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山东省城市区域空气污染的时空变化特征研究

【摘要】:随着工业化、城市化进程的快速推进,社会生产经营活动的日益增多,城市生态环境压力与日俱增。能源结构分配不合理、化工企业污染源排放、机动车尾气污染等一系列现象应运而生,城市区域内的大气污染源和空气污染物不断增加,导致全国性雾霾天数增多、各种呼吸道疾病患者数量急剧上升,空气污染问题日趋严重,制约并冲击着城市的可持续发展。当前,空气污染问题已得到国内外学者的广泛重视,研究城市空气质量问题,有利于准确掌握城市空气污染现状,为加强空气污染防治、提高城市环境质量提供可行性建议。本文以山东省17城市为研究对象,时间跨度为2013年12月1日至2015年11月30日,数据源为6种常见大气污染物浓度PM2.5、PM10、SO2、CO2、CO、O3的日均浓度值,主要研究内容及研究结果如下:(1)通过分析首要污染物的时空变化规律,得到首要污染物的组成比例中,PM2.5、PM10、O3所占比例较高,是影响城市空气质量的关键性因子,从而确定将PM2.5、PM10、O3作为城市空气质量评价指标。(2)本文以山东省17城市研究时段内的AQI均值为数据基础,探究山东省城市空气质量的特征规律。最终得到各城市AQI空间差异性显著,AQI值由西部内陆城市向东部沿海城市逐渐减小,空气质量由差转好。AQI季节性变化规律为,夏季AQI值最低,空气质量最优,冬季AQI值最高,空气污染最严重,春秋季节AQI值差异较小,17城市的总体季节变化规律较为一致。(3)基于17城市AQI(空气质量指数)值,运用系统聚类方法,最终将山东省城市划分为6类城市区域,运用单因素方差分析对分类结果进行验证,得到6类区域的分类结果是合理的。通过统计每个城市区域不同污染级别的天数,得到6类城市区域空气质量由优到劣排名依次为鲁东1类城市、鲁东2类城市、鲁北城市、鲁南城市、鲁中城市、鲁西城市。(4)按照山东省17城市分类结果,在确定好空气质量评价指标的基础上,进步分析6类城市区域PM2.5、PM10、O3的时空分布特征,得到:空间范围内,PM2.5、PMlo浓度分布规律与AQI值的分布规律一致,浓度值由高到低排列为:鲁西城市、鲁中城市、鲁南城市、鲁北城市、鲁东2类城市、鲁东1类城市;03空间浓度分布特征与AQI值的分布特征存在差异性,浓度值由高到低排列为:鲁东1类城市、鲁北城市、鲁中城市、鲁东2类城市、鲁南城市、鲁西城市。时间分布特征为:6类城市PM2.5、PM1o季节分布规律与AQI季节分布规律一致,浓度较高值出现在冬季,浓度较低值出现在夏季;PM25、PM10高值月份主要分布在12月至翌年3月,浓度低值主要集中在6月-9月;O3季节变化特征与AQI存在差异性,其季节曲线大体呈“M”型,浓度高值主要出现在5—8月,浓度低值月份为12月至翌年2月;总体看来,山东省大多数城市PM25、PM10、O3的季节、月份浓度呈逐年降低趋势,空气质量整体向好。(5)在研究山东省城市空气污染时空变化规律的基础上,探究城市空气质量的影响因素,得到影响PM2.5、PM10、03浓度的主要气象因子是平均温度和气压另外,地理位置、产业结构、机动车尾气排放、冬季采暖也是影响城市空气质量的重要因素。

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