京津冀地区AOD和PM_(2.5)质量浓度的特征及相关性分析

为了探讨京津冀地区AOD和PM_(2.5)的变化特征及其相关性对NASA MODIS气溶胶光学厚度产品与京津冀地区PM_(2.5)质量浓度进行了比较分析。结果表明,AOD和PM_(2.5)均有明显的时间和空间分布特征且二者变化特征一致:张家口、承德、秦皇岛是观测期间2014年11月—2015年3月污染最轻的3个城市;京津冀南部AOD值和PM_(2.5)质量浓度明显高于北部。通过各市AOD和PM_(2.5)质量浓度的相关性分析,其最优模型均是非线性模型。根据各市最优模型得到的决定系数,邢台市、衡水市和石家庄市AOD和PM_(2.5)质量浓度具有比较好的相关性,北京市和天津市的相关性相对较差。     

基于混合效应模型的京津冀地区PM2.5数值模拟

采用2017年京津冀地区中分辨率成像光谱仪提供的3km气溶胶光学厚度(AOD)和气象数据,分别在有无气象因子作为自变量的情况下对PM_(2.5)与AOD的关系进行解释。比较基于空间、时间及时空的78种混合效应模型的模拟效果,并利用十折交叉模型进行验证。经相关系数、拟合程度和模型误差对比,最终确定将气温、相对湿度、风速和气压4种气象因子作为影响因子的基于时空的混合效应模型效果最佳。利用该模型估算2017年京津冀地区的PM_(2.5)监测值,结果表明,PM_(2.5)监测值与模拟值的R~2为0.90(经十折交叉模型校正后为0.81),均方根误差、平均绝对误差分别为13.44、10.12μg/m~3,模型的拟合精度较高。同时研究表明,整体来说,京津冀地区呈现南高北低、平原地区东南高西北低、非平原地区高纬度区域相对低的空间格局。     

基于MODIS数据的中国地区气溶胶光学厚度时空变化特征

利用2007—2017年的MODIS/AQUA C6版MYD08_M3气溶胶产品数据资料,从时间和空间角度分析中国气溶胶光学厚度(AOD)变化特征。结果表明:(1)2007—2017年中国AOD年均值在0.40～0.55波动,平均值为0.48,11年间中国AOD年均值降低0.06;(2)中国AOD高值区集中在长江中下游、华北平原、珠江三角洲以及新疆的塔里木盆地,而川西、滇西北与青藏高原交界的地区为低值区,东北及内蒙古北部的AOD也相对较低。(3)地势对AOD分布具有一定影响,一般地,AOD高值区总体分布在低海拔地区,而AOD较低的区域主要位于高海拔区。(4)中国AOD表现出一定的季节变化特征,总体上呈春夏季高峰,秋季最低,冬季至次年春季逐步回升的趋势,此外采暖期内AOD整体上低于非采暖期。     

京津冀鲁豫地区空气质量变化特征及其气象驱动因素研究

利用2013—2016年京津冀鲁豫地区多个城市的空气质量指数(AQI)和同期气象要素观测资料,分析空气质量时空分布规律及其与气象要素的关系。结果表明:京津冀鲁豫地区2013—2016年AQI均值为116,总体属轻度污染,空气质量需得到重视;空气质量存在明显的季节差异和空间差异,冬季空气质量最差、春秋季次之、夏季最好;空间分布上,以石家庄市、邢台市为中心的集中分布区为AQI高值区,空气质量最差,山东省东部沿海地区为AQI低值区,空气质量最好;总体看来,2013—2016年AQI年均值逐步降低,表明空气质量正在逐步改善,这可能与政府实施的保护空气质量的相关措施有关;AQI与气象要素间有明显的相关关系,风速越大、气压越低、温度越高,空气质量越好。不同季节影响空气质量的主导气象因子不同,春季对AQI变异解释度最大的气象要素为平均气温,夏季为平均气压,秋、冬季为平均风速。     

基于DMSP/OLS夜间灯光数据的成渝城市群碳排放时空动态特征研究

基于1992—2013年国防气象卫星计划(DMSP/OLS)夜间灯光数据和能源统计数据,对成渝城市群碳排放进行研究,应用空间自相关模型,并结合趋势分析和地理信息系统(GIS)空间分析方法,探究成渝城市群碳排放时空变化规律。研究结果表明:(1)基于DMSP/OLS夜间灯光数据估算的碳排放与基于能源消耗统计数据计算的碳排放动态变化趋于一致,且存在较好相关性;(2)1992—2013年成渝城市群碳排放增加趋势明显,碳排放增加区域面积高达76.26%,分布在成都、重庆主城及周围德阳、璧山等地区,碳排放不变或降低区域零散分布在研究区边缘地带,面积占比23.74%;(3)成渝城市群所有年份的全局空间自相关系数(Ⅰ)值均大于0,表现出较强空间自相关性,且在研究时段Ⅰ值总体呈增长趋势,说明其空间集聚性持续增强;(4)成渝城市群碳排放空间集聚模式主要为高-高集聚型、低-低集聚型,两者空间分布动态变化均呈增加模式,高-高集聚区域主要分布在成都、重庆主城以及邻近县域,低-低集聚区域主要零散分布在边缘相对落后地区,表明成渝城市群碳排放空间分布具有极强的相互依赖性。     

重庆市主城区冬季PM_(2.5)空间分布模拟

PM_(2.5)以其对环境空气质量及人类健康的巨大威胁而逐渐引起了专家学者的关注。以西南地区典型山地城市——重庆市主城区为研究区,利用多元线性回归方法和地理信息系统(GIS)技术,基于2013—2017年冬季(1、2、12月)原重庆市环境保护局发布的17个空气环境监测站点实测数据,同时考虑自然及社会经济因素,构建了基于多因素的多元回归模型,模拟了重庆市主城区2013—2017年冬季PM_(2.5)平均浓度的空间分布状况。结果表明:PM_(2.5)浓度受多因素的影响,其中缓冲半径1 500m内建设用地面积、1 000m内林地面积、2 500m内产业点密度、1 500m内道路长度及高程影响较大;通过多因素与PM_(2.5)浓度的相关性建立的回归模型,能有效模拟PM_(2.5)浓度的空间分布特点,重庆市主城区冬季PM_(2.5)平均浓度的空间分布呈现中西部高、北部和东南部较低的格局;2013—2017年冬季PM_(2.5)平均浓度有下降的趋势,2015年冬季下降幅度尤为明显。此研究结果对探讨PM_(2.5)浓度的空间分布特点有一定的应用价值,可为减轻空气PM_(2.5)污染及提高城市空气质量提供重要的科学依据。     

基于MODIS数据的环渤海地区气溶胶时空变化特征分析

利用2000—2015年美国国家航空航天局的Aqua卫星MODIS 2级气溶胶产品MOD04数据,探讨了环渤海地区气溶胶光学厚度(AOD)的时空变化特征。结果表明:(1)环渤海地区的AOD年均值空间分布与海拔密切相关,高海拔地区AOD普遍较低,而低海拔地区AOD普遍较高。污染最严重的季节为夏季,AOD与空气质量指数(AQI)相关性较高。(2)16年来,环渤海地区AOD年均值为0.465~0.682,2012年最高,2001年最低,平均值为0.592,远高于全球陆上平均水平0.190。年内变化呈现双峰型,最高值出现在7月,最低值出现在12月。AOD年内变化与风速呈负相关关系。     

长江三角洲PM_(10)质量浓度遥感估算与时空分布特征

卫星遥感反演气溶胶光学厚度(AOT)已被广泛地应用于地面PM10遥感监测。为遥感监测长江三角洲地区PM10,利用2013年的MODIS/Terra AOT产品,考虑研究区36个空气质量监测站点的风速、温度、湿度和边界层高度等气象条件,构建了基于MODIS AOT产品估算PM10的模型。利用17个空气质量监测站点数据对模型进行散点拟合验证,结果表明,模型估算精度较高,春夏秋冬4个季节PM10质量浓度的模型估算值与地面监测值的相关系数R2值分别为0.72、0.76、0.69和0.72。利用模型估算的长时间序列PM10时空分布数据进行时空变化特征分析,结果表明:2000—2013年研究区PM10质量浓度呈增长趋势,月均增长量为0.077μg/m3,最大值出现在2月,为(107.2±22.0)μg/m3,最小值出现在8月,为(40.5±12.0)μg/m3;研究区PM10质量浓度空间分布差异显著,南部低,北部高,高值主要出现在由上海、杭州和南京构成的三角形区域的城市群中,而低值主要出现在南部远离城市的森林区域。结果表明,基于MODIS/Terra AOT产品和地面观测气象数据估算PM10的多元线性回归模型能较好地应用于区域PM10监测。     

珠三角城市近地面臭氧污染分布特征及变化趋势

利用2013—2017年珠三角城市空气质量监测站的大气常规污染物逐时监测数据,探究珠三角区域臭氧(O3)污染年际变化、季节变化、日变化特征。结果表明,珠三角O3浓度秋季高冬春低,在一年之内呈现2月、5月、9—11月从低到高3个峰值;在一天之内呈现昼高夜低的单峰结构,峰值大多出现在午后15:00时。珠三角中部城市超标天数较多,沿海城市超标天数较少,大部分城市每年O3超标天数逐渐增多。O3月变化和日变化与NO2呈现负相关。总体而言,NO2平均浓度越高的城市,O3昼夜爬升值越高。     

北京地区大气气溶胶光学特性与区域雾霾事件分析

利用法国CEMEL公司制造的自动跟踪扫描太阳光度计(CE-318)获取中国北京地区2013—2014年气溶胶数据,并结合MODIS遥感数据以及美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的气象资料进行后向轨迹分析,探讨了污染物来源与其雾霾事件的相关性。结果表明:在时间上,北京地区气溶胶光学厚度(AOD)具有春夏季大、秋冬季小的特点;在空间上,北京地区气溶胶颗粒物在大尺度上主要来源于内蒙地区的沙尘以及近海海域的海盐颗粒,小范围内的气溶胶颗粒主要来自人为污染尤其是汽车尾气、工业废气等排放;北京地区2013年6月以及2014年4月PM10与AOD的相关系数(R2)分别为0.418和0.599,说明雾霾发生期间PM10与AOD的相关性较高。     

多菌群污水生物处理反应器中污泥分布的试验研究

在多菌群污水生物处理反应器处理城市污水的试验中,对反应器主反应区内水平中线及垂直中线上所布设取样点位的混合液悬浮固体(MLSS)、混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)、污泥沉降比(SV30)及污泥容积指数(SVI)进行了检测分析。结果表明,MLSS与MLVSS分布趋势大致相同,在水平方向与垂直方向污泥浓度总体呈现大小交替型分布;SV30与SVI在水平方向总体呈现出周边大、中心小的非对称分布,而在垂直方向由上到下呈现出先增大后减小再增大的分布趋势。污泥浓度与污泥沉降性能的差异分布,对将反应器进水点分布在污泥浓度高值区域、污泥回流点布置在污泥浓度低值区域及出水点选定在污泥浓度较低且沉降性能较好区域有着重要的指导作用,为反应器的优化控制提供了理论依据。     

近20年来中国工业主要污染物排放的时空分布特征分析

通过收集和整理较长时期的时间序列数据,选用变异系数、集中率和地理集中指数对中国工业主要污染物的空间集聚特点进行分析。结果表明,近20年来中国工业主要污染物的排放量不断增加。其中,工业固体废弃物产生量的年均增长率最大。工业SO2排放量在空间上的集中化程度最低,并且集中化程度呈现继续下降的趋势;工业废水排放量在区域的分布较集中,空间集中趋势较明显;工业固体废弃物产生量的集中化程度一直相对较高,而空间变化不明显。针对工业主要污染物的空间变化特点提出了相关政策建议,为中国工业污染物的区域防控提供参考。     

西安市雾霾时空分布特征研究

通过对西安市雾霾时空分布特征的分析,为认识雾霾成因和采取有效的治理措施提供理论依据。利用2013—2015年西安市13个监测站的雾霾天气污染物监测资料和中国环境监测总站的月空气质量状况报告,采用统计方法分析西安市雾霾天气的时空分布特征。结果发现:时间上,西安市雾霾天气呈现明显的季节性变化规律,持续时间较长,雾霾在冬、春季交际时最严重,其中11月至翌年3月期间PM2.5空气质量指数为严重污染;空间上,西安市北部区域雾霾污染程度比南部区域严重,西部区域雾霾污染程度比东部区域严重,市区雾霾污染程度比郊区严重。通过相关分析,进一步揭示不同污染物对PM2.5的影响程度,说明PM2.5与PM10存在较强的正相关关系,与O3呈负相关关系。     

夏季局地环流对京津冀区域大气污染影响

为研究局地环流对京津冀大气污染分布特征的影响,利用京津冀区域大气污染监测网7个站点的大气污染物浓度观测资料,结合WRF数值模式对气象场的模拟结果,对区域夏季局地环流对大气污染浓度水平和空间分布特征进行了研究。结果表明,2010年6月局地环流发生时,京津冀大气中PM10的平均浓度可高达156.4μg/m3,而在强天气系统过境时仅为89.1μg/m3。京津冀受区域局地环流控制时,大气中可吸入颗粒物比强天气系统过境时高75%;海-陆风回流携带的高浓度污染物,导致海滨区域夜间大气中PM10平均浓度从46.2μg/m3上升到64.7μg/m3;山地-平原风导致京津冀大气本底区域河北兴隆臭氧浓度峰值较北京城区滞后3 h。京津冀近年来强天气过程比例逐渐下降,目前仅占月20%,而以山地-平原风和海-陆风叠加的局地环流气象条件占比增加,造成京津冀区域大气污染易聚难散。     

近10年浙江省城市环境空气质量变化趋势及影响因素分析

利用浙江省环境空气中SO_2、NO_2和PM_(10)监测数据,采用Daniel趋势检验法,研究了近10年(2005—2014年)浙江省城市环境空气质量变化趋势及影响因素。结果表明:(1)2005—2014年,浙江省县级以上城市综合污染指数平均值呈显著下降趋势,总体环境空气质量呈好转趋势。(2)SO_2年均值呈不显著下降趋势,NO_2年均值基本保持稳定,PM_(10)年均值呈显著下降趋势。浙江省SO_2、NO_2和PM_(10)浓度高值区域主要分布在浙中北部地区,与2005年相比,2014年浓度高值区域面积减少,污染程度降低。(3)SO_2、NO_2和PM_(10)月均值变化趋势基本一致,浓度高值主要出现在1、11、12月,低值集中出现在6—9月。(4)PM_(10)为城市大气中首要污染物,NO_2污染负荷呈显著上升趋势,表明浙江省城市空气污染特征逐渐从煤烟型污染过渡到机动车尾气型污染。(5)产业结构升级、能源结构优化、大气污染物总量减排和污染源综合整治等人为控制措施对城市空气质量改善起到重要作用。地形、气象、沙尘等自然因素是大气污染物浓度时空变化的外因。     

3S技术在太湖富营养化和蓝藻水华分布规律中的应用研究

应用3S技术,采用营养状态指数法、蓝藻水华分级评价方法以及蓝藻水华发生频率分析方法,对2010—2013年太湖富营养化状况和太湖蓝藻水华时空分布规律进行分析和研究,以期为太湖富营养化控制和蓝藻水华预警、监控工作提供技术支持,同时为太湖水环境治理提供科学依据。实践证明,3S技术能快速、全面、直观地反映太湖富营养化状况和蓝藻水华时空分布规律。结果表明:(1)2010—2013年太湖处于轻度富营养状态,太湖富营养化呈现西北高、东南低的分布规律;(2)2010—2013年,全太湖小型蓝藻水华发生次数最多,蓝藻水华级别越高,发生次数越少;(3)年际变化上,蓝藻水华发生次数总体趋于平稳,蓝藻水华发生呈现"小型多发、中大型少发、重大型偶发"趋势,蓝藻水华发生规模呈显著缩小趋势;(4)月际变化上,8月和9月是太湖蓝藻水华的高发月份,9月蓝藻水华发生规模最大;(5)空间变化上,太湖西部沿岸是太湖蓝藻水华首次爆发最频繁的水域,太湖西部沿岸区尤其宜兴沿岸是蓝藻水华爆发频率最高的水域。     

基于GIS的表层土壤重金属污染及空间特征研究——以玄武湖景区为例

GIS与地统计学已广泛运用于土壤科学的研究。为调察研究玄武湖公园内陆区域土壤重金属污染情况及空间分布的特征,为污染评估治理提供可视化的科学依据,本文采集并分析了玄武湖内陆地区0~20 cm土壤中Cr、Cd、Ni、Pb、Zn和Cu 6种元素含量,对其进行描述性统计分析判断污染情况,并利用Arc GIS分析其污染情况及空间特征,结果表明,Cd超标率高达97.5%且平均值0.25高于国家一级标准1.23倍,存在轻微污染,其他5个元素均值均低于一级标准且超标率均低于21%,基本不存在污染的情况。从空间分布来看,Pb、Zn和Cu含量从内向外呈增大趋势,Cr、Ni整体浓度值相对偏小,大部分区域含量均在中值附近或以下,以上5种元素块基比均在0.5左右,含量及分布均是由随机因素及结构性因素共同控制,而Cd块基比仅0.028因而其分布规律则主要受结构性因素影响。     

巢湖水质时空分布模式研究

依据2004~2006年12个采样点11个水质指标数据,应用主成分分析(PCA)、聚类分析(CA)、判别分析(DA)和基于G IS平台的克里格插值法,对巢湖水质时空分布模式进行研究。通过统计分析将巢湖11个水质指标概括为4个主成分:第一主成分COD、BOD5和Chl-a;第二主成分电导率、NH4+-N、TN和TP;第三主成分温度和DO;第四主成分pH和SD。在空间尺度上分为2组,分别对应于东西半湖。除了DO指标,空间上西半湖周边区域的水质指标浓度显著高于东半湖;东西半湖TP和COD空间分布相似;在时间尺度上,可分为1月~3月份、12月份一组和4月~11月份一组;TP、COD、DO和SD指标第一时期浓度高于第二时期,温度、电导率和Chl-a指标则相反;溶解氧和温度两者的时间差异性呈现明显的负相关。并对采样点和采样频次进行了适当优化。     

湖北省大气颗粒物浓度时空变化特征

了解大气颗粒物浓度的时空变化格局对于大气污染防治、预警预报等具有重要理论和实践意义。根据2015年1月至2015年12月湖北省13个主要城市53个监测站点每小时发布的PM10和PM2.5浓度数据,研究了湖北省大气颗粒物浓度时空变化特征。结果表明,PM10和PM2.5浓度在空间上均呈现出鄂西部最低、中部最高、东部居中、南北向的均质性;时间上各城市均呈现颗粒物浓度随着月份变化先降低后升高,1月份最高,8月份最低,且呈现夏季浓度秋季浓度春季浓度冬季浓度的变化规律。分析表明,湖北省大气颗粒物浓度时空变化特征与降水量、气温等气象因子呈现出显著负相关关系,与风速关系不显著;与其来源中建筑施工面积、机动车保有量、货运量和客运量、人均GDP和人均第二产值关系紧密。     

环境保护部发出通知要求各地认真做好重污染天气条件下空气质量监测预警工作

2013年1月14日,环境保护部发出通知要求各地认真做好重污染天气条件下空气质量监测预警工作,切实加强大气污染防控,努力减轻污染影响,保障人民群众身体健康。通知指出,2013年1月1日以来,京津冀、长三角、珠三角等重点区域的全国74个重点监测城市加强空气质量监测工作,及时发布PM2.5等监测数据,对于满足公众对环境质量知情权、防范污染危害发挥了积极作用。