基于Ward系统聚类的京津冀城市群空气质量时空变化特征与成因分析

摘要

京津冀城市群是中国空气污染最严重的区域之一,探明该地区空气质量的时空变化特征和影响因素对空气污染防治具有重要意义.利用2014—2018年空气实时监测数据,运用系统聚类与空间分析方法,研究京津冀城市群空气质量的时空变化特征和关键影响因素,结果表明:2014—2018年京津冀城市群空气质量改善趋势明显,SO2、PM2.5、PM10与CO浓度均有显著下降,O3浓度逐年升高;以PM2.5、PM10、NO2与O3四项污染物浓度指标为依据,可将区域空气质量状况分为"低-低-低-低"(Ⅰ类),"中低-中低-高-中低"(Ⅱ类),"中高-中高-中低-高"(Ⅲ类)与"高-高-中高-中高"(Ⅳ类)4个区域,区间城市的地理点具有空间上的连续性,区内城市则具有空间上的聚集性;空气质量指数(AQI)呈"秋冬高,春夏低"的变化特点,5—9月O3污染突出,10月至次年4月颗粒物污染突出,四类分区内的特征污染物和变化规律各异;污染"热点"始终保持在保定西部-石家庄-邢台-邯郸一带,区域春夏季AQI的差异表现为东西向,秋冬季则表现为南北向;政策影响对污染物减排作用明显,是整个地区空气质量改善的根本原因.太阳辐射、空气湿度、季风等气象因素是张家口与承德夏季臭氧污染的关键因子,污染物排放变化是第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类城市空气质量改善的主要原因,风速,降雨等气象因子具有局部调节作用.在微观区域分析中,第二产业比重对PM2.5和O3的影响以北京-廊坊-天津为核心由内而外逐渐减小,汽车拥有量的影响逆向增加.