周春艷,王 橋,厲 青,劉思含,陳 輝,馬鵬飛,王中挺,檀 暢

?

近10年長江三角洲對流層NO2柱濃度時空變化及影響因素

周春艷,王 橋*,厲 青,劉思含,陳 輝,馬鵬飛,王中挺,檀 暢

(環(huán)境保護部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心,北京 100094)

利用臭氧監(jiān)測儀(OMI)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),分析了2005~2014 10年間長江三角洲對流層NO2柱濃度時空變化格局,從地形、氣象、經(jīng)濟、農(nóng)業(yè)、生活、國家重大環(huán)保措施及規(guī)劃等多個方面分析了NO2變化的影響因素,結(jié)果表明:(1)長江三角洲對流層NO2柱濃度十年年均增長率為1.04%.2011年最高,為1184.07×1013mole/cm2.2010年較2005年上升20.75%;2014年較2010年下降9.10%;(2)長江三角洲對流層NO2柱濃度呈中間高、北部次之、南部低的趨勢.長江三角洲中部的上海、蘇州、無錫、常州、鎮(zhèn)江和南京等城市為中心的條帶狀區(qū)域是四、五級高濃度中心,浙江大部份一直處于一、二級較低濃度水平;(3)長江三角洲夏季降水量大,與NO2濃度負(fù)相關(guān)系數(shù)高達0.84,對NO2具有濕沉降的作用.長江三角洲北風(fēng)的主導(dǎo)風(fēng)向及北平南高的地勢特點決定了其中部高污染區(qū)對浙江中南部影響較小;(4)對流層NO2濃度與第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值相關(guān)系數(shù)高達0.83,與汽車保有量相關(guān)系數(shù)為0.74.對流層NO2濃度與煤炭消費量及汽車保有量緊密相關(guān),此外,農(nóng)業(yè)秸稈焚燒也釋放大量氮氧化物.“十二五”期間實施的燃煤量控制和脫硝等一系列氮氧化物排放控制措施等使得2012~2014年NO2濃度降低.

對流層NO2；臭氧監(jiān)測儀(OMI)；遙感監(jiān)測；時空變化；影響因素；長江三角洲

對流層是各層大氣中與人類活動聯(lián)系最為密切的一層.對流層大氣最顯著的特點是化學(xué)性質(zhì)活潑,而NO有機物體系是造成對流層大氣這種活潑氧化性的主要原因[1].NO與氨、水分和其它化合物發(fā)生反應(yīng)形成二次顆粒物,與揮發(fā)性有機化合物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成臭氧.顆粒物與臭氧可以引起或加重呼吸系統(tǒng)疾病,降低肺功能.此外,NO會引起多種環(huán)境問題,如酸雨、灰霾、光化學(xué)污染和水體富營養(yǎng)化等.

長江三角洲是我國經(jīng)濟最具活力的地區(qū),隨著人口數(shù)量持續(xù)增長,工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速推進,能源消費總量不斷上升,大量排放的NO遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過環(huán)境承載能力,成為影響我國經(jīng)濟發(fā)展的重要制約因素.在當(dāng)前這樣的社會現(xiàn)實下,大氣環(huán)境的監(jiān)測及治理工作得到前所未有的重視.目前,我國科研人員利用國外多種衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析區(qū)域NO2的時空格局已有一些工作:分析了我國氮氧化物排放的時空格局變化[2],從不同自然地理分區(qū)、典型重點城市及地級市等多個角度[3-6]對我國NO2柱濃度的時空分布和變化趨勢進行分析,分析了中國東部?西部時空變化差異,分析了人類足跡、地區(qū)生產(chǎn)總值和全國汽車保有量與對流層NO2間的相關(guān)性[7-8].典型區(qū)域的研究工作較少,針對三大城市群的NO2污染特征進行了探討[9-12].長江三角洲城市群在我國經(jīng)濟發(fā)展及文化建設(shè)方面具有重要的戰(zhàn)略地位,但針對長江三角洲城市群NO2污染物的分布、變化特征、傳輸規(guī)律及影響因素等的研究工作較少,與環(huán)保措施結(jié)合分析的工作亟需開展.該文采用對流層NO2柱濃度、地形、氣象、秸稈焚燒火點個數(shù)及多種統(tǒng)計數(shù)據(jù),并與國家實施的環(huán)保措施及規(guī)劃結(jié)合,分析了長江三角洲城市群近10年的對流層NO2柱濃度的時空格局變化,及環(huán)境變化背后的自然及人為影響因素.

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)介紹

長江三角洲城市群位于中國大陸東部沿海,是長江入海之前形成的沖積平原.根據(jù)國務(wù)院2010年批準(zhǔn)的《長江三角洲地區(qū)區(qū)域規(guī)劃》,長江三角洲包括上海市、江蘇省和浙江省,共轄1個直轄市和24個地級市,區(qū)域面積21.07萬km2,占國土總面積的2.2%.人口密度大,國家統(tǒng)計局2013年統(tǒng)計顯示常住人口達15852萬人,約占全國常住人口總數(shù)的11.7%.長江三角洲是中國對外開放的最大地區(qū),該地區(qū)工業(yè)基礎(chǔ)雄厚、商品經(jīng)濟發(fā)達,水陸交通方便,是中國最大的外貿(mào)出口基地,2013年生產(chǎn)總值約占全國的18.8%.

1.2 數(shù)據(jù)及方法

該文所用NO2數(shù)據(jù)為2005~2014年DOMINO version 2.0 OMI對流層NO2垂直柱濃度產(chǎn)品,此產(chǎn)品由荷蘭皇家氣象研究所反演,由TEMIS[13]發(fā)布,空間分辨率為0.125°×0.125°. 2004年7月15日美國國家航空航天局發(fā)射的Aura地球觀測系統(tǒng)衛(wèi)星上搭載了臭氧監(jiān)測儀OMI.此傳感器由荷蘭、芬蘭與NASA合作制造,是繼GOME和SCIAMACHY后的新一代大氣成分探測傳感器,軌道掃描刈幅為2600km,天底空間分辨率是13km×24km,一天覆蓋全球一次,有3個通道,波長覆蓋范圍為270~500nm[14].2012年12月28日中國環(huán)境監(jiān)測總站正式通過全國城市空氣質(zhì)量實時發(fā)布平臺向社會公眾發(fā)布空氣質(zhì)量六要素實時數(shù)據(jù),截至2015年4月20日,長江三角洲城市群共有128個地面站點,其中上海10個、江蘇71個、浙江47個.遙感技術(shù)大尺度宏觀性的特點,能夠彌補地面監(jiān)測手段空間上的局限,有力地服務(wù)于區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控政策.

目前衛(wèi)星遙感監(jiān)測對流層NO2柱濃度的主流方法是差分吸收光譜算法(DOAS)[15].該算法利用425~450nm窗口通道的探測信號,首先,去除地表反射及氣溶膠的散射影響、大氣分子拉曼散射所引起Ring效應(yīng)的填補作用、窗口內(nèi)其他所有氣體的吸收影響,獲得地面到傳感器的整個光路的NO2整層斜柱濃度;然后,基于輻射傳輸模型計算得到大氣質(zhì)量因子,將NO2斜柱濃度轉(zhuǎn)化為垂直柱濃度;最后,利用大氣模式或其他方式獲得平流層NO2柱濃度,從整層柱濃度中去除,便獲得對流層NO2柱濃度[16].

長江三角洲城市群的人口、面積、地區(qū)生產(chǎn)總值、煤炭消耗量和汽車保有量等統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)庫(http://data.stats.gov.cn/)及上海市、江蘇省和浙江省統(tǒng)計局,風(fēng)速、風(fēng)向、降水量等氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)(http://data.cma.gov.cn/).

2 結(jié)果與分析

為了分析長江三角洲城市群及其直轄市和地級市的NO2年、季、月時空分布及變化情況,該文對2005~2014年對流層NO2垂直柱濃度進行了如下分級:一級(<500)、二級(500~1000)、三級(1000~1500)、四級(1500~2000)和五級(>2000),單位為1013mole/cm2.

2.1 長江三角洲對流層NO2柱濃度的年變化

由長江三角洲對流層NO2柱濃度10年年均變化(圖1)可知:對流層NO2柱濃度波動較大,10年柱濃度年均增長率為1.04%.2006年濃度最低,為839.98×1013mole/cm2;2011年最高,為1184.07× 1013mole/cm2.縱觀10年來NO2的變化,波動較小,2011年NO2呈顯著升高趨勢,2014年下降顯著.“十一五”規(guī)劃對氮氧化物沒有約束性規(guī)定,2010年較2005年上升20.75%;“十二五”規(guī)劃的約束性減排指標(biāo)為下降10%,2014年較2010年已下降9.10%.

由長江三角洲各省(市)對流層NO2柱濃度及氮氧化物排放量變化(表2)可知:長江三角洲城市群中江蘇省氮氧化物排放量最高,浙江其次,上海最低;對流層NO2柱濃度上海最高,江蘇次之,浙江最低.對流層NO2柱濃度是行政區(qū)劃范圍內(nèi)的平均值,而氮氧化物排放量卻是行政區(qū)劃范圍內(nèi)的累計值,兩者不能一一對應(yīng);對流層NO2柱濃度年際變化可以參考氮氧化物排放量的變化,經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)對流層NO2柱濃度受氮氧化物排放量的影響是直接的,增減趨勢具有一致性,其中也有個別年份有較大差異,需要考慮氣象條件引起的區(qū)域傳輸及其他多種因素的影響;2011~2014年對流層NO2柱濃度年均值與氮氧化物排放量具有很好相關(guān)性,浙江為0.89,上海為0.81,江蘇為0.75,長江三角洲城市群為0.86.

表1 長江三角洲各省(市)對流層NO2柱濃度及氮氧化物排放量變化[17-19] Table 1 The change of annual column NO2 density and NOx emissions statistics for each cities of Yangtze River Delta[17-19]

由長江三角洲對流層NO2柱濃度10年時空變化(圖2)可知:長江三角洲NO2分布呈中間高、北部次之、南部低的趨勢.長江三角洲中部的上海、蘇州、無錫、常州、鎮(zhèn)江和南京等城市為中心的條帶狀區(qū)域是四、五級高濃度中心,與王艷[20]研究中所示的2004年長江三角洲電廠裝機容量空間分布具有較高的一致性;浙江大部份地區(qū)一直處于一、二級較低濃度水平;10年來NO2高濃度區(qū)范圍變化顯著.2005年NO2高濃度分布范圍較小且集中在上海、蘇州、無錫、常州北部及南京小范圍的區(qū)域;2006~2011年高濃度區(qū)范圍不斷擴大且值逐漸升高,上海、蘇州、無錫、常州、鎮(zhèn)江、南京、嘉興等連接成片,北部徐州也處于高濃度狀態(tài)下;2012~2013年高濃度范圍縮小且值降低;2014年高濃度區(qū)范圍進一步縮小,且濃度值有降低趨勢.

2.2 長江三角洲對流層NO2柱濃度的季變化

2.3 長江三角洲對流層NO2柱濃度的月變化

圖4給出了2005~2014年長江三角洲的對流層NO2柱濃度月均變化:對流層NO2柱濃度月均值呈顯著周期性變化,以年為周期,每個周期出現(xiàn)一個大波峰和一個大波谷.一年中NO2最低值一般出現(xiàn)在夏季的7、8月,2012年7月達到最小值為398.77×1013mole/cm2;最高值一般出現(xiàn)在1、11、12月,2011年12月達到最大值為2452.96×1013mole/cm2.2008年12月濃度為10年來同期最低值,為1513.33×1013mole/cm2,這種突變與長江三角洲為迎接奧運盛事實施的治理及減排措施有關(guān).每年2、3月份出現(xiàn)小波峰和小波谷,這種變化與中國農(nóng)歷新年期間工廠停工排放減少有關(guān).

3 影響因素分析

大氣污染物濃度分布特征除了與污染源分布及源強有直接關(guān)系外,還與地形、氣象條件密切相關(guān)[21].從自然和人為等4個方面分析長江三角洲對流層NO2垂直柱濃度的污染成因.

3.1 氣象條件

以往有較多工作討論了大氣污染物濃度與氣象條件的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)風(fēng)向、風(fēng)速、降水等氣象要素對大氣污染物有一定制約關(guān)系,但并非簡單的線性關(guān)系.該文主要從風(fēng)向和降水兩個方面進行探討.

3.1.1 風(fēng)向 風(fēng)向是影響對流層大氣NO2擴散的氣象因子,主導(dǎo)著大氣NO2擴散的方向.根據(jù)中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)所提供的《中國地面氣候資料月值數(shù)據(jù)集》長江三角洲32個站點(上海1個、江蘇13個、浙江18個)十年累計月風(fēng)向頻次數(shù)據(jù)(圖5)可知,長江三角洲春季西北、北、東北北、東東北等風(fēng)向頻次較高,南向風(fēng)頻次較低;夏季主導(dǎo)風(fēng)向為東東北向,其他風(fēng)向頻次差不多;秋季主導(dǎo)北東北方向,北向其他風(fēng)向頻次也較高,南向風(fēng)幾乎沒有;冬季主導(dǎo)西北風(fēng),其他北向風(fēng)頻次也較高,南向風(fēng)幾乎沒有.

長江三角洲城市群中北部是平原,海拔處于150m以下;南部的浙江山地和丘陵約占70.4%,海拔較高,麗水市有高海拔山脈(圖6).長江三角洲的地形及風(fēng)向條件決定了其污染擴散情況:浙江高海拔的地形條件減弱了長江三角洲中部高污染區(qū)在主導(dǎo)北向風(fēng)作用下向南部的擴散;而長江三角洲北部徐州高污染區(qū)在主導(dǎo)北向風(fēng)作用下影響了下游宿遷、淮安、連云港等市.

3.1.2 降水 降水對空氣質(zhì)量的影響,主要體現(xiàn)在對污染物的清除和沖刷作用[22-24].根據(jù)中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)所提供的《中國地面氣候資料月值數(shù)據(jù)集》長江三角洲32個站點(上海1個、江蘇13個、浙江18個)10年累計月降水量(圖7)可知:長江三角洲四季降水量分布相對均衡,夏季高溫多雨,降水量約占全年的43%;春季約占24%;冬季約占13%;秋季約占20%.統(tǒng)計分析了2005~2014年長江三角洲月降水量與月對流層NO2柱濃度的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)兩者的負(fù)相關(guān)系數(shù)高達0.84.

3.2 經(jīng)濟發(fā)展及能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是影響一個地區(qū)環(huán)境的重要因素,也決定了污染來源及治理的方向.國家統(tǒng)計局所提供的長江三角洲生產(chǎn)總值數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明: 2005~2013年上海市一直呈“三二一”的產(chǎn)業(yè)格局,且第三產(chǎn)業(yè)一直處于主導(dǎo)地位且比重穩(wěn)步提高,第二產(chǎn)業(yè)比重逐漸降低;江蘇和浙江兩省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)類似,同為“二三一”結(jié)構(gòu),十年來第二產(chǎn)業(yè)比重逐漸降低,第三產(chǎn)業(yè)比重逐漸升高,第一產(chǎn)業(yè)占有一定比重.2013年3個地市的三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)如圖8所示.我國能源結(jié)構(gòu)的特點是富煤、貧油、少氣,分別占91%、5%和4%.這種能源結(jié)構(gòu)特點決定了能源生產(chǎn)以煤為主的格局.三次產(chǎn)業(yè)中,第一和第三產(chǎn)業(yè)消耗能源、資源較少,對環(huán)境的影響相對較小;第二產(chǎn)業(yè)能源消耗能力強,同時大量的資源廢棄物也在工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生,對環(huán)境污染影響最重.煤炭消耗主要來源于第二產(chǎn)業(yè),據(jù)統(tǒng)計兩者有高達0.99的相關(guān)性.

隨著近十年長江三角洲經(jīng)濟飛速發(fā)展,產(chǎn)業(yè)總值翻翻約1.8倍,江蘇省的產(chǎn)業(yè)總值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于上海和浙江,約占長江三角洲總值的一半,增幅約為2.2倍(圖9).在這樣的經(jīng)濟增長的形勢下,能源結(jié)構(gòu)又比較單一,以燃煤為主.我國的煤炭資源質(zhì)量不高,對環(huán)境明顯不利,污染較大[25].表2所示:2012年,長江三角洲地區(qū)煤炭消耗量約占全國消耗總量的10.9%;江蘇省是全國排名第五燃煤大省,消耗了長江三角洲總量的58%;浙江省約為30%.長期依賴高能耗、髙污染、高排放的第二產(chǎn)業(yè),能源供應(yīng)以大量消耗煤炭的火力發(fā)電為主,導(dǎo)致江蘇和浙江兩省燃煤量十年來逐年升高.隨著長江三角洲第二產(chǎn)業(yè)增值飆升,NO2濃度也基本呈直線上升,但這種趨勢自2011年后發(fā)生了改變(圖10).這是因為“十一五”規(guī)劃沒有對氮氧化物提出約束性要求,而“十二五”規(guī)劃主要指標(biāo)中提出氮氧化物排放總量2015年比2010年降低10%,并提出了強有力的措施.2011年NO2濃度劇增,是因為作為“十二五”的開局之年,工業(yè)企業(yè)處于松懈狀態(tài),2011年煤炭消費總量劇增;脫硝工程剛剛上馬,脫硝電價政策未出臺,運行脫硝設(shè)施的技術(shù)人員短缺,效益還沒有發(fā)揮[26].2012~2014年,電力行業(yè)脫硫脫硝、鋼鐵燒結(jié)機脫硫脫硝、水泥行業(yè)與工業(yè)鍋爐脫硝等大氣污染物減排工程相繼開展,對NO2減排效果明顯[26-27].將2005~2013年長江三角洲第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值與對流層NO2柱濃度年均值進行相關(guān)性分析,相關(guān)系數(shù)高達0.83,這有力佐證了工業(yè)排放對對流層NO2柱濃度的貢獻.

表2 2004~2012年長江三角洲煤炭消耗量(萬t) Table 2 Coal consumption of Yangtze River Delta during 2004~2012 (′104t)

3.3 機動車污染物排放

機動車尾氣排放的主要污染物包括碳?xì)浠衔?、氮氧化物、一氧化碳和?xì)微顆粒物[28-30],已成為我國空氣污染的主要來源,造成灰霾、酸雨和光化學(xué)煙霧等區(qū)域性大氣污染問題頻發(fā).由于機動車大多行駛在人口密集區(qū)域,這些污染物對人體的呼吸系統(tǒng)和眼睛帶來直接危害,長期暴露會嚴(yán)重影響人們的身體健康[31].

隨著長江三角洲經(jīng)濟快速發(fā)展和城市化規(guī)模迅速擴大,機動車保有量呈快速增長態(tài)勢,機動車尾氣污染在環(huán)境空氣中的分擔(dān)率不斷提升,成為影響城市大氣環(huán)境的重要因素.不同車型、不同標(biāo)準(zhǔn)車輛對污染物排放貢獻不同,根據(jù)中國機動車污染防治年報獲知:汽車成為機動車(包括汽車、摩托車及其他類型的車輛)污染總量主要貢獻者,其中2012年全國機動車氮氧化物排放量為640.0萬t,其中汽車排放占91.1%.國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示(表3):2005~2013年長江三角洲地區(qū)汽車保有量由482.55萬輛增長到2062.81萬輛,保有量增長了327.5%.其中,江蘇增幅最大為749.34,浙江增幅為697.95萬輛,上海為132.97萬輛.其中,2009~2011年是長江三角洲地區(qū)汽車保有量增加最快的幾年.此外,長江三角洲汽車排放標(biāo)準(zhǔn)及油品遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐洲標(biāo)準(zhǔn),NO的排放濃度也遠(yuǎn)高于歐洲水平[32-34].將2005~2013年長江三角洲汽車保有量與對流層NO2柱濃度年均值進行相關(guān)性分析,相關(guān)系數(shù)高達0.74,這說明了機動車污染物排放是對流層NO2的重要來源.

表3 2005~2013年長江三角洲汽車保有量(萬輛) Table 3 Car ownership of Yangtze River Delta during 2005~2013 (′104t)

3.4 農(nóng)業(yè)秸稈焚燒排放

表4 2013~2014年長江三角洲秸稈焚燒火點數(shù)、火點強度及增減幅度[35] Table 4 Straw burning fire、fire intensity and change of Yangtze River Delta during 2013~2014[35]

隨著人們生活水平普遍提高,燃?xì)夂兔禾咳〈斩挸蔀槿藗兩钆胝{(diào)和取暖的燃料.目前,秸稈處理成本較高,綜合利用渠道較少,效果不顯著.夏秋兩季農(nóng)作物收割時,秸稈焚燒向空氣中釋放大量煙霧、煙塵、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物等氣態(tài)污染物,給環(huán)境空氣造成很大污染[36].長江三角洲地區(qū)中,江蘇省農(nóng)業(yè)比重較大,是全國糧油集中產(chǎn)區(qū)之一,可耕地面積達4763.8khm2,居全國第四位.浙江地貌結(jié)構(gòu)為“七山一水二分田”,耕地面積僅有1920.9 khm2.環(huán)境保護部據(jù)衛(wèi)星遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計和各地報告的現(xiàn)場巡查檢查結(jié)果顯示:2013年長江三角洲秸稈焚燒火點個數(shù)為505個,主要出現(xiàn)在江蘇,為474個;2014年為60個,江蘇出現(xiàn)53個.長江三角洲地區(qū)火點個數(shù)2014年較2013年同期減幅為88.12%(表4).秸稈焚燒是長江三角洲對流層NO2的一個重要人為源,秸稈禁燒工作力度加大是2014年NO2柱濃度降低的一個重要因素.

4 結(jié)論

4.1 近10年長江三角洲對流層NO2柱濃度時間變化特征為:10年柱濃度年均增長率為1.04%. 2006年濃度最低,為839.98×1013mole/cm2;2011年最高,為1184.07×1013mole/cm2.十年來NO2柱濃度的波動較小,2011年NO2顯著升高,2014年顯著下降.“十一五”規(guī)劃對氮氧化物沒有約束性規(guī)定,2010年較2005年上升20.75%;“十二五”規(guī)劃的約束性減排指標(biāo)為下降10%,2014年較2010年下降9.10%.

4.2 近10年長江三角洲對流層NO2柱濃度空間變化特征為:呈中間高、北部次之、南部低的趨勢.長江三角洲中部的上海、蘇州、無錫、常州、鎮(zhèn)江和南京等城市為中心的條帶狀區(qū)域是四、五級高濃度中心,浙江大部份一直處于一、二級較低濃度水平.2005年NO2高濃度分布范圍較小且集中在上海、蘇州、無錫、常州北部及南京小范圍的區(qū)域;2006~2011年高濃度區(qū)范圍不斷擴大且值逐漸升高,上海、蘇州、無錫、常州、鎮(zhèn)江、南京、嘉興等連接成片,北部徐州也處于高濃度狀態(tài)下;2012~2013年高濃度范圍縮小且值降低;2014年高濃度區(qū)范圍進一步縮小,且濃度值有降低趨勢.

4.3 長江三角洲夏季降水量大,與NO2濃度負(fù)相關(guān)系數(shù)高達0.84,其濕沉降對NO2的濃度降低作用顯著.長江三角洲北風(fēng)的主導(dǎo)風(fēng)向及北平南高的地勢特點決定了其中部高污染區(qū)對浙江中南部影響較小.

4.4 通過相關(guān)性分析、文獻及國家政策印證等分析,發(fā)現(xiàn)對流層NO2濃度與煤炭消費量及汽車保有量緊密相關(guān),與第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值相關(guān)系數(shù)高達0.83,與汽車保有量相關(guān)系數(shù)為0.74.隨著近10年長江三角洲經(jīng)濟的崛起,產(chǎn)業(yè)總值翻翻約1.8倍,燃煤為主的能源結(jié)構(gòu),使得工業(yè)排放氮氧化物劇增;機動車保有量的快速增加,汽車排放標(biāo)準(zhǔn)及油品跟不上國際發(fā)展水平,是NO2排放量增加的一個重要因素.此外,農(nóng)業(yè)秸稈焚燒也釋放大量氮氧化物.“十二五”期間實施的燃煤量控制和脫硝等一系列氮氧化物排放控制措施使得2012~2014年NO2濃度降低.

唐孝炎,張遠(yuǎn)航,邵 敏.大氣環(huán)境化學(xué) [M]. 2版.北京:高等教育出版社, 2006.

張 強,耿冠楠,王斯文,等.衛(wèi)星遙感觀測中國1996~2010年氮氧化物排放變化 [J]. 科學(xué)通報, 2012,57(16):1446-1453.

王躍啟,江 洪,張秀英,等.基于OMI衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的中國對流層NO2時空分布 [J]. 環(huán)境科學(xué)研究, 2009,22(8):932-937.

陳姍姍,束 炯,徐建中.中國若干典型城市對流層NO2時空分布特征 [J]. 長江流域資源與環(huán)境, 2010,19(12):1484-1490.

姚 凌,呂 寧,師華定.利用SCIAMACHY遙感資料研究我國NO2柱濃度及其時空分布 [J]. 環(huán)境科學(xué)研究, 2012,25(4):419- 424.

肖鐘湧,江 洪,程苗苗.利用OMI遙感數(shù)據(jù)研究中國區(qū)域大氣NO2[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2011,31(10):2080-2090.

張興贏,張 鵬,張 艷,等.近10a中國對流層NO2的變化趨勢、時空分布特征及其來源解析 [J]. 中國科學(xué)(D輯:地球科學(xué)), 2007,37(10):1409-1416.

李 龍,施潤和,陳圓圓,等.基于OMI數(shù)據(jù)的中國NO2時空分布與人類影響分析 [J]. 地球信息科學(xué)學(xué)報, 2013,15(5):688-694.

王 英,李令軍,劉 陽.京津冀與長江三角洲區(qū)域大氣NO2污染特征 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2012,33(11):3685-3692.

周春艷,厲 青,何穎霞,等.山東省近10年對流層NO2柱濃度時空變化及影響因素 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2015,35(8):2281-2290.

周春艷,厲 青,王中挺,等. 2005年—2014年京津冀對流層NO2柱濃度時空變化及影響因素 [J]. 遙感學(xué)報, 2016,20(3):468- 480.

周春艷,高彥華,陳 輝,等. “十二五”期間三大城市群對流層NO2柱濃度時空變化及對比 [J]. 環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展, 2016, 41(3):65-69.

KNMI. Tropospheric NO2from satellites[DB/OL] The Netherlands: KNMI, 2015[2015-11-16]. http://www.temis.nl/ airpollution/NO2.html.

OMI TEAM. Ozone Monitoring Instrument (OMI) data user’s guide (OMI-DUG-5.0)[R]. USA: NASA, 2012:8.

BURROWS J P, WEBER M, BUCHWITZ W, et al. The global ozone monitoring experiment (GOME): Mission concept and first scientific results [J]. J. Atmos. Sci., 1999,56:151-175.

陶金花,王子峰,韓 冬,等.華北地區(qū)秸稈禁燒前后的NO2衛(wèi)星遙感監(jiān)測分析 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2009,29(10):1016-1020.

中華人民共和國環(huán)境保護部.2012年度全國主要污染物總量減排情況考核結(jié)果[DB/OL].(2013-8-29)[2016-02-22]. http: //www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/qt/201308/t20130829_259033.htm.

中華人民共和國環(huán)境保護部.2013年度全國主要污染物總量減排考核公告[DB/OL].(2014-8-28)[2016-02-22]. http://www. zhb.gov.cn/gkml/hbb/qt/201408/t20140828_288398.htm.

中華人民共和國環(huán)境保護部.2014年度全國主要污染物總量減排考核公告[DB/OL].(2015-7-22)[2016-02-22]. http://www. mep.gov.cn/gkml/hbb/qt/201507/t20150722_307020.htm.

王 艷.長江三角洲地區(qū)大氣污染物水平輸送場特征研究 [D]. 濟南:山東師范大學(xué), 2007:31-32.

李宗愷,潘云仙,孫瀾橋.空氣污染氣象學(xué)原理及應(yīng)用 [M]. 北京:氣象出版社, 1985:557-569.

蔣維楣.空氣污染氣象學(xué) [M]. 南京:南京大學(xué)出版社, 2003: 170.

尉 鵬,任陣海,蘇福慶,等.中國NO2的季節(jié)分布及成因分析 [J]. 環(huán)境科學(xué)研究, 2011,24(2):155-161.

金維明.降水量變化對大氣污染物濃度影響分析 [J]. 環(huán)境保護科學(xué), 2012,38(2):23-26,52.

鄒 璇.能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化與經(jīng)濟增長 [J]. 經(jīng)濟問題探索, 2010, (7):33-39.

孫秀艷.氮氧化物減排為何滯后 [N]. 人民日報, 2014-3-1.

劉炳江.“十二五”主要大氣污染物總量減排對策措施 [J]. 環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展, 2012,(4):5-10.

中華人民共和國環(huán)境保護部.2011年中國機動車污染防治年報 [R]. 北京:中華人民共和國環(huán)境保護部, 2011.

中華人民共和國環(huán)境保護部.2012年中國機動車污染防治年報 [R]. 北京:中華人民共和國環(huán)境保護部, 2012.

中華人民共和國環(huán)境保護部.2013年中國機動車污染防治年報 [R]. 北京:中華人民共和國環(huán)境保護部, 2013.

王莉莉.蘭州市機動車尾氣排放對大氣環(huán)境影響分析及對策研究 [D]. 蘭州:蘭州交通大學(xué), 2013.

國務(wù)院.大氣污染防治行動計劃[EB/OL] .北京:國務(wù)院, 2013[2015-11-16]. http://www.gov.cn/zwgk/2013-09/12/content_ 2486773.htm.

DIESELNET. European Union emission regulations [EB/OL]. DieselNet, 2015[2015-11-16]. http://dieselnet.com/standards/ eu/ld.php.

上海市環(huán)境保護局.市環(huán)保局關(guān)于本市實施國五機動車排放標(biāo)準(zhǔn)的新聞通氣稿[EB/OL].上海:上海市環(huán)境保護局, 2014[2015- 11-16].http://www.sepb.gov.cn/fa/cms/shhj//shhj2098/shhj2100/2014/04/85962.htm.

張鶴豐.中國農(nóng)作物秸稈燃燒排放氣態(tài)、顆粒態(tài)污染物排放特征的實驗室模擬 [D]. 上海:復(fù)旦大學(xué), 2009.

環(huán)境保護部辦公廳.關(guān)于2014年夏季秸稈禁燒工作情況的通報環(huán)辦函[2014]1170號[EB/OL]. 北京:中華人民共和國環(huán)境保護部,(2014-9-15)[2014-10-30]. http://www.mep.gov.cn/gkml/hbb/ bgth/201409/t20140918_289253.htm.

* 責(zé)任作者, 研究員, wangqiao@mep.gov.cn

Spatio-temporal change and influencing factors of tropospheric NO2column density of Yangtze River Delta in the decade

ZHOU Chun-yan, WANG Qiao*, LI Qing, LIU Si-han, CHEN Hui, MA Peng-fei, WANG Zhong-ting, Tan Chang

(Satellite Environmental Center, Ministry of Environmental Protection of the People's Republic of China, Beijing 100094, China)., 2016,36(7)：1921~1930

The characteristics of spatial and temporal distribution of tropospheric NO2column density over Yangtze River Delta for 2005~2014 were analysed based on satellite derived NO2column data from OMI. On this basis, influencing factors of NO2changes were analysed from terrain, meteorology, economy, agriculture, life, national major environmental planning, and other aspects. Results demonstrate: a) Tropospheric NO2column density increased at theof 1.04%, with the highest column density 1184.07×1013mole/cm2in 2011; it raised 20.7% compared with 2005 in 2010 and declined 9.1% compared with 2010 in 2014; b) The spatial distribution of tropospheric NO2column density had significant change, high in the middle, low in northern and lower in southern of Yangtze River Delta. c) Precipitation had a highly negative correlation with NO2concentrations for the reason of atmospheric wet deposition. The terrain of Yangtze River delta weakened the unfavorable impact of the high polluted area under the effect of the dominant north wind. d) Tropospheric NO2concentration had a correlation coefficient of 0.83 with the second industry output value, and a correlation coefficient of 0.74 with car ownership. Tropospheric NO2concentration was closely related to coal consumption and car ownership; in addition, the agricultural straw burning also released a large amount of nitrogen oxides. Series of NOemission control measures such as controlling amount of coal and denitration applied during the "twelfth five-year" lowered the NO2concentration in 2012~2014.

tropospheric NO2column density；ozone monitoring instrument (OMI)；satellite remote sensing monitoring；spatial-temporal change；impact factors；Yangtze River Delta

X87

A

1000-6923(2016)07-1921-10

周春艷(1981-),女,山東臨沂人,高工,博士,主要從事大氣環(huán)境遙感研究.發(fā)表論文10余篇.

2015-11-30

高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項(05-Y20A16- 9001-15/17);國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)(2014AA06A508)