中国东西部SO2柱浓度时空分布及影响因素对比研究

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二氧化硫(Sulfur Dioxide,SO2)是大气主要污染物之一,是世界卫生组织国际癌症研究机构公布的三类致癌物质之一。也是我国最早作为约束性指标控制的大气污染物之一。中国东西部经济水平、能源结构、产业分布等都存在着差距,在大气污染防治尤其是二氧化硫治理上成效上又有怎样的区别?为此,本文基于OMI卫星数据,结合空间分析法、一元线性回归、后向轨迹聚类分析、潜在源贡献分析和偏相关分析等方法,对中国东西部2009-2020年SO2的时空分布及影响因素进行了对比分析。以期为国家SO2持续减排及区域性污染控制提供一定的理论依据与参考建议,为大气复合污染、区域联防联控提供新的思路。研究结果如下;(1)时间分布特征;在2009-2020年,中国东西部SO2整体上都呈现出先上升后下降的变化趋势。与东部地区相比,西部地区降幅比较小,大部分区域还会呈现出轻微的起伏。在月变化上,东西部地区均呈现“U”型的变化规律,最高值均在12、1月份。东部最低值在7月份,西部地区最低值在6月份。在季节变化上,东西部均为冬季>秋季>春季>夏季。(2)空间分布特征:东部地区SO2呈现出明显的南北差异,整体呈现出北高南低的情况。其中东部SO2高值区域分布在北京、天津、河北、山东区域内。低值区在海南、福建、广东、上海等南部地区。西部地区SO2中高值分布在新疆、内蒙、川渝与贵州交界等地区,与东部相比,西部的浓度分布相对比较均匀。(3)时空动态趋势;东部地区SO2整体呈现出下降趋势,高值区的北京、天津、河北、沈阳等地降速最快,常年低值区的南部地区,降低速率慢,整体降速均值为0.02。西部地区SO2浓度有升有降,川渝地区东部、贵州北部、陕西、宁夏等地常年属于SO2高值区,且近12年降低速率较快,减排效果明显,常年SO2低值区,其浓度会有小幅度的上升或降低。(4)影响因素:植被(NDVI)和SO2关系密切,在人口相对稀疏,植被覆盖率高的地区,SO2与植被呈现出比较明显的负相关关系。在东西部对比分析中,西部地区NDVI对SO2的影响更为明显。在一定范围内,降水对SO2会起到冲刷的作用,受降雨量与降水时长等因素的影响,东西部降水与SO2的相关性呈现出较大的差异。气温影响SO2的转化速率,与SO2呈现出比较强的负相关关系,其中气温对东部SO2的影响高于西部地区。在社会经济驱动因素上,SO2受到能源结构、产业分布、经济发展的影响,其中环境政策是治理SO2污染的主要驱动力。(5)与PM2.5的关系;PM2.5与SO2存在极强的相关性。东部地区正相关区域面积占比71%,负相关区域面积占比29%。西部地区PM25与SO2正负相关的区域面积占比持平。为此,协同治理SO2与PM2.5污染,东部地区力度应该强于西部地区。(6)后向轨迹与潜在源区:东西部地区均受季风气候的影响,气流来源和潜在源区呈现规律性变化。其中济南市容易受到内蒙古、北京、河北、天津、河南等地污染的影响。重庆市因盆地地形的影响,潜在源区包括自身源区的主要贡献和外源输入的部分影响。在不同的季节上存在明显差异。
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