北京市可吸入颗粒物污染的空间分布特征与影响机理

论文摘要

由于大气可吸入颗粒物能够对环境及人体健康造成严重危害,人们越来越重视大气可吸入颗粒物的研究工作。国外的相关研究已大量见诸报端,而我国仅在少数几个城市进行了有关研究,少数城市进行的研究虽然取得了一些成果,对大气细颗粒物污染有了一定的认识,但大多数研究仅是个别点位的监测,尚不能籍此对大气细颗粒物的空间污染特征进行全面的分析。针对目前国内该研究领域在空间分布方面的不足之处,本研究选择北京市城区作为研究区域,以大气可吸入颗粒物尤其是大气细颗粒物作为研究对象,通过采暖和非采暖两期的实地采样和室内样品的系统分析,利用GIS中的地统计分析工具和Kriging技术模拟了PM0.3、PM0.5、PM1.0、PM3.0、PM5.0的空间分布,分析了北京市五环内大气可吸入颗粒物的空间分布特征,同时采用GIS和遥感技术计算和绘制了北京市下垫面介质图、北京城市人口密度、NDVI和气象因子分布图,结合空间分析方法和统计评价方法,定量评价了PM0.3、PM0.5、PM1、PM3和PM5的空间分布以及与城市人口密度、建设用地比重、道路用地比例、地表温度等影响因子的空间相关程度和总体污染分布特征。结果表明:北京市区空气中PM0.3、PM0.5、PM1、PM3、PM5浓度范围（单位:105个/立方米）分别为630.9～777.2,194.1～483.6,33.5～325.0,2.8～179.8,0.5～83.5。五种粒径的可吸入颗粒物浓度变差函数曲线符合有基台值的球状模型。在北部,西南部和城区中心,五种不同粒径的空气污染物与各影响因子的空间相关性存在差异。PM1.0的空间分布受道路比例、气象因子、城镇建设用地、人口密度的影响程度最大,PM0.3最小,这与颗粒物受工业用地和建筑用地分布影响较大。为了解颗粒物的化学元素组分及判断其主要来源,本次研究利用2006年的滤膜采样样品作了ICP-MS分析报告,从微量元素分析的结果可以看出,样品中微量金属元素的浓度相对较高,其中Pb含量较其他元素相对较低,这是使用无铅汽油带来的结果。对污染严重的北部、西南部等区域,根据其发生机理提出了一些有针对性的空气污染缓减对策。这些结论对国内大气可吸入颗粒物研究是一个很好的补充,不但可以为同类地区的进一步研究提供借鉴,而且对于修订和细化环境空气质量标准也具有十分重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 表目录
• 图目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景与意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 选题意义
• 1.2 国内外对颗粒物污染的研究现状
• 1.2.1 运用常规方法对城市可吸入颗粒物的研究现状
• 1.2.2 运用GIS以及LIDAR技术对城市可吸入颗粒物的研究现状
• 1.2.3 存在的问题及研究意义
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 文章的结构框架
• 1.5 本章小结
• 第二章 研究方法与技术路线
• 2.1 研究区域概述
• 2.1.1 研究区范围
• 2.1.2 自然地理背景
• 2.1.3 社会、经济背景
• 2.2 颗粒物概述
• 2.2.1 粒径分布
• 2.2.2 主要来源
• 2.2.3 对环境的影响
• 2.2.4 对人体健康的危害
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 本次研究方法
• 2.3.2 空间分析模型
• 2.4 技术路线
• 2.5 本章小结
• 第三章 研究区数据的获取与处理
• 3.1 数据获取
• 3.1.1 颗粒物污染数据:
• 3.1.2 影响因子数据来源:
• 3.2 数据获取后的空间数据预处理:
• 3.2.1 探索性数据分析
• 3.2.2 寻找数据离群值
• 3.2.3 克里格插值结果的误差评估
• 3.2.4 颗粒物浓度空间变异结构的特点
• 3.3 本章小结
• 第四章 北京市城区颗粒物污染空间分布规律
• 4.1 颗粒物污染浓度季节空间分布规律
• 4.1.1 非采暖期颗粒物污染浓度空间分布
• 4.1.2 采暖期颗粒物污染浓度的空间分布
• 4.1.3 采暖期与非采暖期颗粒物浓度的空间分布差异初探
• 4.2 可吸入颗粒物粒径分布特征
• 4.2.1 采暖期颗粒物粒径分布特征
• 4.2.2 非采暖期颗粒物粒径分布特征
• 4.3 采样带（NS）进行缓冲区分析
• 4.3.1 五环外到城区中心颗粒物污染分布规律
• 4.3.2 采样带上监测点污染的影响距离研究
• 4.4 地面激光雷达采样的验证分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 城区颗粒物污染浓度与影响因子的相关性分析
• 5.1 北京五环内颗粒物污染浓度与主要影响因子的空间相关性
• 5.1.1 五环内颗粒物污染浓度与下垫面的相关性分析（以非采暖期为例）
• 5.1.2 五环内颗粒物浓度与影响因子的相关性综合分析
• 5.2 GIS支持下的多因子叠置效果分析
• 5.3 颗粒物污染的来源及元素的初步分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结果与讨论
• 6.1 结果
• 6.2 讨论
• 参考文献
• 致谢