武漢市大氣PM10濃度空間分布特征及其影響因素研究.pdf

1、大氣可吸入顆粒物PM10已成為我國大中城市的首要空氣污染物，并嚴重影響城市生態(tài)環(huán)境及居民身體健康，探討區(qū)域PM10濃度的空間分布特征及其影響因素具有重要的理論與現(xiàn)實意義。本文以武漢市為研究對象，擬利用武漢市2008-2010年MODIS衛(wèi)星遙感監(jiān)測的大氣氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)與地面站點監(jiān)測的PM10質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)建立回歸關(guān)系模型，并選擇近3年九月份具有代表性日期的MODIS-AOD空間分布數(shù)據(jù)，應(yīng)用遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，利用以上模型計

2、算合成武漢市各時期大氣可吸入顆粒物PM10濃度的空間分布，在此基礎(chǔ)上收集建設(shè)用地面積比例、水體面積比例、地形起伏度、植被指數(shù)NDVI與地表溫度5個PM10濃度空間分布的影響因素數(shù)據(jù)，利用Arcgis與SPSS軟件定量分析各因素對大氣PM10濃度空間分布的影響。主要研究結(jié)果如下：
　　 (1)三個時期的武漢市大氣氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)空間分布均呈現(xiàn)出明顯的空間差異性，綜合來看，主城區(qū)的洪山區(qū)與武昌區(qū)以及郊區(qū)的東西湖區(qū)、蔡甸區(qū)東北

3、部、江夏區(qū)北部一直都是AOD高值區(qū)，這些地區(qū)普遍人口與建筑分布密集，人類生活與生產(chǎn)活動頻繁；而郊區(qū)的黃陂區(qū)北部、新洲區(qū)東部與江夏區(qū)南部一直都是AOD低值區(qū)，這些地區(qū)耕地、林地較多，工業(yè)活動較少，這表明人類活動對AOD的空間分布影響較大。
　　 (2)對比2008-2010年大氣氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)與大氣可吸入顆粒物PM10質(zhì)量濃度建模數(shù)據(jù)的全年與四季相關(guān)性分析，表明經(jīng)過標高訂正過的AOD與經(jīng)過濕度訂正過的PM10濃度兩者間的

4、相關(guān)系數(shù)均比訂正前兩者的相關(guān)系數(shù)有所提高。再對比建立的AOD與PM10濃度兩者間的線性、對數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、乘冪函數(shù)與一元二次方程五種回歸關(guān)系模型，建立的五種春季AOD與PM10濃度模型的決定系數(shù)R2只是略高于0.3，整體偏低于全年及其他三季；建立的全年及夏季AOD與PM10濃度模型的R2能高于0.4，位居中間；而建立的秋季及冬季AOD與PM10濃度模型的R2位于首位，均能達到0.5以上。最終根據(jù)R2大小的排序篩選出全年以及四季武漢市A

5、OD與PM10濃度兩者通過回歸方程F檢驗的最優(yōu)數(shù)學(xué)模型為：全年為線性模型，春季為指數(shù)函數(shù)模型，夏季為一元二次方程模型，秋季為線性模型，冬季為對數(shù)函數(shù)模型，且利用各自的檢驗數(shù)據(jù)所做的模型精度檢驗結(jié)果均能達到70％以上，表明這些模型均具有實際使用意義。
　　 (3)三個時期的武漢市大氣PM10濃度空間分布均呈現(xiàn)明顯的分布特征，而且這種空間分布特征與AOD的空間分布特征基本保持一致。綜合來看，主城區(qū)的洪山區(qū)與武昌區(qū)一直為PM10濃度的

6、高值區(qū)，這兩個區(qū)頻繁的人類生活與生產(chǎn)活動形成了高污染區(qū)；郊區(qū)的蔡甸區(qū)東北部、漢南區(qū)以及江夏區(qū)北部一直都表現(xiàn)為PM10濃度的高值區(qū)，原因是蔡甸區(qū)擁有大面積的采礦業(yè)，形成了大量的采礦跡地，漢南區(qū)有大量成片的鄉(xiāng)鎮(zhèn)與旱田，湖泊與林地相對較少，江夏區(qū)北部已靠近主城區(qū)，隨著城市化進程的加速，這里已經(jīng)形成了人口與建筑密集的景觀格局；而郊區(qū)的黃陂區(qū)北部、新洲區(qū)東部以及江夏區(qū)南部一直都處于PM10濃度低值區(qū)，主要有由于這些地區(qū)以耕地、林地為主要土地類型，

7、水域面積較大，相對來說工業(yè)活動較少，這就表明人類活動對PM10濃度的貢獻很大。
　　 (4)三個時期的五個影響因素與PM10濃度的偏相關(guān)分析表明，除了2009年9月7日當日的PM10濃度與水體面積比例無顯著相關(guān)性以外，三個時期的其它所有因素與PM10濃度均表現(xiàn)出極顯著的相關(guān)性。建設(shè)用地面積比例、水體面積比例與PM10濃度均呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)，表明PM10濃度隨著建設(shè)用地面積比例、水體面積比例的增大而增高；地形起伏度、植被指數(shù)ND

8、VI、地表溫度與大氣PM10濃度均呈現(xiàn)極顯著的負相關(guān)，表明PM10濃度隨著地形起伏度、植被指數(shù)NDVI、地表溫度的升高而降低。但每個時期的各個因素與PM10濃度偏相關(guān)系數(shù)絕對值的大小排序結(jié)果并不一致，相一致的是水體面積比例均排在末位，表明水體面積比例對PM10濃度空間分布的影響力是最小的，而植被指數(shù)NDVI均排在前三位，表明植被指數(shù)NDVI對PM10濃度空間分布的影響力較大。
　　 (5)三個時期的五個影響因素的主成分分析結(jié)果表