汪璐

摘 要：針對地面監(jiān)測PM2.5濃度存在以點帶面問題，還應借助遙感技術(shù)加強大氣顆粒物濃度分析。以2014-2016年我國PM2.5濃度數(shù)據(jù)為研究對象，采取多源遙感數(shù)據(jù)進行分析和整理，可以發(fā)現(xiàn)PM2.5濃度總體呈北高、南低趨勢，并且具有一定空間集聚效應，全年呈U型分布趨勢，將受到自然氣候因素和社會生產(chǎn)生活排放污染氣體的影響。

關(guān)鍵詞：多源遙感數(shù)據(jù);PM2.5變化趨勢;生產(chǎn)生活排放

1多源遙感數(shù)據(jù)的獲取及分析

在研究我國PM2.5變化趨勢及影響因素時，采用的數(shù)據(jù)包含PM2.5濃度及氣象因子監(jiān)測數(shù)據(jù)、AOD反演數(shù)據(jù)集、NO2＼SO2＼O3＼CO濃度數(shù)據(jù)集。其中，PM2.5濃度及氣象來自我國環(huán)境監(jiān)測總站平臺CNEMC，可以通過登錄平臺完成中國各地氣象站點小時監(jiān)測數(shù)據(jù)下載。AOD反演數(shù)據(jù)集為Terra和Aqua衛(wèi)星搭載MODIS傳感器遙測反演得到的，可以通過美國航天航空宇航局NASA數(shù)據(jù)中心網(wǎng)站下載，另外需要采用全球氣溶膠自動觀測網(wǎng)AERONET地面站中中國各站L2.0級AOD數(shù)據(jù)進行反演，并采用L1.5級數(shù)據(jù)作為城區(qū)大氣細顆粒PM2.5代表[1]。NO2＼SO2＼O3＼CO濃度數(shù)據(jù)來源于EOSPM-Q衛(wèi)星搭載的COME、SCIAMACHY、AIRS等大氣探測儀，可以通過國家地球系統(tǒng)科學數(shù)據(jù)共享平臺下載逐月濃度數(shù)據(jù)集。采用靜態(tài)空間數(shù)據(jù)源完成各種時序數(shù)據(jù)的分析，能夠得到2014-2016各年的均值。將AOD柵格值當成是特征變量，可以通過各自AOD反演天數(shù)獲得均值。在對PM2.5變化趨勢展開分析時，對152個城市的數(shù)據(jù)進行選取，并劃分為東北、華北、華東、華中、華南、西南和西北七個區(qū)域，采用I指數(shù)展開空間自相關(guān)分析，確定PM2.5濃度在時空上的變化趨勢[2]。在對PM2.5影響因素展開分析時，引入DEM模型對氣象因子和社會生產(chǎn)生活引發(fā)的帶起成分變化帶來的影響展開綜合分析。

2我國PM2.5變化趨勢與影響因素

2.1變化趨勢分析

2.1.1空間變化趨勢

從空間分布情況來看，2016年P(guān)M2.5濃度最高的包含華北、華中和華東地區(qū)，最低的為東北、西北、西南和華南地區(qū)。從2014到2016年之間，PM2.5濃度下降幅度最大的為華中地區(qū)，其次分別為華北、西南、華東、西北地區(qū)，東北地區(qū)下降幅度最小。進一步分析空間PM2.5濃度演繹規(guī)律，需要將PM2.5濃度等級進行劃分，將0-50μg/m3評判為優(yōu)，51-100μg/m3為良，101-150μg/m3為輕度污染，151-200μg/m3為中度污染，200μg/m3以上為重度污染。從各城市間的聯(lián)動情況來看，呈現(xiàn)出PM2.5濃度等級高和等級低地區(qū)相鄰的狀況，如石家莊、保定等城市屬于PM2.5濃度高的城市，在空間中將發(fā)生集聚效應，產(chǎn)生相互影響，導致城市PM2.5濃度進一步升高。從地理分布上來看，PM2.5濃度高的城市主要集中在華北、華中和華東地區(qū)，引發(fā)了一定聚集效應，造成區(qū)域華北、華中和華東地區(qū)濃度等級較高。

2.1.2時間變化趨勢

從我國PM2.5濃度時間變化趨勢上來看，總體上呈下降趨勢，從2014年的59.7μg/m3下降至49.3μg/m3。將各年當成是周期，對各月PM2.5濃度進行分析，可以發(fā)現(xiàn)PM2.5濃度變化帶有明顯季節(jié)性。具體來講，就是每年3-9月PM2.5濃度低于10月-次年2月，秋、冬季節(jié)污染嚴重，春、秋季節(jié)污染較少，月均值整體呈U形分布趨勢。從日均值變化情況來看，2017年152個城市日均值最高的時段在321-341d之間，最高能夠達到158μg/m3左右，第二個峰值在10-30d出現(xiàn)，能夠達到122μg/m3左右，最低值集中分布在141-221d之間，日均值多次接近20μg/m3。出現(xiàn)時間變化，與氣候和社會生產(chǎn)生活因素有關(guān)。在秋、冬季節(jié)，氣溫總體較低，同時降水較少，空氣中PM2.5不容易擴散。而北方城市也將通過燃煤等方式滿足供暖需求，導致空氣受到進一步污染。

2.2影響因素分析

2.2.1氣象影響分析

結(jié)合上述分析，對各種氣象因子給PM2.5濃度帶來的影響展開分析，可以發(fā)現(xiàn)華北地區(qū)由于冷空氣活動被太行山等山脈阻擋和削弱，導致區(qū)域空氣流動性小，污染物容易聚集形成霧霾，造成了沿著山脈分布的北京、保定、石家莊等地區(qū)構(gòu)成了高PM2.5濃度條帶。而華南地區(qū)盡管在空間分布上與華北、華中等PM2.5濃度高的地區(qū)相鄰，但是由于多數(shù)城市位于南亞熱帶，年均氣溫在10-27℃之間，有助于垂直對流的形成，能夠使污染物的擴散得到加快。從總體上來看，PM2.5濃度呈現(xiàn)北方高、南低的整體格局的形成，與從北向南的氣候帶劃分存在一致性。此外，PM2.5濃度還將受到各地降水的影響，華南地區(qū)為熱帶季風和南亞熱帶氣候，年平均降水量較大，多數(shù)地區(qū)能夠達到1400-200mm，也成為了導致PM2.5濃度相對較低的重要因素。

2.2.2社會影響分析

在社會生產(chǎn)生活過程中，將排放AOD、SO2、NO2、CO等各種污染物，導致空氣污染進一步加重。在PM2.5濃度年均值空間分布上，與AOD均值大小基本一致。而在污染物排放與PM2.5濃度變化之間，存在密切關(guān)聯(lián)。從總體上來看，我國華東、華中華北地區(qū)PM2.5濃度較高，與區(qū)域SO2、NO2、CO年均值變化保持了較高的一致性，但與O3大小無明顯聯(lián)系。相比較而言，AOD與NO2濃度與PM2.5濃度變化的相關(guān)系數(shù)較高，其次則為SO2和CO，P值普遍小于0.01，說明氮氧化物和揚塵因素對PM2.5濃度產(chǎn)生了較大影響，而SO2和CO的排放也將導致PM2.5濃度增加，而這些物質(zhì)主要來自于農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)。在人類密集的區(qū)域，空氣中的氮硫化物濃度較高，在霧霾區(qū)將發(fā)生化學反應產(chǎn)生硫酸鹽，造成PM2.5濃度增加。在自然區(qū)域，隨著植被減少，揚塵逐漸增加，也給PM2.5濃度變化帶來了一定影響。因此從這一角度來看，在PM2.5濃度較高的區(qū)域，首先還應通過加強氮氧化物和沙塵氣溶膠等污染物的排放控制進行霧霾治理。

結(jié)論：

綜上所述，通過對多源遙感數(shù)據(jù)進行分析，能夠把握我國PM2.5濃度變化趨勢和影響因素，為霧霾的治理指明方向。從分析結(jié)果來看，空間上PM2.5濃度變化呈北高、南低趨勢，時間上帶有春、夏低，秋、冬高的特點，與氣候因素和社會生產(chǎn)生活排放污染氣體多少有密切關(guān)系，還應結(jié)合各地區(qū)實際情況采取相應治理措施，以便使PM2.5濃度得到不斷降低。

參考文獻：

[1]項程程，柴曼.遼寧城市PM_（2.5）時空變化聚類及其氣象影響特征[J].氣象與環(huán)境學報，2019，35（01）：35-44.

[2]封哲，陳興峰，趙少帥，等.京津冀PM_（2.5）高時空分辨率遙感監(jiān)測[J].河南科技學院學報（自然科學版），2018，46（03）：66-71.