长江中下游地区空气质量时空特征及影响因素分析

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现阶段我国的空气污染仍较为严重,且呈现出连片式爆发的特征。而空气质量问题直接影响区域生态环境及人民的生活质量,进而制约社会、经济的发展。作为主要以经济地理特征划分的六大经济区之一,长江中下游地区不仅是“鱼米之乡”,也是重要的工业基地,产业和人口高度聚集,在全国的地位举足轻重。探讨长江中下游地区空气质量时空特征及影响因素,有助于这一重要地区大气环境防治针对性措施的制定,避免“一刀切”的模式,从而实现精准改善空气质量,促进区域的可持续发展和生态文明建设。本文基于空气质量监测站点数据,利用统计分析、空间分析探索2015-2018年长江中下游地区数据均无缺失的374个监测站的空气质量指数(AQI)的时间变化特征与空间分布特征。然后,以2015年为例,结合来源于统计年鉴的社会经济统计数据、0.5°x 0.625°精度的气象再分析格网数据、1kmx1km精度的植被指数(NDVI)、人口密度和GDP格网数据,利用空间计量模型与GWR模型对长江中下游地区空气质量年度、季度、月度影响因素的空间效应与空间异质性进行分析,探讨影响因素的影响力、影响方向以及对不同区域的影响程度随季节、月份的变化。本文主要研究结果如下:(1)2015年到2018年长江中下游地区空气质量逐年好转,AQI季度均值呈现“夏优冬差,春秋居中”的特点,而AQI月度均值则呈“U”型分布。(2)2015年到2018年AQI总体呈现“西高东低、北高南低”的空间分布特征,空气污染相对严重的地区主要为湖北省中部、安徽省东北部与江苏省西北部的交界处。(3)研究期内长江中下游地区空气质量的数值不均衡性和空间集聚性随着年际、季节、月份变化均先缩小再扩大,空气质量总体呈现较强的空间正相关性,存在明显的H-H和L-L集聚,且H-H集聚的监测站较为稳定分布在长江以北地区,L-L集聚的监测站主要分布在长江以南的江西省、浙江省。(4)年度、季度、月度的空气质量均存在很强的空间内生交互效应,交互效应总体上呈现“冬季最强,春季次之,夏秋稍弱”的季节规律,月度上看1月、2月的空间内生交互效应最强,6月、7月最弱。(5)不同时间尺度AQI影响因素的影响程度各异,且随季节、月份的变化而变化。年度AQI影响因素方面,各因素对地区年度空气质量的直接效应贡献程度排序为:GDP#>PS#>TM>IND>MW#>DUST>NDVI#>ZW#(“#”代表负向效应,下同);各影响因素的空间溢出效应按贡献程度排序为:GDP#>PS#>TM>TP#>MW#>SO2>DUST#>POP。季度AQI影响因素方面,各季度具有直接效应的主导因素不尽相同,植被覆盖对四季的空气质量改善均有显著的正向作用;降水、经向风速、气压则在部分季节显著;春季的纬向风速,秋季的植被覆盖和相对湿度以及冬季的降水量均对相邻区域空气质量具有显著的空间溢出效应。月度AQI影响因素方面,气压在大多数月份具有显著的直接效应,各月份具有显著空间溢出效应的因素则差异明显。(6)不同时间尺度AQI影响因素存在明显的空间异质性。年度AQI影响因素方面,地均GDP、第二产业占比及工业烟(粉)尘排放量三个影响因素在研究区内存在规律明显的高值区和低值区,且有小部分区域前两个影响因素回归系数的正负符号与其他大部分区域相反。季度AQI影响因素方面,植被覆盖总体上对部分旅游业发达地区空气质量改善的正向作用更大;气压回归系数呈现自东向西递减的趋势;降水和经向风速的回归系数高值区与低值区主要分布地差异较大且无规律性。月度AQI影响因素方面,气压、气温、降水、相对湿度、经向风速和纬向风速等因素在各自直接效应显著的月份里,影响不同且随时间变化各异。
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