北京地区空气污染现状及影响因子的地学分析研究

摘要

空气污染会对人体健康、生态环境、气候和社会经济造成不利影响，对其现状和影响因素的研究已成为热点课题，倍受人们的关注。本文主要进行了近年来北京地区空气污染时空变化特征及其影响因素的分析研究。首先，以2001-2012年的空气污染指数（API）数据和气象数据，分析了近12年北京地区空气污染时序变化特征，及其与气象要素的关系；并以2012年API指数、气象数据和MODIS AOD数据，分析了AOD与PM10质量浓度的关系。其次，基于地统计学，利用2013年北京地区各监测站空气质量指数（AQI）数据、土地利用类型数据和植被指数（NDVI）数据，分析了北京地区空气污染的空间分布特征，及其与土地利用类型和植被指数的关系。最后，利用2012年京津冀能源消费数据、大气污染物排放数据、数字高程模型（DEM）数据、土地利用类型数据及气象数据，分析了北京地区大气污染物的主要来源以及河北、天津对北京地区空气污染的影响。
　　本研究主要内容包括：⑴近12年北京地区空气污染天数有明显下降趋势，PM10为其主要的首要污染物；空气污染主要集中于春季，优良天气主要集中于夏季。PM10质量浓度季节均值在春季最高、夏季最低，其月均值在3月最高、7月最低。北京地区35个环境监测站AQI的克里金插值结果显示，北京地区空气污染具有从南至北、从东至西逐渐降低的空间变化趋势。⑵对PM10质量浓度和AOD进行相关性分析，结果二者呈显著相关且相关系数较低(相关系数0.545)；对AOD依次进行垂直和湿度订正之后，二者的相关系数逐步提高（相关系数0.623）；引入几种气象要素进行多元回归分析，结果发现两者的相关系数进一步提高（相关系数0.646）。证实了AOD经过垂直和湿度订正并考虑气象要素的情况下，可以较好的反演北京地区PM10的质量浓度。⑶气象要素与空气污染关系密切，气温、大气湿度、降雨量与污染天数和PM10质量浓度均呈显著负相关，而风速则与之呈显著正相关。AQI与NDVI呈显著负相关，空气污染的空间分布与下垫面类型关系密切；耕地和建筑区的污染级别基本相同，林地和草地的污染级别基本相同，耕地和建筑区的空气污染明显大于林地和草地。⑷从北京地区污染物排放总量的来源来看，北京地区空气污染受工业源污染物排放的影响最大，其次为机动车源和生活源。从北京地区能源消费结构来看，北京地区煤、油消费量较大，对空气污染影响较大。河北和天津两地的高污染物排放量、高能源消费总量和京津冀地区的特殊地形和土地利用类型条件，使得北京地区污染天数受西南向、南向和东南向风的影响较大。

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1 绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容和方法

2 研究区概况和数据源

2.1 研究区概况

2.2 数据来源

2.3 数据预处理

3 北京地区API指数时序变化特征及其影响分析

3.1 北京市2001-2012年API变化分析

3.2 2001-2012年PM10质量浓度变化分析

3.3 API、PM10质量浓度与气象要素相关分析

3.4 误差分析

4 基于MODIS AOD的PM10质量浓度反演

4.1 AOD和PM10质量浓度年度变化概况

4.2 AOD与PM10质量浓度相关性分析

4.3 AOD与PM10质量浓度回归分析

4.4 误差分析

5 北京地区AQI指数空间分布及影响因素分析

5.1 北京地区2013年空气污染基本状况

5.2 空间分布状况

5.3 AQI空间分布特征

5.4 空气污染与下垫面的关系

6 北京地区空气污染成因分析

6.1 北京及周边地区能源消费状况

6.2 京津冀污染物状况

6.3 区域输送影响

7 结论和讨论

7.1 结论

7.2 讨论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果