基于距离相关系数和支持向量机回归的PM2.5浓度滚动统计预报方案

针对目前空气质量统计预报方法存在的主要缺陷,本文提出了距离相关系数和支持向量机回归相结合的统计预报方案DC-SVR.利用淮安市2013年1—12月PM_(2.5)观测资料和常规气象观测资料,首先在选入预报当日气象要素的基础上,增加选取前期污染物和气象要素作为预报因子,再采用距离相关系数分季节从预报因子中筛选出重要预报因子,最后采用支持向量机回归对PM_(2.5)浓度值进行逐日滚动统计预报.研究发现,淮安地区气温和气压对PM_(2.5)的距离相关性要高于其他气象要素,夏秋季PM_(2.5)与气象要素的距离相关性较春冬季好.基于距离相关系数和支持向量机回归建立DC-SVR模型,PM_(2.5)的试预报值和实测值的全年相关系数高达0.76,平均偏差仅为1.13μg·m~(-3),平均绝对误差为23.47μg·m~(-3).通过与支持向量机回归、人工神经网络的统计预报效果对比,DC-SVR模型有效降低预报因子维数且能自适应选取最佳参数,预报精度显著优于其他3种统计预报方案,可为业务化预报提供参考.     

不同季节气象条件对北京城区高黑碳浓度变化的影响

利用2013年至2015年北京城区黑碳气溶胶(下文统称为"BC")和PM2.5观测资料,结合地面气象观测资料、ECMWF边界层高度再分析资料和FNL/NCEP不同高度风速再分析资料,讨论了BC质量浓度及其在PM_(2.5)质量浓度中所占比例(下文统称"黑碳占比")的季节、月、日变化特征,并通过计算北京城区BC浓度与不同高度风速的相关矢量,分析了气象条件和外来输送对北京城区BC浓度变化的影响.结果发现:研究时段内北京城区BC浓度平均值为(4.77±4.49)μg·m~(-3);黑碳占比为8.23%±5.47%.BC浓度和黑碳占比在春、夏季低,秋、冬季高,其日变化特征在4个季节均为"白天低夜间高"的单峰型特征.随着PM_(2.5)浓度的升高,BC浓度增大,黑碳占比减小.当北京地区风向为东北、东北偏东、东南和西南偏西(主风向)时,BC浓度与风速和边界层高度均呈反向变化,即随风速和边界层高度的增大而减小.另外不同季节BC浓度随风速变化的临界值及其变化速率不同.冬季高BC浓度时段,北京城区BC浓度在低层大气的关键影响区分别位于河北南部与山东交界地区以及河北西北部与山西内蒙交界地区;高空关键影响区主要位于北京以西的河北西部、山西北部和内蒙古地区.     

我国人为源气态活性氮排放时空变动特征分析

随着粮食和能源需求的增加,农业生产和化石燃料燃烧带来的活性氮污染越来越成为影响我国环境和人民健康的重要因素之一.通过对2000、2005及2010年全国31个省(直辖市、自治区)的人为源气态活性氮排放总量、单位GDP及单位人均排放量的Moran's I指数和GetisOrd G*i指数进行空间分析,探讨了气态活性氮排放及其强度的时空变动特征.结果表明,全国的气态活性氮排放及其强度呈现明显的空间集聚特征.在空间分布特征上,全国活性氮排放表现为高值集聚分布,其热点主要位于华北平原和长江中下游平原地区;排放强度方面则为高值聚集和低值聚集兼备.通过对3个年份的冷热点比较分析发现,排放强度的冷点地区变化较小,热点地区变化较大.其中,单位GDP排放强度方面,冷点地区处于东南沿海地区,热点地区则由西北地区缩小到四川、甘肃两省;而单位人口排放强度方面,冷点地区范围有所缩减,热点地区则由分散转变为集中分布于京津冀及周边的山西、内蒙古和辽宁等.分析人为源气态活性氮时空分布格局和特征及其形成原因,可为评估和减缓气态活性氮排放对生态环境的影响提供科学基础.     

基于本地污染源调查的杭州市大气污染物排放清单研究

基于实地调查数据并辅以统计数据,采用物料衡算法和排放因子法,估算了杭州市2015年大气污染物排放清单,并选取经纬度坐标、路网、航道、土地类型和人口等数据作为权重因子,研究了该地区各类排放源污染物排放空间分布特征.结果表明,杭州市2015年SO_2、NO_x、CO、VOCs、PM_(10)、PM_(2.5)和NH_3年排放总量分别为22.20×10~3、108.17×10~3、192.10×10~3、134.94×10~3、78.12×10~3、27.65×10~3和59.75×10~3t.工业源是杭州市SO_2排放的主要来源,移动源对NO_x和CO的排放贡献最为显著,扬尘源是杭州市PM_(10)和PM_(2.5)排放的最主要来源,其次为工业源;VOCs排放的主要来源依次为工业源、天然源和移动源;NH_3排放主要来自农业源.从空间分布来看,排放主要集中在中心城区及其周边的萧山、下沙、大江东、余杭和富阳等工业企业相对密集的区域.本研究建立的排放清单在污染源覆盖范围和排放因子方面仍然存在一定的不确定性,建议在后续研究中重点开展低、小、散企业及本地化排放因子调查研究工作,进一步提升大气污染物排放清单的准确度.     

北京2015年大气细颗粒物的空间分布特征及变化规律

近年来,随着雾霾事件的频发,人们逐渐提高了对雾霾的关注度,PM_2.5作为其首要污染物对大气能见度及人体健康造成了严重影响.因此,本文利用2015年北京12个环境监测站点的PM_2.5、PM₁₀、NO₂、SO₂、CO和O₃的浓度数据和气象数据,综合研究了北京2015年大气细颗粒物的空间变化特征及分布规律.同时,利用空间差异率（COD）统计方法评估了不同地区细颗粒物浓度的差异程度,并结合2015年2次特殊事件（春节和阅兵）,对大气污染特征及其与排放源控制的关系进行了深入对比分析.结果发现,重污染天气集中发生在秋冬季,且污染程度高、持续时间长.城区PM_2.5浓度比郊区高约12 μg·m^-3.东城区与对照区差异最大,COD值为0.24;东城区与西城区差异最小,COD值为0.05.春、夏、秋季颗粒物PM_2.5、PM₁₀浓度日变化较为平稳,在中午有所升高,冬季颗粒物质量浓度明显呈现出夜间高于日间的污染模式.近3年PM_2.5与PM₁₀保持显著的相关性,但PM_2.5/PM₁₀比值呈降低趋势.阅兵期间采取的空气质量管控措施和气象要素共同作用导致PM_2.5浓度下降约72%,市中心的首要污染物为NO₂,郊区首要污染物为O₃和PM₁₀.春节期间烟花燃放对PM_2.5的瞬时贡献量很大,对比春节假期和非假期2个阶段的大气污染特征发现,人口和机动车减少及餐馆暂停营业并没有使北京局地空气质量得到明显改善.该研究结果提示在进行PM_2.5控制的同时也要对O₃浓度有所关注,同时也进一步支撑了北京空气质量改善需要京津冀协同控制这一重要结论.     

上海地区通风指数的应用研究

利用2013—2014年上海地区的风廓线资料及NCEP再分析资料,计算研究了上海地区通风指数的变化情况,并结合实际天气情况和预报经验,对常用通风指数公式进行本地化修正.通过分析修正前后的通风指数与颗粒物浓度的关系发现,修正后通风指数的时间变化特征与PM_(2.5)浓度的时间变化有显著的负相关关系,且经过修正的通风指数对于PM_(2.5)浓度变化的指示意义更强;研究其在典型污染个例中的应用情况发现,修正后的通风指数低时,对应的PM_(2.5)浓度值高,说明修正后的通风指数能较好地反映出边界层内大气对污染物的扩散和输送作用;另外,与未修正的通风指数对比发现,修正后的通风指数降低了原通风指数的数值,对污染的指示意义更强,尤其表现在上海地区受冷空气影响时,修正后的通风指数较原通风指数降低明显,能更好地反映出大气对上游地区污染物的输送作用.由此可见,经过修正后的通风指数更适用于本地化的预报服务,这也为上海地区的空气质量预报和霾预报提供了一个新的参考指标.     

乌梁素海冰盖中微塑料的分布特征及其与盐度、叶绿素a的响应关系

目前关于淡水湖泊冰盖中微塑料的分布特征研究还鲜见报道.为阐明乌梁素海冰盖中微塑料的赋存特征以及其与冰盖盐度、叶绿素a浓度之间的响应关系,通过野外采样、显微镜观察、傅里叶红外光谱测定和相关性分析等方法,对冰封期乌梁素海冰盖中微塑料的丰度、颜色、形状和种类进行鉴定,通过相关性分析探求微塑料在冰盖中的分布特征及其与盐度、叶绿...     

财政分权对环境污染的空间效应

利用2006—2017年我国30个省级行政单位的面板数据,采用空间计量模型对财政分权与环境污染之间的关系进行实证分析,并通过效应分解分别计算出财政收入分权和财政支出分权对环境污染的直接效应、空间溢出效应和总效应。模型估计的结果表明:①财政收入分权与财政支出分权通过直接效应和空间溢出效应两种途径对环境污染产生显著影响,但收入分权与支出分权对环境污染的空间效应具有异质性。②财政收入分权对环境污染具有显著的负向直接效应和负向空间溢出效应,影响系数分别为-5.429和-17.572。提高财政收入分权度不仅有利于减轻本省份环境污染,也对邻近省份的环境污染起到抑制作用。而财政支出分权对环境污染具有显著的负向直接效应和正向的空间溢出效应,影响程度分别为-3.345和1.173。提高财政支出分权虽然有利于减少本省份污染的排放,但在一定程度上引起省际的污染外溢效应,提高邻近省份的污染程度。③从总效应来看,财政收入分权和财政支出分权对环境污染均呈现出显著的负向相关性,影响程度分别为-23.001和-2.172。提高财政分权可降低环境污染水平,有利于环境质量提升。④通过构建不同空间权重矩阵,检验模型的稳健性,结果表明模型估计是稳健可靠的。根据分析结论,可能的启示与建议有:①合理划分中央政府和地方政府之间的财政事权和支出责任,在提高财政支出分权度的同时提高地方政府财政收入分权度,充分发挥地方政府环境治理的积极性和主动性。②继续加大生态环境保护力度,完善绿色经济考核机制,引导地方政府加大对污染治理和环境改善的支出水平及效率。     

环境规制、省际产业转移对污染迁移的空间溢出效应

目前我国正在积极地探寻经济增长高质量发展,生态环境与经济持续、稳定的和谐发展至关重要。虽然政府制定了相关的环境治理政策,但我国环境治理整体效果仍然欠佳。自从分税制改革以来,地方政府为了获得较高经济效益,会放松对环境管理,导致环境治理高投入低成效。同时,由于区域经济发展不平衡导致政府在制定相关环境治理政策时带有区域性特点,迫使高污染高能耗企业迁移至环境规制相对薄弱的地区,由此产生污染迁移的现象。基于此,对2003—2017年30个省区市(港澳台和西藏除外)环境污染总指数的空间溢出效应进行探讨,构建动态空间杜宾模型研究环境规制、省际产业转移对污染迁移的影响。研究结果表明:①环境规制总体上对环境污染具有显著直接效应且存在正向空间溢出效应,当某省环境规制强度增加,环境污染总指数会降低,从而引起污染向相邻省份转移,造成相邻省份的环境污染总指数上升。②省际产业转移整体上对环境污染具有显著直接效应且存在负向空间溢出效应,当某省的产业转移到相邻省份时,会缓解本省环境污染,却加重相邻省份的环境污染程度。这就需要中央政府加强对于各省区市的环境管控,统筹各区域的联防联治机制。产业转移承接省份在招商引资的过程中不仅要考虑本省环境承载能力和环境治理能力,还要考虑入驻企业自身污染排放处理能力,并将污染排放指数纳入筛选条件。同时,产业转移承接省份要引入企业的生产工艺、技术、研发团队等,运用技术溢出效应提升区域环境治理水平。     

基于非线性技术锅炉故障分析*

为预测和判断锅炉故障的发生,完善锅炉故障检测技术,基于锅炉运转具有非线性特点,提出将非线性评价指标应用于锅炉故障诊断。研究特征信号的非线性特性,通过确定延迟时间和嵌入维数来重构相空间;采用混沌分形理论研究非线性评价指标;提取最大Lyapunov指数和关联维数,并为收集的每种特征信号选择最合适的非线性指标。结果表明:蒸汽压力的非线性特征指标应选择关联维数,烟气温度1、烟气温度2、水管温度1和水管温度2的非线性特征指标应当选择最大Lyapunov指数。