基于时空数据的中国大气污染时空分布和潜在风险研究

摘要

全球气候变化和大气污染逐渐成为影响人类生存和生活的严重问题。近年来国内大气污染变化波动较大，分析其变化趋势对于大气污染防控有一定指导作用；大气污染受诸多因素的影响，充分考虑下垫面人口分布状况以及污染时长因素，探究空气污染暴露强度问题，对于大气污染和人体健康问题方面的研究十分有利；探讨复杂气象因素对空气质量的作用，研究多因素气象因素下大气污染的潜在风险程度，有利于弥补单一要素评价结果的局限性及不确定性。开展多因素空气污染问题研究，能够综合地揭示多种指标要素下大气污染风险区空间分布规律。 本文基于中国环境保护部提供的3231个地区的污染物监测站点数据，以及2290个气象站点数据，采用离散数据空间化、小波分析等方法对2014-2017四年空气质量数据进行初步研究，分析近四年我国空气质量时空变化特点，结合遥感人口分布数据，同时采用增加污染时长因素的改进型暴露强度模型进行全国暴露强度研究，再结合多种气象因子，通过多元线性逐步回归方法，构建多气象因素大气污染程度风险评价模型,进而对气象因素下全国大气污染风险程度进行评估。文章基于空气质量监测站数据、气象数据、遥感人口数据进行2014-2017年的全国空气质量、暴露强度、以及多气象要素风险程度评估研究，主要结论有以下几点： 1、2014-2017年四年间我国的空气质量重污染区空间分布上呈现西北和华北两个重污染区域，且从空间分布来看，北方的年均值整体高于南方。就空气质量年均值变化规律而言，2015年年均值最高，2014年至2015年是污染上升期，从2015年末开始全国的空气质量开始稳步回落，空气质量指数稳步回落，呈现逐渐变好的趋势。 2、从暴露强度数值来看，受污染时长因素影响，暴露强度2014年数值最高，2014至2017年呈现逐渐减弱趋势。从聚集区显著性水平只来看，华北地区高污染聚集效应在逐步消失，同时低聚集区也呈现减弱趋势，低污染区的稳定态势减弱，污染状况呈现时空跳跃性。经小波分析，空气质量呈现周期震荡规律，月周期震荡在20-41天，双周震荡在8-23天，以及单周震荡在2-8天。 3、对影响空气质量的气象因子分研究区进行了讨论，指出了不同区域影响空气质量的主要气象因素，同一气象因子在不同研究区对空气质量影响程度不同，得出中国2017年多气象因素下大气污染风险程度空间分布，提取了高风险区所在区域，依据该研究区影响空气质量的主要气象因素，对照分析了高风险形成自然社会因素。

目录

声明

1. 绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 污染物预测模型及影响因子研究

1.2.2 污染暴露强度及潜在风险相关研究

1.3 主要内容和关键技术

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 关键技术

1.4论文组织框架

2. 数据及预处理

2.1 空气质量及气象数据空间化准备

2.1.1 AQI及六项指标数据

2.1.2 气象数据获取

2.2 人口空间分布数据获取

2.3 全国人口密度分级

3 空气质量时空分布规律及分析

3.1 全国空气质量数据空间化

3.2 全国空气质量空间分布规律分析

3.2.1 全国空气质量空间分布特征

3.2.2 研究区分区及空气质量区域同步性

3.3 全国空气质量时间分布规律分析

3.3.1 空气质量年变化规律

3.3.2 空气质量季节变化规律

3.3.3 分区空气质量变化小波分析

3.4 小结

4 基于污染时长的暴露强度研究

4.1 全国人口空气污染暴露水平空间分布规律

4.1.1 基于时长因素的暴露强度模型

4.1.2 污染暴露强度空间分布

4.1.3 各研究区暴露强度分等级面积特征

4.2 全国人口空气污染暴露强度高变化区域提取及分析

4.2.1 暴露强度一元线性回归分析

4.2.2 暴露强度变化趋势

4.2.3 暴露强度高变化区域提取

4.3 全国人口空气污染暴露强度空间自相关分析

4.3.1 全局自相关和局部自相关

4.3.2 暴露强度全局自相关分析

4.3.3 暴露强度局部自相关分析

4.4小结

5 基于多气象因素下大气污染程度风险评估

5.1 多气象因素风险评估模型

5.2 各研究区建模系数多元逐步回归求解

5.3 大气污染程度风险空间分布规律

5.4 大气污染程度高风险域提取及分析

5.5 小结

6 结论与思考

6.1 主要结论

6.2 存在的不足与展望

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢