漠南缘的小型人口聚集城镇，人为活动程度明显高于塔中站，因此其整体体积分数较高.CO 扩散过程主要受到自然条件的影响，夏季的气象条件比春季更有利于CO 扩散，观测期间CO 体积分数与风速呈负相关(R=-0.235，P＜0.01)，夏季平均风速(2.19 m/s)大于春季(1.62 m/s)，可使CO 在大气中混合更加均匀.另外，夏季辐射较强，因此大气中的羟基自由基浓度更高[24]，CO 消耗速度较春季快，因此夏季CO 体积分数处于较低水平.

图1 塔中站和民丰站春夏季CO、SO2、NO2、O3 体积分数的时间变化序列Fig.1 Time series of CO,SO2,NO2,O3 concentrations in spring and summer at Tazhong station and Minfeng station

同一季节，塔中站与民丰站SO2体积分数差异不大，但民丰站的SO2体积分数日变化更剧烈.夏季SO2体积分数高于春季，SO2平均体积分数呈民丰站夏季(105.22×10-9)＞民丰站春季(69.21×10-9)＞塔中站夏季(65.38×10-9)＞塔中站春季(49.98×10-9) 的特征.观测期间，SO2体积分数与相对湿度呈正相关(R=0.242，P＜0.01)，两地夏季相对湿度大于春季，较好的相对湿度环境有助于SO2的吸湿增长.SO2多来自含硫物质的燃烧过程，而民丰站的人为活动强度明显高于塔中站，可能成为地区SO2体积分数差异的主因.

NO2的体积分数水平呈波动变化特征，在春季和夏季差异较小，塔中站NO2体积分数整体高于民丰站.NO2平均体积分数呈塔中站春季(158.95×10-9)＞塔中站夏季(155.10×10-9)＞民丰站春季(131.58×10-9)＞民丰站夏季(127.23×10-9)的特征.在夏季气温高、光照强的自然条件下，更有利于光化学反应发生，在此过程中NO2驱动O3产生，因此夏季NO2体积分数低于春季[27].NO2多来自汽车尾气和农业机械废气[28]，春、夏两季都是新疆南疆地区经济作物种植、油气运输比较频繁的季节，因此NO2体积分数水平差异较小，呈波动变化.

夏季O3体积分数明显高于春季，这与其他地区有所差异，如新疆北疆O3体积分数多呈春季高、夏季低的特征.可能由于塔中站和民丰站两地存在NOx等前体物，而夏季光照、相对湿度条件为产生O3的光化学反应过程提供了条件[29].观测期间，O3体积分数与温度(R=0.324,P＜0.01)、NO2体积分数(R=0.619，P＜0.01)均呈显著正相关.O3平均体积分数呈塔中站夏季(51.22×10-9)＞民丰站夏季(24.23×10-9)＞塔中站春季(11.90×10-9)＞民丰站春季(11.67×10-9)的特征.春季民丰站和塔中站两地整体O3体积分数水平接近，而夏季塔中站O3体积分数明显高于民丰站.夏季塔中站前体物的体积分数较高，同时也具备良好的光化学反应条件；另外，塔中站夏季O3体积分数明显高于民丰站，还可能受到垂直输送影响，夏季塔中站边界层高度高于民丰站，具备良好的垂直输送条件.

经过上述分析，民丰站春、夏两季以及塔中站春季都出现CO 体积分数较高的现象，可能存在较为严重的大气污染问题，北京市2006-2009 年污染较为严重，其CO 年均浓度达1.58 mg/m3[30].塔中站和民丰站SO2浓度也略高于其他地区，合肥市SO2日浓度最高值和最低值分别为10.92 和6.54 μg/m3[31]，北京市重污染期间SO2浓度为300～400 μg/m3[30].民丰站和塔中站的NO2浓度也高于乌鲁木齐市(49.54 μg/m3)、昌吉市(40.37 μg/m3)[32]，塔中站的NO2体积分数较高可能与塔克拉玛干沙漠腹地的石油开采过程有关.塔中站和民丰站两地的O3体积分数均保持在较低的范围.一方面，无人机观测的反应性气体体积分数为瞬时值，可能高于同时段的小时均值和日均值；另一方面，春夏季为塔克拉玛干沙漠及其周边地区的沙尘季节，大风、沙尘等天气数增多，有利于污染物的远距离输送，导致其体积分数较高.整体而言，民丰站可能在春、夏两季面临着严重的大气污染问题，目前对民丰站的污染研究多集中于沙尘天气，其污染问题也值得关注；塔中站位于沙漠中心，其环境容量比较大，通过大气运动传输后，可以降低污染物的影响.

2.2 春夏季塔中站与民丰站反应性气体垂直廓线

为了更直观地观测反应性气体的垂直分布情况及其随时间的变化，将各次飞行的每层数据进行质量控制后得到了塔中站和民丰站两地反应性气体和气象要素垂直廓线，选择具有代表性的春季塔中站、民丰站反应性气体1 000 m 垂直廓线进行分析.

由图2 和表3 可见，塔中站不同时刻CO 体积分数范围具有差异，CO 体积分数最低值出现在13:00，之后体积分数逐渐呈上升，夜间01:00 CO 体积分数累计到达最高值.07:00-13:00 人为活动逐渐开始增多，至19:00 后人为活动减弱.因CO 来自人为活动过程，并且受到气象因素影响，一般07:00-13:00 逆温现象逐渐消失，虽然日出后人为活动逐渐增强，但此时大气扩散能力比较强；而13:00 至夜间，大气稳定程度增加，大气湿度明显降低，CO 在大气中进一步积累，在夜间达到最大值.而在垂直方向上，除01:00 外，CO 体积分数随高度上升而逐渐增加.01:00 时CO 体积分数垂直廓线在700 m 处出现了最高值区，然后随着高度的升高CO 体积分数逐渐降低.通过与气象因素的对比发现，13:00 后CO 体积分数垂直廓线与相对湿度变化趋势相似，且二者呈正相关(R=0.268，P＜0.01)，因此，相对湿度可能是影响CO垂直分布的原因之一.在不同时刻SO2体积分数变化范围均较小，垂直方向上表现为随高度升高而逐渐减小的趋势.NO2体积分数在不同时刻差异较大，在07:00、13:00、19:00 均较高，而在夜间较低.因NO2来自交通运输过程，因此在白天受排放源影响而表现出较高的体积分数.NO2体积分数在垂直方向上的变化存在波动，但呈随高度的升高而逐渐减小的趋势.随高度的增加，光化学反应条件更好，高层大气的羟基自由基浓度高于近地层，NO2体积分数随光化学反应的发生而略有降低.O3体积分数垂直廓线呈明显的昼夜特征，夜间不具备光化学反应条件，01:00 和23:00 O3体积分数整体较低，23:00 在地面和800 m以上位置出现O3高值区，而中间层O3体积分数较低；07:00 为日出时刻，垂直方向上O3体积分数呈先增加后在500～600 m 高度降低的趋势；13:00 O3体积分数在600 m 以下波动变化，在600 m 以上随着高度升高而增加；19：00 O3体积分数与13:00 变化相似，但较13:00 时增大，600 m 以上随着高度的升高而减少.因此，不同时刻的O3体积分数垂直廓线均在600 m 处发生趋势变化.综上，垂直方向上的昼夜变化可能影响气体反应过程，进一步使反应性气体的垂直方向分布出现昼夜不同的现象.

图2 塔中站反应性气体体积分数1 000 m 垂直廓线Fig.2 Vertical profiles of reactive gas concentrations from surface to1000 m height at Tazhong station

表3 塔中站不同时刻CO、SO2、NO2、O3 体积分数范围Table 3 Concentration ranges of CO,SO2,NO2,O3 concentrations at different time at Tazhong station

由图3 和表4 可见，民丰站不同时刻的CO 体积分数范围具有差异，且整体高于塔中站，夜间高于白天，CO 体积分数随着高度的升高而增大.CO 体积分数与相对湿度的相关系数为0.268(P＜0.01)，在13:00、16:00 和19:00 相对湿度随高度的升高而略有增加，因此，相对湿度对CO 体积分数垂直变化产生影响；而在其他时段CO 体积分数垂直变化可能与多种因素有关.SO2体积分数在垂直方向上波动较大，但在07:00、10:00、22:00 SO2近地面(150 m)以下体积分数较大，而在150 m 以上的高度有逐渐减少的趋势.不同时刻NO2体积分数垂直廓线差异较大，07:00 在300 m 以下高度NO2体积分数明显高于300 m 以上，NO2在地面附近聚集，可能与逆温现象的出现有关，逆温层高度约400～500 m，逆温层下大气稳定程度较高，限制了NO2垂直方向的扩散；10:00 NO2体积分数呈随高度的升高而降低的趋势；13:00 垂直方向上NO2体积分数变化波动较大，整体保持在225×10-9左右；16:00 呈现与07:00 相似的变化趋势，但16:00 整体体积分数较07:00 偏大；19:00 NO2体积分数在300 m以下波动变化，而在300 m 以上则呈随高度的升高呈逐渐增大的趋势；22:00 与10:00 变化趋势相似，但22:00 整体体积分数较10:00 偏大.因此，不同时刻NO2体积分数垂直廓线变化特征存在差异，在300 m左右出现突变，可能与逆温层的出现有关，夜间逆温层多在200～500 m 之间出现.因人为活动产生的NO2在夜间积累，因此夜间其体积分数高于白天.民丰站O3体积分数垂直廓线与塔中站差异明显，其波动性较强，在07:00 和10:00 呈现先降后升的趋势，在13:00、16:00、19:00、22:00 出现先升后降的趋势.反应性气体的垂直变化特征可能受到气象要素和光化学反应过程等多方面的综合影响，夜间逆温层的出现使逆温层下的反应性气体扩散能力降低，可能造成污染物累积；而夜间低空急流的出现可能导致低层大气湍流程度的增加，反应性气体垂直方向变化更加剧烈.

图3 民丰站反应性气体体积分数1 000 m 垂直廓线Fig.3 Vertical profiles of reactive gas concentration from surface to 1000 m height at Minfeng station

表4 民丰站不同时刻CO、SO2、NO2 和O3 体积分数范围Table 4 Concentration ranges of CO,SO2,NO2 and O3 at different time at Minfeng station

2.3 塔中站与民丰站反应性气体输送路径分析

反应性气体的化学性质活泼，在大气中稳定存在的时间较短，受地面排放的影响较大，同时远距离输送对其体积分数也有重要影响.利用Meteoinfo 软件对2021 年7 月、2022 年5 月到达塔中站、民丰站的气流进行聚类和高度分析(见表5)，通过各轨迹气流的来源、占比和高度综合分析两地反应性气体体积分数和变化趋势差异的原因.气流路径和方向表明其经过地区，气流长短反映了气流移动速度快慢[33].

表5 春季和夏季塔中站和民丰站48 h 后向轨迹聚类及高度Table 5 Clustering and heights of 48 h backward trajectories in spring and summer at Tazhong station and Minfeng station

春季(2022 年5 月)气团主要通过4 个不同路径到达塔中站，轨迹1 起源于塔克拉玛干沙漠的东南部地区，途经库尔勒及周围区域，从东南方向到达塔中站.该气团占比为31.81%，移动速度较快，因为经过大量人为活动的地区，并且气团的垂直运动相对较缓，可能携带了较多的反应性气体.轨迹2 起源于天山山脉，从1 500 m 左右高度由北向南向下运动到达塔中站，气团移动速度较慢，该气团占比为22.24%.轨迹3起源于塔克拉玛干内部，占比为20.35%，从西方缓慢移动至塔中站，并且几乎无垂直方向上的运动，气团性质相对稳定.轨迹4 气团占比为25.60%，起源于新疆北疆北部地区，穿越了古尔班通古特沙漠，高度约为2 000 m，从天山峡口进入塔里木盆地后气团高度快速下降，气团移动速度极快.该“东灌”气团途经乌鲁木齐市、托克逊县、焉耆县、库尔勒市等地，受局地排放源影响实现了反应性气体的长距离输送，其占比为57.42%，因此春季塔中站反应性气体大部分可能由“东灌”气流远距离输送而来.

夏季(2021 年7 月)到达塔中站的气团速度较春季明显减弱，且都集中于塔里木盆地内部，高空气流的移动轨迹为由西向东，从1 000 m 左右高度上转向并做下沉运动，从东北方向到达塔中站.这与塔克拉玛干沙漠的独特环流形式相关，高空以西风为主，低空以东风、东北等为主[34].轨迹2 占比为47.50%，起源于1 000 m 左右高度，而轨迹1 和轨迹4 均起源于约2 500 m 高度.4 条轨迹均起源于天山山脉脚下的绿洲带，这一带分布了铁门关市、轮台县、库车市、新和县、阿克苏市等，夏季因旅游和农业生产等人为活动强度较大，贡献了较多的反应性气体.

春季(2022 年5 月)到达民丰站的4 条轨迹相对分散，轨迹1 占比为16.31%，起源于塔克拉玛干沙漠内部，从沙漠中心约800 m 高度向西运动，从西北方向到达民丰县.轨迹2 占比为22.64%，从塔克拉玛干沙漠西北部边缘地带向东运动到达民丰县，这部分气团经过了和田市、于田县等人为活动较大的地区.轨迹3 占比为28.70%，起源于沙漠东南部的且末县，向西南方向运动到达民丰县.轨迹4 占比为32.35%，起源于沙漠中心约1 600 m 高度，有较强的下沉运动过程.综上，轨迹2 和轨迹3 均经过了塔克拉玛干沙漠南缘人为活动相对集中的区域，并且垂直方向运动不明显，可能贡献了较多的反应性气体.

夏季(2021 年7 月) 到达民丰站的4 条轨迹较春季更加集中，均起源于沙漠内部，以来自东北方向的气团为主.沙漠中的人为活动较少，夏季的气流轨迹多起源于沙漠中，没有经过和田市、且末县等人口集中区域，因CO 等反应性气体与人为活动密切相关，导致民丰站夏季反应性气体体积分数小于春季.

3 结论

a)塔中站和民丰站春季、夏季反应性气体体积分数水平存在明显差异，民丰站CO 体积分数整体高于塔中站，且春季CO 体积分数明显高于夏季，可能存在较强的SO2和NO2污染现象.CO 平均体积分数呈民丰站春季(524.68×10-9)＞民丰站夏季(468.95×10-9)＞塔中站春季(313.42×10-9)＞塔中站夏季(133.64×10-9)的特征，且CO 体积分数受风速影响.SO2体积分数在塔中站和民丰站差异较小，夏季SO2体积分数高于春季，呈民丰站夏季(105.22×10-9)＞民丰站春季(69.21×10-9)＞塔中站夏季(65.38×10-9)＞塔中站春季(49.98×10-9)的特征，SO2体积分数与相对湿度变化关系密切.NO2体积分数呈波动变化，春季和夏季差异较小，塔中站整体体积分数水平高于民丰站，呈塔中站春季(158.95×10-9)＞塔中站夏季(155.10×10-9)＞民丰站春季(131.58×10-9)＞民丰站夏季(127.23×10-9)的特征.NO2体积分数主要与光化学反应相关，且与O3体积分数变化相关.塔中站和民丰站存在NOx等前体物，夏季光照、相对湿度条件更有利于NOx转化为O3的光化学反应发生，因此，夏季O3体积分数明显高于春季.O3平均体积分数呈塔中站夏季(51.22×10-9)＞民丰站夏季(24.23×10-9)＞塔中站春季(11.90×10-9)＞民丰站春季(11.67×10-9)的特征.

b)塔中站和民丰站两地反应性气体垂直廓线变化特征显著，CO 体积分数随着高度升高而增大.SO2多呈波动性变化，民丰站SO2体积分数垂直廓线在150 m 处有突变.NO2体积分数白天高于夜间，垂直方向上的变化存在波动，受高层光化学反应影响呈随高度的升高而逐渐变小的趋势，近地面NO2出现累积.O3体积分数垂直廓线呈明显的昼夜特征，塔中站在600 m 处发生O3体积分数突变.

c)春季塔中站反应性气体大部分可能由“东灌”气流远距离输送而来；夏季到达塔中站的气团速度较春季明显减弱，都集中于塔里木盆地内部，主要受到盆地北缘绿洲带人为活动产生的反应性气体的影响.春季到达民丰站的气团分散，其中来自盆地南缘人为活动相对集中区域的气流贡献了较多的反应性气体；夏季到达民丰站的气流较春季更加集中，均起源于沙漠内部，反应性气体体积分数与人为活动密切相关，因此民丰站夏季反应性气体体积分数小于春季.