生态环境学报 ›› 2022, Vol. 31 ›› Issue (3): 512-523.DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.03.010
郝永佩1,2(), 宋晓伟1,*(
), 赵文珺3, 向发敏4
收稿日期:
2021-11-14
出版日期:
2022-03-18
发布日期:
2022-05-25
通讯作者:
*宋晓伟(1987年生),男,副教授,博士,主要从事大气污染控制模拟研究。E-mail: xiaoweicool9418@126.com作者简介:
郝永佩(1986年生),女,讲师,博士,研究方向为区域污染防治。E-mail: haoyongpei@sxufe.edu.cn
基金资助:
HAO Yongpei1,2(), SONG Xiaowei1,*(
), ZHAO Wenjun3, XIANG Famin4
Received:
2021-11-14
Online:
2022-03-18
Published:
2022-05-25
摘要:
汾渭平原已成为中国空气污染最严重的区域之一。为深入探究汾渭平原大气污染物浓度变化特征和相关因子对大气污染物浓度的影响,基于2014—2020年污染物PM2.5、PM10、NO2、CO、SO2和O3_8 h_max监测数据,利用统计学方法分析了汾渭平原11个城市6种污染物质量浓度的时空变化特征,在此基础上评估其与相关因子之间的关系。结果表明,2014—2020年污染物PM2.5、PM10、NO2、CO和SO2年均质量浓度整体上呈现波动下降趋势,而污染物O3_8 h_max却呈现上升趋势。污染物质量浓度变化呈现显著的季节性特征,前5种污染物表现为夏季最低,春秋次之,冬季最高特征,而O3_8 h_max则表现为夏季最高。空间上,污染物PM2.5、PM10和NO2空间分布格局呈现南高北低的特征,而CO和SO2则呈现出中北部城市较高、南部较低的特征;O3_8 h_max空间分布在2017年前呈现南高北低,2017年后北高南低的特征。人口暴露主要集中在高于55 μg∙m-3的PM2.5年均质量浓度中,呈现高密度人口集聚在高污染区的特征;而随着污染物O3_8 h_max年均质量浓度逐年上升,人口暴露在高浓度O3污染中的比例逐年上升。气象因子上,各主要污染物浓度年际变化与气温、降水和气压关系密切,除与降水呈现负相关性之外,与其他气象因子的相关关系呈现出不同特征。该研究可为汾渭平原大气污染防控及区域联防治理提供参考。
中图分类号:
郝永佩, 宋晓伟, 赵文珺, 向发敏. 汾渭平原大气污染时空分布及相关因子分析[J]. 生态环境学报, 2022, 31(3): 512-523.
HAO Yongpei, SONG Xiaowei, ZHAO Wenjun, XIANG Famin. Spatiotemporal Distribution of Air Pollution and Correlation Factors in Fenwei Plain[J]. Ecology and Environment, 2022, 31(3): 512-523.
图5 2014—2020年中国四大污染区域大气污染物月变化特征图中PRD、YRD、JJJ和FWP分别代表珠三角、珠三角、京津冀和汾渭平原地区
Figure 5 Monthly variations of air pollutants in four regions of China in 2014-2020 PRD, YRD, JJJ, and FWP represents Pearl River Delta, Yangtze River Delta, Jing-Jin-Ji, and Fenwei Plain, respectively
年份 Year | 莫兰指数 Moran's I | T值 T value | 热点 Hot spot | 冷点 Cold spot |
---|---|---|---|---|
2014 | 0.289 | 3.214 | ||
2015 | 0.391 | 4.412 | 洛阳 | |
2016 | 0.587 | 6.723 | 咸阳、西安 | 宝鸡 |
2017 | 0.761 | 8.042 | 西安、咸阳、临汾 | 宝鸡、铜川 |
2018 | 0.714 | 8.665 | 西安、咸阳、临汾 | 宝鸡、铜川 |
2019 | 0.703 | 4.574 | 西安、咸阳、临汾 | 宝鸡、铜川、吕梁 |
2020 | 0.698 | 4.051 | 西安、咸阳、临汾 | 宝鸡、铜川、吕梁 |
表1 汾渭平原不同年份AQI空间自相关分析
Table 1 AQI spatial autocorrelation analysis of Fenwei Plain in different years
年份 Year | 莫兰指数 Moran's I | T值 T value | 热点 Hot spot | 冷点 Cold spot |
---|---|---|---|---|
2014 | 0.289 | 3.214 | ||
2015 | 0.391 | 4.412 | 洛阳 | |
2016 | 0.587 | 6.723 | 咸阳、西安 | 宝鸡 |
2017 | 0.761 | 8.042 | 西安、咸阳、临汾 | 宝鸡、铜川 |
2018 | 0.714 | 8.665 | 西安、咸阳、临汾 | 宝鸡、铜川 |
2019 | 0.703 | 4.574 | 西安、咸阳、临汾 | 宝鸡、铜川、吕梁 |
2020 | 0.698 | 4.051 | 西安、咸阳、临汾 | 宝鸡、铜川、吕梁 |
图7 2014—2020年汾渭平原PM2.5质量浓度区间面积(左)及人口暴露数量(右)占比变化
Figure 7 Changes of PM2.5 annual concentration by range and population exposure in Fenwei Plain from 2014 to 2020
图8 2014—2020年汾渭平原O3_8 h_max质量浓度区间面积(左)及人口暴露数量(右)占比变化
Figure 8 Changes of O3_8 h_max annual concentration by range and population exposure in Fenwei Plain from 2014 to 2020
气象因子 Meteorological factors | PM2.5 | PM10 | NO2 | CO | SO2 | O3 |
---|---|---|---|---|---|---|
气温 Air temperature | -0.455** | -0.384** | -0.435** | -0.439** | -0.424** | 0.728** |
相对湿度 Relative humidity | 0.073** | -0.119** | -0.114** | 0.011* | -0.251** | -0.175** |
气压 Air pressure | 0.191** | 0.181** | 0.179** | 0.247** | 0.142** | -0.247** |
降水 Precipitation | -0.109** | -0.167** | -0.171** | -0.073** | -0.129** | -0.036** |
风速 Wind velocity | -0.131** | -0.069** | 0.003* | -0.105** | 0.000* | 0.201** |
日照时数 Sunshine duration | -0.069** | -0.035** | -0.011* | -0.043** | 0.015* | 0.025** |
表2 汾渭平原年尺度主要污染物与气象因子的相关关系
Table 2 Correlations of main pollutants with meteorological factors in Fenwei Plain
气象因子 Meteorological factors | PM2.5 | PM10 | NO2 | CO | SO2 | O3 |
---|---|---|---|---|---|---|
气温 Air temperature | -0.455** | -0.384** | -0.435** | -0.439** | -0.424** | 0.728** |
相对湿度 Relative humidity | 0.073** | -0.119** | -0.114** | 0.011* | -0.251** | -0.175** |
气压 Air pressure | 0.191** | 0.181** | 0.179** | 0.247** | 0.142** | -0.247** |
降水 Precipitation | -0.109** | -0.167** | -0.171** | -0.073** | -0.129** | -0.036** |
风速 Wind velocity | -0.131** | -0.069** | 0.003* | -0.105** | 0.000* | 0.201** |
日照时数 Sunshine duration | -0.069** | -0.035** | -0.011* | -0.043** | 0.015* | 0.025** |
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