粤港澳大湾区NO2污染的时空特征及影响因素分析

利用Aura卫星搭载的臭氧观测仪（OMI）反演的对流层NO₂柱密度数据,分析了自2005年以来粤港澳大湾区（GBA）对流层NO₂柱密度的空间分布特征、时间变化趋势及其影响因素.研究结果表明GBA对流层NO₂柱密度从2005~2018年呈减少的趋势,每年递减约为2.8%.小波系数显示时间演化过程中存在9个月的主振荡周期,冬季浓度较高,夏季较低.人为排放和各种自然因素,导致了GBA对流层NO₂柱浓度月变化在时间和空间上存在明显差异,最小值和最大值分别出现在6和12月,多年平均值分别为3.9665×10¹⁵和12.3423×10¹⁵molec/cm².NO₂在空间分布上呈现明显的空间分异特征,冬季12月最明显.NO₂污染严重的高值区主要出现在中部地区,如广州市、佛山市和中山市,最大的对流层NO₂柱密度可达18.8306×10¹⁵molec/cm²,大约是周边地区的3 倍,且高污染区域向四周逐渐扩散,连成一片.低值区主要在北部的肇庆市和东部的惠州市,多年平均的对流层NO₂柱密度约为7.1400×10¹⁵molec/cm².对流层NO₂柱密度的增长率在不同区域的变化趋势呈现明显的差异,变化范围为-15×10¹⁵~6×10¹⁵molec/cm²,增长率百分比范围为-65%~65%.出现增长的地区主要是肇庆市北部和惠州市东部的低值区;对流层NO₂出现明显减少的区域集中在中部的高值区,减少量最大的地区为广州市、佛山市和中山市交界处.     

汾渭平原NO2柱浓度时空分布特征及其与O3、HCHO相互关系研究

2018年，汾渭平原首次被确定为大气污染防治重点区域，成为“蓝天保卫战”继京津冀地区的第二个主战场.本文利用卫星OMI传感器反演产品，对汾渭平原2016—2020年二氧化氮、臭氧和甲醛数据进行分析，结果表明：在空间上，汾渭平原NO₂柱浓度有自东向西逐渐减弱的趋势.高浓度地区受煤炭、物流、钢铁、航空等产业，以及特殊地形等因素影响，沿山脉走势呈“人”字形分布.在时间上，年均NO₂浓度呈总体减少趋势，2018年最大，2020年最小；月均变化呈U字型，1—8月，NO₂柱浓度逐月降低，9—12月逐月增加.NO_x敏感控制区、VOCS-NO_x协同控制区，以及VOCS敏感控制区时的年均NO₂柱浓度分别为1.48×10¹⁵～6.3×10¹⁵、6.3×10¹⁵～13.2×10¹⁵、13.2×10¹⁵～20.1×10¹⁵ molec·cm^...     

2005~2018年河南省NO2柱浓度变化特征

运用OMI卫星遥感资料对河南省2005~2018年NO₂柱浓度的时空分布进行分析,并结合国家大气污染防治政策的实施,研究了2013年之后河南省NO₂柱浓度的变化特征.结果表明,河南省NO₂柱浓度的空间分布为东北高、西南低,高值和低值中心分别位于安阳-新乡-焦作一带（>18.0×10¹⁵molec/cm²）和洛阳-三门峡-南阳市交界（4.0~8.0）×10¹⁵molec/cm².从季节变化来看,冬季NO₂柱浓度高于春夏季,冬季高值中心的浓度较春夏高50%~70%.在2011年前,河南省NO₂柱浓度不断上升,北部较南部增速快.2011年后全省NO₂柱浓度明显下降,焦作-新乡-安阳一带下降最快,主要污染物总量减排和大气污染防治行动计划的实施有效促进了浓度的下降.《大气污染防治行动计划》实施后,与位于京津冀大气污染传输通道的城市相比,传输通道外的城市NO₂柱浓度下降速度慢甚至略有增长,应进一步加大其大气污染防治力度.     

2005~2018年河南省NO2柱浓度变化特征

运用OMI卫星遥感资料对河南省2005~2018年NO₂柱浓度的时空分布进行分析,并结合国家大气污染防治政策的实施,研究了2013年之后河南省NO₂柱浓度的变化特征.结果表明,河南省NO₂柱浓度的空间分布为东北高、西南低,高值和低值中心分别位于安阳-新乡-焦作一带（>18.0×10¹⁵molec/cm²）和洛阳-三门峡-南阳市交界（4.0~8.0）×10¹⁵molec/cm².从季节变化来看,冬季NO₂柱浓度高于春夏季,冬季高值中心的浓度较春夏高50%~70%.在2011年前,河南省NO₂柱浓度不断上升,北部较南部增速快.2011年后全省NO₂柱浓度明显下降,焦作-新乡-安阳一带下降最快,主要污染物总量减排和大气污染防治行动计划的实施有效促进了浓度的下降.《大气污染防治行动计划》实施后,与位于京津冀大气污染传输通道的城市相比,传输通道外的城市NO₂柱浓度下降速度慢甚至略有增长,应进一步加大其大气污染防治力度.     

陕西省甲醛柱浓度时空变化及影响因子分析

基于Aura-OMI传感器L2-V003甲醛日产品数据,分析陕西省2010~2018年对流层的甲醛柱浓度时空分布特征,并结合自然和人为因素等进行探讨,结果表明：研究区9年间甲醛柱浓度年际均值呈波动上升趋势,空间分布上关中地区向南北两侧递减.最小值出现在2017年,为9.45×10¹⁵molec/cm²;最高值出现在2018年,为17.40×10¹⁵molec/cm²,年均值为12.82×10¹⁵molec/cm²,季节均值水平为：夏季 > 冬季 > 秋季 > 春季,其中秋季波动性最大,春季最小.月均值幅度较大,呈周期性现象.甲醛浓度稳定性沿秦岭山脉向南北两侧递减;风向、气温和降水等自然因素均对甲醛空间分布产生重要影响,以汉中市为主,植被覆盖度与甲醛呈正相关区域,房屋建筑竣工面积、工业废气排放量、汽车保有量及大气传输等也是引起甲醛浓度变化的重要因素,针对不同区域时空分布特征结合自然、社会因素的相关性分析,提出合理性建议.     

长江三角洲近10年甲醛柱浓度变化及影响因素

基于Aura-OMI HCHO数据产品,解译并分析了2008~2017年长江三角洲（以下简称长三角）地区甲醛柱浓度的数量分布、动态规律和影响因素.结果显示：10年甲醛柱量均值为14.16×10¹⁵molec/cm²、最大值15.41×10¹⁵molec/cm²、最小值1².²7×10¹⁵molec/cm²、最大增速17.8%、平均增速0.17%、最大降速15.95%.时间上,10年来甲醛浓度呈波动上升的态势,以四级、三级和五级的变化为主,夏季最高,春秋次之,冬季最小,春夏秋冬四季的分担率分别是25.96%、34.28%、22.00%、17.76%.空间上,浓度整体从中部向两侧递减,沿海地区最低,高值区由西北向东南逐渐转移扩大.影响长江三角洲甲醛柱浓度变化的主要因素为自然因素和人为因素,自然因素以气温和降水为主,人为因素以能源消费总量、第二产业、第三产业、生产总值及家具和建房装修材料为主.长三角和京津冀的时空演化及影响因素有相同之处,也有不同之处.     

新冠疫情对我国NO2排放影响的时空分析

基于高分辨率的TROPOMI数据,分析了我国疫情爆发期的NO₂空间分布情况,同时对比了疫情同比期和环比期不同地区的变化情况.分析表明,全国范围内NO₂柱浓度的同比下降率和环比下降率分别为40.46%和50.09%,经济发达且人口稠密的城市群,排放量下降较为显著,其中江苏、河南、山东、浙江等NO₂历史排放较高的省份受疫情影响更大.湖北省疫情期的NO₂柱浓度绝对值(1.63×10¹⁵molec/cm²)在中东部省份属于最低位水平,同比和环比下降率也均在50%以上.相对来说,武汉、孝感等周边城市的影响远大于十堰、恩施等西部山区.地基国控站点的NO₂质量浓度也显示了与卫星观测较一致的空间分布和变化趋势,证明了采用“自上而下”的遥感手段,可以对不同区域的大气污染排放强度和社会经济活动水平进行快速评估.     

广东省夏秋季光化学反应活性空间分布表征

于夏末秋初在深圳市城市和郊区开展了大气OH自由基观测,结果显示OH自由基日间峰值平均浓度分别为6.0×10⁶cm^-3和5.9×10⁶cm^-3,与国内外其他地区相比处于中等水平.基于实测数据构建了拟合效果较好的本地化OH自由基参数化公式,应用于广东省OH自由基空间分布的表征,并进一步利用日间OH和NO₂浓度之积反映光化学反应活性(AP).结果发现,2018年夏秋季广东省大气光化学反应活性总体上呈现珠江三角洲较高,AP达10.1×10⁷μg/(m³·cm³),粤东、粤西、粤北地区较低的分布态势,AP分别为5.4×10⁷, 5.9×10⁷和7.7×10⁷μg/(m³·cm³);同期的PM_2.5和O₃高值区域也集中在珠江三角洲,说明了调控光化学反应活性对珠江三角洲协同控...     

南京北郊夏季云凝结核活化特性研究

采用SMPS-CCNC联用的方法,于2018年7月～8月在南京北郊地区,对大气环境中气溶胶的云凝结核(CCN)活化特性进行了观测研究.观测结果表明南京北郊地区夏季的气溶胶吸湿性参数(κ)平均值为0.31;不同过饱和度(S)下的CCN数浓度(N_CCN)为(1.43±0.60)×10³个/cm³ (S=0.13%),(2.64±1.06)×10³个/cm³ (S=0.23%),(3.88±1.35)×10³个/cm³ (S=0.41%),(4.81±1.64)×10³个/cm³ (S=0.59%),(5.58±1.88)×10³个/cm³ (S=0.77%),并且有明显日变化特征,峰值出现在傍晚18:00～23:00时之间;夏季新粒子生成使总气溶胶数浓度(N_CN)和N_CCN显著提升;同时对比分析典型天气日发现...     

基于卫星遥感中国甲醛的时空分布及影响因子

基于OMIHCHO数据日产品,对2016年全国甲醛柱浓度数据进行了提取分析,并结合全国各省市温度、降雨量、植被覆盖度、人类活动等数据,在空间上与甲醛柱浓度做了相关性分析.结果表明：我国甲醛柱浓度空间分布极不平衡,呈现出东部及东南部地区甲醛柱浓度值普遍较高,而我国的西部及西北部地区表现出较低值;甲醛柱浓度月均值最低为8.31×10¹⁵molec/cm²,出现在10月份,最高为11.87×10¹⁵molec/cm²,出现在6月份,如果按照季节划分甲醛柱浓度均值,夏季 > 春季 > 冬季 > 秋季;从气象因子与甲醛柱浓度相关性分析结果来看,温度与甲醛柱浓度之间的相关性更为密切,但表现出空间上的差异性,此外,雨水对甲醛有一定的消除作用,但也在空间上有差异;由植被与甲醛柱浓度相关性结果来看,植被主要对东部及东南部地区甲醛柱浓度影响作用明显.甲醛柱浓度与各省市的地区生产总值、各产业增加值、机动车保有量的变化也存在着明显的相关性,而各产业增加值中工业与其相关性最高,说明工业排放和汽车尾气也是甲醛的主要来源.     

基于OMI的汾渭平原对流层NO2长期变化趋势

利用2007~2020年臭氧检测仪（OMI） OMNO2d对流层NO₂垂直柱浓度（TVCD）数据、欧盟基本气候变量质量保证计划（QA4ECV）基于卫星观测约束下的NO_x日排放估算数据（DECSO）、大气红外探测仪（AIRS）臭氧（O₃）垂直廓线AIRS2SUP数据,研究了汾渭平原NO₂TVCD长期变化趋势及其对NO_x排放变化的响应,以及二者变化对于对流层中下层O₃的影响.结果表明,汾渭平原NO₂TVCD于2012年达峰,峰值为（9.8±4.6） x10¹⁵molec/cm²,2013年后基本呈现逐年下降趋势;NO₂TVCD冬季最高,夏季最低,冬季均值约为夏季3.6倍;NO₂TVCD并非随NO_x人为源减排单调下降,夏季NO₂TVCD低百分位上升;NO₂TVCD变率为（-1.5±0.6）%/a,低于NO_x排放降幅的1/3,可能与人为NO_x大量减排的背景下,对流层NO_x自然源的贡献大且相对贡献不断上升有关;对流层中下层O₃变率仅为（-0.2±0.2）%/a,近地层O₃变率为（0.8±0.1）%/a,汾渭平原对流层O₃生成基本处于VOCs控制区或者VOCs-NO_x过渡区,减排NO_x无法降低对流层O₃;汾渭平原NO_x减排可有效降低城市高排放区NO₂,乡村地区受NO_x自然源影响较大,人为减排收效不明显.     

基于Sentinel-5P的粤港澳大湾区NO2污染物时空变化分析

基于最新的TROPOMI反演的对流层NO₂垂直柱浓度数据,利用Google Earth Engine平台分析了粤港澳大湾区近2a对流层NO₂垂直柱浓度的分布及变化特征.结果表明, TROPOMI传感器反演的对流层NO₂垂直柱浓度与地表NO₂浓度监测值具有较好的相关性,反演产品能够反映地面真实的NO₂污染状况;粤港澳大湾区NO₂柱浓度分布呈现出较为显著的圈层结构,高NO₂柱浓度区域面积约为4468km²,占大湾区总面积的8%,低NO₂柱浓度地区的面积约为25331km²,占比超过了45%;大湾区上空的对流层NO₂垂直柱浓度存在明显的“冬高夏低,春秋过度”的季节性差异和周期性波动特征;影响因子回归模型结果表明人类活动强度(DNB,夜间灯光)、植被状况(NDVI,植被指数)和地形因子(DEM,数字高程)与地区对流层NO₂垂直柱浓度的分布有明显的相关性.本研究成果可为政府和决策者制定相关政策和措施提供借鉴.     

河南省臭氧污染趋势特征及敏感性变化

基于环境空气质量站点数据及卫星遥感数据,研究了河南省近地面臭氧（O₃）2015～2020年变化特征、趋势和生成敏感性.结果表明,2015～2020年,河南省近地面O₃浓度先上升后下降,2018年浓度最高,O₃日最大8 h滑动平均值（MDA8）年均值为110.70μg·m^-3,各站点间的MDA8值差异逐渐缩小;河南省月均MDA8时间序列表现为上升趋势,增长速率为2.46μg·（m³·a）^-1,经Mann-Kendall趋势检验,除漯河、南阳和平顶山市外其它地市上升趋势均具有显著性意义（P<0.05）;6 a间四季MDA8浓度也呈增长趋势,增长大小为：秋季（19.31%）>冬季（17.09%）>春季（16.82%）>夏季（7.24%）; 2015～2019年河南省对流层NO₂高值集中在西北部,浓度呈下降趋势,下降速率为0.34×10¹⁵ molecules·（cm²·a）...     

大气环境热点网格遥感筛选方法研究

为筛选京津冀及周边地区的大气环境热点网格,在卫星遥感反演获取区域灰霾天数、PM_2.5、NO₂和SO₂浓度等大气环境四项遥感监测因子的基础上,首先利用分形求和模型确定了研究区域的四项指标的背景值和标准值,然后根据ORAQI计算方式提出一种大气环境遥感综合污染指数,并提取了大气环境热点网格,最后结合高分辨率卫星数据对热点网格的工业用地情况进行初步探讨分析.结果表明,2016年京津冀及周边地区各项大气污染物的局部分布特征表现出较大差异,不同地区的主要污染物不尽相同并且呈多项污染物复合污染的特征,利用分形统计模型确定灰霾天数、PM_2.5、NO₂和SO₂浓度的背景值分别为10.7d、57.5μg/m³、515.7×10¹³mole/cm²和0.29DU,标准值分别为22.2d、112.2μg/m³、2073.1×10¹³mole/cm²和0.64DU.大气环境遥感综合污染指数表明大气环境综合污染相对最重的地区主要分布在保定中部、石家庄中北部及邢台南部和邯郸北部交界处,该区域共筛选出1782个大气环境热点网格,其中工业用地面积占比较低的网格单元比例相对较大,这表明小型企业生产排放对当地的大气环境质量影响较大.     

基于TROPOMI卫星数据的长三角地区甲醛时空分布及影响因素分析

基于Sentenial-5P卫星上搭载的对流层监测仪(TROPOMI)2019—2021年对流层甲醛柱浓度数据，对长三角及其典型城市甲醛时空变化及影响因素进行了分析.结果表明：从空间变化特征来看，甲醛柱浓度分布呈现由长三角中部向四周逐渐降低的趋势，浓度高的地区主要集中在江苏、浙江和安徽交界处、江苏南部和安徽北部，甲醛柱浓度低的地区主要集中在浙江中部和南部.从时间变化特征来看，甲醛柱浓度年变化呈单峰结构，月平均浓度最高值(13.44×10¹⁵ molec·cm^-2)出现在6月，最低值(8.79×10¹⁵ molec·cm^-2)出现在4月.甲醛柱浓度具有显著的季节性变化特征，夏季平均最高，为12.35×10¹⁵ molec·cm^-2，其次是秋季、冬季，春季平均最低为10.15×10¹⁵ molec·cm^-2.影响甲醛的自然因素主要是气温和降水量，4个典型城市常州、合肥、苏州、无锡的甲醛柱浓度与气温的相关系数(r=0....     

基于甘肃省卫星遥感的对流层NO2时空变化

基于OMI卫星遥感反演的NO₂柱浓度数据,分析了近11a甘肃省对流层NO₂柱浓度的时空变化及相关影响因素,同时利用HYSPLIT模型探究了大气污染物的来源.结果表明：从空间上,NO₂柱浓度呈现出由甘肃东北区向西南区递减趋势,最高值主要分布于庆阳市全境和平凉市少部分地区.从2008~2014年NO₂柱浓度值不断增长至最高值,高值区逐步扩大;2015~2018年NO₂柱浓度值波动变化,呈现出向周围区域递减的趋势,高值区范围缩小;从时间上,2008~2018年对流层NO₂柱浓度整体呈上升趋势,对流层NO₂柱浓度四季均值分布为：夏季>春季>秋季>冬季;NO₂柱浓度每年在6~8月达峰值,9月后开始下降,年内谷值出现在12月份~次年2月份;对研究区NO₂柱浓度的贡献最大的是自然要素.高温、降水有利于土壤排放NO₂,植被覆盖率对NO₂起到一定的消减作用.利用HYSPLIT得出2009~2018年每年7月庆阳市NO₂的外部输送路径,其中主要路径以陕西地区为主.     

2019～2021年北京市PM2.5及组分受风向影响研究

利用北京市2019～2021年的气象数据、PM_2.5及组分浓度数据,结合常规污染物NO₂浓度,分别对PM_2.5及组分浓度、气象参数、NO2浓度和氮氧化率(NOR)大小的时空变化进行分析比较.结果表明:2019～2021年三年间北京市城区PM_2.5浓度下降14%,但NO₃^-上升12%;各风向上,北京市城区PM_2.5浓度大小顺序为:东北风>东风>西南风>东南风>南风>西风>北风>西北风,此外,二次无机盐组分最高浓度均出现在偏东风风向,有机物(OM)最高浓度出现在西南风;各风向年际变化上,2019～2021年,北京市PM_2.5、各组分及NO₂浓度在空间上均呈现高浓度“东移”特征,NO₃^-在东北风向上上升幅度最高,达65.7%;东北、东风及东南风风向上,相对湿度同步升高,NOR在东北、东风风向上同步升高,升高幅度达...     

基于随机森林模型的中国近地面NO2浓度估算

NH₃针对传统近地面NO₂浓度空间模拟过程中NO₂浓度与其影响要素之间关系的复杂非线性机制解释不充分的缺陷,本研究基于随机森林（RF）算法、融合多源地理要素开展了近地面NO₂浓度空间分布模拟研究.以卫星OMI对流层NO₂柱浓度数据和多源地理要素（道路交通、气象因子、土地利用/覆盖、地形高程、人口数量）为输入变量,近地面NO₂浓度为输出变量,利用RF算法构建近地面NO₂浓度反演模型.通过对比地面观测数据与传统土地利用回归模型（LUR）检验RF模型的有效性,基于所构建的最优RF模型在不同时间尺度下模拟分析中国大陆地区近地面NO₂浓度空间分布特征.结果表明：（1）集成多源地理要素的RF回归模型精度高,月均模型整体拟合度R² 0.85,RMSE 6.08μg/m³,交叉验证的R² 0.84,RMSE 6.33μg/m³,显著高于LUR模型（拟合R² 0.53,RMSE 10.48μg/m³,交叉验证的R² 0.53,RMSE 10.49μg/m³）; （2）地面NO₂浓度与预测变量呈现显著的复杂非线性与时间尺度依赖关系,卫星OMI柱浓度对模型影响程度最大,重要性指标IncMSE介于97.40%~116.54%,多源地理特征变量对RF模型同样具有不可忽视的贡献力（IncMSE在23.34%~47.53%之间）;（3）中国大陆地区NO₂污染程度较高,年均模拟浓度为24.67μg/m³,存在明显季节性空间差异,NO₂浓度冬季（31.85μg/m³） > 秋季（24.86μg/m³） > 春季（23.24μg/m³） > 夏季（18.75μg/m³）,呈现以华北平原为高值中心、向外围逐渐减轻的空间分布格局.较已有研究揭示对流层NO₂柱浓度宏观分布特征,本研究对近地面NO₂污染特征的研究成果对于合理制定污染防控策略、降低居民暴露健康损害具有指导意义.     

2013~2014年北京市NO2时空分布研究

根据2013~2014年北京市NO₂监测数据,对比分析了全年及重污染日NO₂时空分布特征.结果表明:2013年NO₂平均浓度为56μg/m³,2014年北京市NO₂年均浓度为56.7μg/m³.年均及重污染日NO₂月均浓度均呈波浪型分布,日变化呈双峰型分布;空间分布上北部及西部山区NO₂浓度明显低于中心城区及南部地区. NO₂浓度与PM_2.5、CO、NO呈正相关关系,与O₃、OX无明显相关性;全年NO₂光解速率峰值平均在0.105/min左右,重污染日光解速率峰值平均在0.026/min左右;全年及重污染期间,氮氧化速率分别为0.142±0.061、0.190±0.036;高浓度NO₂既有利于O₃生成,又对重污染的形成起到了促进作用;重污染日特定条件下北京市NO₂的两种转化机制以转化为NO₃^-过程为主导.经计算2000~2014年北京市机动车的保有量与NO₂浓度的相关系数R为-0.84,机动车NO_x排放量对北京市NO₂浓度的变化有显著的影响.     

聊城市2020年大气污染物排放清单与空间分布特征研究

为准确掌握聊城市大气污染物排放情况，加强大气污染管控，本文采用“自上而下”与“自下而上”相结合的方法建立了聊城市2020年大气污染物排放清单.结果显示，2020年聊城市SO₂、NO_x、CO、VOCs、NH₃、PM₁₀、PM_2.5、BC、OC排放量分别为11.70×10³、61.28×10³、285.19×10³、28.43×10³、66.87×10³、47.83×10³、17.15×10³、0.751×10³、1.07×10³ t.其中，SO₂最大排放源为化石燃料固定燃烧源(64.96%)，移动源为NO_x排放第一大源(71.27%),CO排放主要来源于工艺过程源(45.71%)和化石燃料固定燃烧源(32.88%),VOCs的主要排放源为溶剂...