地理科学进展 ›› 2019, Vol. 38 ›› Issue (4): 612-624.doi: 10.18306/dlkxjz.2019.04.013
• 研究论文 • 上一篇
张金亭1(), 赵玉丹1, 田扬戈2, 何青青3, 庄艳华4, 彭韵羲1, 洪松1,5,6,*(
)
收稿日期:
2018-06-25
修回日期:
2018-12-13
出版日期:
2019-04-28
发布日期:
2019-04-28
通讯作者:
洪松
作者简介:
第一作者简介:张金亭(1975— ),男,河南南阳人,博士,副教授,主要从事土地资源管理、空间统计应用研究。E-mail:
基金资助:
Jinting ZHANG1(), Yudan ZHAO1, Yangge TIAN2, Qingqing HE3, Yanhua ZHUANG4, Yunxi PENG1, Song HONG1,5,6,*(
)
Received:
2018-06-25
Revised:
2018-12-13
Online:
2019-04-28
Published:
2019-04-28
Contact:
Song HONG
Supported by:
摘要:
针对区域大气污染物排放量与空气质量在时空分布上存在不完全协同、匹配的现象,论文选择SO2、NOX、PM2.5、CO和VOCs作为大气污染物指标,选择气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth, AOD)表征颗粒物环境空气质量,以武汉市为例,综合应用耦合模型和空间错位指数模型研究2类指标之间的空间非协同耦合规律。主要结论如下:① 武汉市大气污染物排放量与颗粒物空气质量具有不同空间分布特征,大气污染物排放量呈现由城市中心城区向远城区递减的趋势,其中SO2、PM2.5和VOCs的排放具有明显的中心聚集现象,而NOX和CO聚集现象不显著,且与道路分布明显相关;AOD分布具有明显的空间差异性,总体上呈由西北向东南依次递减的趋势。② 武汉市大气污染物排放与颗粒物空气质量的空间非协同耦合规律:越靠近城市中心城区,空间协同耦合现象越显著,空间错位现象越弱;越远离主城区,空间非协同耦合现象越显著,空间错位现象越显著;SO2排放量与AOD在武汉市远城区的空间错位指数均大于0.7,且耦合度指数小于0.3,呈现较强的非协同耦合特征,NOX、VOCs、PM2.5的排放量与AOD在武汉中心城区的空间错位指数均小于0.5,且耦合度指数大于0.5,协同耦合现象较为显著。③ 基于时空非协同耦合分析城市大气环境污染治理建议:针对污染物与AOD空间错位不显著的城市中心城区,以本地减排治理为主;针对污染物与AOD空间错位显著的远城区,应在污染溯源分析的基础上进行区域协调综合治理。
张金亭, 赵玉丹, 田扬戈, 何青青, 庄艳华, 彭韵羲, 洪松. 大气污染物排放量与颗粒物环境空气质量的空间非协同耦合研究——以武汉市为例[J]. 地理科学进展, 2019, 38(4): 612-624.
Jinting ZHANG, Yudan ZHAO, Yangge TIAN, Qingqing HE, Yanhua ZHUANG, Yunxi PENG, Song HONG. Spatial non-coupling of air pollutant emissions and particulate matter-related air quality: A case study in Wuhan City, China[J]. PROGRESS IN GEOGRAPHY, 2019, 38(4): 612-624.
表1
数据来源"
年份 | 数据名称 | 数据来源 | 来源网址 |
---|---|---|---|
2015 | 武汉市1 km×1 km土地利用栅格数据集 | 中国科学院资源环境科学数据中心 中国科学院资源环境科学数据中心 中国科学院资源环境科学数据中心 中国科学院资源环境科学数据中心 | http://www.resdc.cn |
2010 | 武汉市1 km×1 km人口空间分布公里网格数据 | http://www.resdc.cn | |
2016 | 武汉市道路矢量图 | http://www.resdc.cn | |
2016 | 武汉市区县界矢量图 | http://www.resdc.cn | |
2010 | 武汉市各区人口数据 | 武汉市统计信息网 | http://www.whtj.gov.cn |
2016 | 武汉市各区人口数据 | 武汉市统计信息网 | http://www.whtj.gov.cn |
2016 | 武汉市大气污染源排放清单 | 武汉市环境保护科学研究院 | |
2016 | 气溶胶数据产品MOD04_3K | LAADS DAAC | https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov |
2015 | 中国省级行政边界数据 | 中国资源与环境数据云平台 | http://www.resdc.cn/Default.aspx |
2015 | 中国市级行政边界数据 | 中国资源与环境数据云平台 | http://www.resdc.cn/Default.aspx |
[1] | 陈林娜. 2013. 空间错位视角下区域旅游经济差异研究 [D]. 秦皇岛: 燕山大学. |
[Chen L N.2013. Study on regional tourism economic disparity from the perspective of spatial dislocation. Qinhuangdao, China: Yanshan University. ] | |
[2] | 丁旭生, 李永文, 吕可文. 2011. 基于空间错位理论的河南省旅游发展区域差异研究[J]. 地理与地理信息科学, 27(2): 106-108. |
[Ding X S, Li Y W, Lv K W.2011. Study on regional disparity of tourism development in Henan based on spatial dislocation theory. Geography and Geographic Information Science, 27(2): 106-108. ] | |
[3] | 黄宇, 周君蕊, 邱培培, 等. 2016. 2016年大气污染排放源清单技术报告 [R]. 武汉: 武汉市环境保护局. |
[Huang Y, Zhou J, Qiu P P, et al.2016. A technical report on the inventories of air pollution emissions in 2016. Wuhan, China: Wuhan Environmental Protection Bureau. ] | |
[4] |
焦利民, 许刚, 赵素丽, 等. 2015. 基于LUR的武汉市PM2.5浓度空间分布模拟[J]. 武汉大学学报(信息科学版), 40(8): 1088-1094.
doi: 10.13203/j.whugis20130785 |
[Jiao L M, Xu G, Zhao S L, et al.2015. Spatial distribution simulation of PM2.5 concentration in Wuhan based on LUR in 2015. Journal of Wuhan University (Information Science Edition), 40(8): 1088-1094. ]
doi: 10.13203/j.whugis20130785 |
|
[5] | 李芬, 黄超智. 2017. 武汉市当前环境空气质量状况与趋势[J]. 消防界(电子版), (6): 78. |
[Li F, Huang C Z.2017. Current situation and trend of environmental air quality in Wuhan. Fire industry (Electronic Edition), (6): 78. ] | |
[6] | 李名升, 任晓霞, 周磊, 等. 2013. 中国大气SO2污染与排放的空间分离分析[J]. 环境科学学报, 33(4): 1150-1157. |
[Li M S, Ren X X, Zhou L, et al.2013. Spatial separation and analysis of atmospheric SO2 pollution and emissions in China. Chinese Journal of Environmental Sciences, 33(4): 1150-1157. ] | |
[7] | 李锐, 李俊伟, 刘之杰, 等. 2016. 卫星遥感研究中国气溶胶光学厚度、NO2和SO2的相关性[J]. 科学通报, 61(22): 2524-2535. |
[Li R, Li J W, Liu Z J, et al.2016. Satellite Remote sensing study on correlation of aerosol optical thickness, NO2 and SO2 in China. Chinese Science Bulletin, 61(22): 2524-2535. ] | |
[8] | 李玉雪. 2017. 山东省旅游资源与旅游经济的空间错位研究 [D]. 曲阜: 曲阜师范大学. |
[Li Y X.2017. Spatial dislocation of tourism resources and tourism economy in Shandong Province. Qufu, China: Qufu Normal University. ] | |
[9] | 李振亭, 张晓芳. 2013. 中国入境旅游流流量与流质的空间错位分析[J]. 资源开发与市场, 29(7): 758-761. |
[Li Z T, Zhang X F.2013. An analysis of the spatial dislocation of China's inbound tourism flows and liquidity. Resource Development and Market, 29(7): 758-761. ] | |
[10] | 刘春蕾, 谢放尖, 郑新梅, 等. 2017. 基于"3S"的南京市大气污染源清单网格化空间分配研究[J]. 环境科学与管理, 42(10): 42-45. |
[Liu C L, Xie F J, Zheng X M, et al.2017. Study on the spatial allocation of Nanjing air pollution source inventory based on "3S". Environmental Science and Management, 42(10): 42-45. ] | |
[11] | 刘蕊, 蔡芫斌, 王珊珊, 等. 2013 大气污染物空间分配单一权重法的局限: 以福州市2011年大气污染物的空间分配为例[C]// 中国环境科学学会. 2013中国环境科学学会学术年会论文集(第五卷). 北京: 中国环境科学学会. |
[Liu R, Cai Y, Wang S, et al.2013. Limitations of the single weighting method of spatial allocation of atmospheric pollutants: Taking the spatial distribution of air pollutants in Fuzhou City in 2011 as an example // China Society for Environmental Sciences. Proceedings of the 2013 annual conference of the Chinese Academy of Environmental Sciences (Volume 5). Beijing, China: China Society for Environmental Sciences. ] | |
[12] |
刘耀彬, 宋学锋. 2005. 城市化与生态环境的耦合度及其预测模型研究[J]. 中国矿业大学学报, 34(1): 91-96.
doi: 10.3321/j.issn:1000-1964.2005.01.019 |
[Liu Y B, Song X F.2005. The coupling degree of urbanization and ecological environment and its forecast model. Journal of China University of Mining & Technology, 34(1): 91-96. ]
doi: 10.3321/j.issn:1000-1964.2005.01.019 |
|
[13] |
马丽, 金凤君, 刘毅. 2012. 中国经济与环境污染耦合度格局及工业结构解析[J]. 地理学报, 67(10): 1299-1307.
doi: 10.11821/xb201210001 |
[Ma L, Jin F J, Liu Y.2012. Analysis of the coupling pattern and industrial structure of China's economy and environmental pollution. Acta Geographica Sinica, 67(10): 1299-1307. ]
doi: 10.11821/xb201210001 |
|
[14] |
史坤博, 杨永春, 任强, 等. 2015. 基于省会城市的中国体验性网络团购发展的空间格局与空间错位[J]. 地理科学进展, 34(6): 696-706.
doi: 10.18306/dlkxjz.2015.06.005 |
[Shi K B, Yang Y C, Ren Q, et al.2015. Spatial structure and spatial displacement of China's experienced network group purchasing based on provincial capital cities. Progress in Geography, 34(6): 696-706. ]
doi: 10.18306/dlkxjz.2015.06.005 |
|
[15] | 唐婷, 李超, 吕坤, 等. 2012. 江苏省区域农业生态环境质量的时空变异分析[J]. 水土保持学报, 26(3): 272-276. |
[Tang T, Li C, Lu K, et al.2012. Spatial-temporal variation of regional agricultural ecological environment quality in Jiangsu Province. Journal of Soil and Water Conservation. 26(3): 272-276. ] | |
[16] | 王华, 郭阳洁, 洪松, 等. 2013. 区域气溶胶光学厚度空间格局特征研究[J]. 武汉大学学报(信息科学版), 38(7): 869-874. |
[Wang H, Guo Y J, Hong S, et al.2013. Regional aerosol optical thickness spatial pattern characteristics. Journal of Wuhan University (Information Science Edition), 38(7): 869-874. ] | |
[17] | 王美红, 孙根年, 康国栋. 2009. 中国旅游LR-NS-FA空间错位的组合矩阵分析[J]. 人文地理, 24(4): 115-119. |
[Wang M H, Sun G N, Kang G D.2009. China's tourism LR-NS-FA spatial misalignment combination matrix analysis. Human Geography, 24(4): 115-119. ] | |
[18] | 武汉市统计局. 2016. 武汉市2015年暨“十二五”期间国民经济和社会发展统计公报[M]. |
[Wuhan Bureau of Statistics.2016. Statistical communique on national economic and social development in 2015 and the Twelfth Five-Year Plan Period in Wuhan. ] | |
[19] |
徐涛, 宋金平, 方琳娜, 等. 2009. 北京居住与就业的空间错位研究[J]. 地理科学, 29(2): 174-180.
doi: 10.3969/j.issn.1000-0690.2009.02.005 |
[Xu T, Song J P, Fang L N, et al.2009. Study on spatial dislocation of residence and employment in Beijing. Scientia Geographica Sinica, 29(2): 174-180. ]
doi: 10.3969/j.issn.1000-0690.2009.02.005 |
|
[20] | 叶斯琪, 郑君瑜, 王水胜. 2013. 区域大气排放源清单时间与空间分配方法 [M]. 北京: 科学出版社. |
[Ye S Q, Zheng J Y, Wang S S.2013. Time and space allocation method of regional atmospheric emission source list. Beijing, China: Science Press. ] | |
[21] | 尹珩, 王海, 湛德. 2014. 武汉市大气环境质量改善对策研究[C]// 中国环境科学学会, 四川大学. 2014中国环境科学学会学术年会(第三章). 北京: 中国环境科学学会. |
[Yin H, Wang H, Zhan D.2014. Study on countermeasures for improvement of atmospheric environmental quality in Wuhan // China Society for Environmental Sciences, Sichuan University. 2014 annual conference of the Chinese Academy of Environmental Sciences (Chapter 3). Beijing, China: China Society for Environmental Sciences. ] | |
[22] | 曾思琪. 2017. 2016年武汉环境质量状况公报: 全市环境质量稳中趋好 [EB/OL]. (2017-07-25) . |
[Zeng S Q.2017. 2016 wuhan environmental quality status bulletin: the city's environmental quality steady and good. ] | |
[23] | 张竟竟, 陈正江, 杨德刚. 2007. 城乡协调度评价模型构建及应用[J]. 干旱区资源与环境, 21(2): 5-11. |
[Zhang J J, Chen Z J, Yang D G.2007. Urban-rural coordination evaluation model construction and application. Arid Area Resources and Environment, 21(2): 5-11. ] | |
[24] |
张璐, 杨修群, 汤剑平, 等. 2011. 夏季长三角城市群热岛效应及其对大气边界层结构影响的数值模拟[J]. 气象科学, 31(4): 431-440.
doi: 10.3969/2012jms.00** |
[Zhang L, Yang X Q, Tang J P, et al.2011. Thermal island effect of the Yangtze River Delta city in summer and its influence on atmospheric boundary layer structure. Meteorological Science, 31(4): 431-440. ]
doi: 10.3969/2012jms.00** |
|
[25] |
张小曳. 2014. 中国不同区域大气气溶胶化学成分浓度、组成与来源特征[J]. 气象学报, 72(6): 1108-1117.
doi: 10.11676/qxxb2014.092 |
[Zhang X Y.2014. The concentration, composition and source characteristics of atmospheric aerosols in different regions of China. Acta Meteorologica Sinica , 72(6): 1108-1117. ]
doi: 10.11676/qxxb2014.092 |
|
[26] | 张孝宇, 谢新朋, 张安录. 2014. 武汉市耕地非农化的空间非均衡发展与空间扩散路径分析[J]. 自然资源学报, 29(10): 1649-1659. |
[Zhang X Y, Xie X P, Zhang A L.2014. Spatial unbalanced development and spatial diffusion path analysis of cultivated land conversion in Wuhan. Journal of Natural Resources, 29(10): 1649-1659. ] | |
[27] | 周亚端. 2016. 江苏省高精度大气污染物排放清单的建立及空气质量模拟评估 [D]. 南京: 南京大学. |
[Zhou Y D.2016. Establishment of Jiangsu Province's high-precision air pollutant emission inventory and air quality simulation assessment. Nanjing, China: Nanjing University. ] | |
[28] | 邹秀萍, 陈劭锋, 苏利阳, 等. 2009. 京津冀经济增长与水环境污染的实证分析[J]. 生态经济, (8): 40-42. |
[Zou X P, Chen S F, Su L Y, et al.2009. An empirical analysis of economic growth and water environment pollution in Beijing, Tianjin and Hebei. Ecological Economy, (8): 40-42. ] | |
[29] |
Cleguer C, Grech A, Garrigue C, et al.2015. Spatial mismatch between marine protected areas and dugongs in New Caledonia[J]. Biological Conservation, 184(4): 154-162.
doi: 10.1016/j.biocon.2015.01.007 |
[30] |
Essletzbichler J.2015. The geography of job creation and destruction in the U.S. manufacturing sector, 1967-1997[J]. Annals of the Association of American Geographers, 94(3): 602-619.
doi: 10.1111/j.1467-8306.2004.00416.x |
[31] |
Griffiths D, Lambert P S.2013. The American occupational marriage structure, 1980 & 2010[J]. Procedia: Social and Behavioral Sciences, 100: 21-39.
doi: 10.1016/j.sbspro.2013.10.697 |
[32] |
Hatfield M L, Hartz K E H.2011. Secondary organic aerosol from biogenic volatile organic compound mixtures[J]. Atmospheric Environment, 45(13): 2211-2219.
doi: 10.1016/j.atmosenv.2011.01.065 |
[33] |
He Q Q, Bo H.2018. Satellite-based mapping of daily high-resolution ground PM 2.5 in China via space-time regression modeling[J]. Remote Sensing of Environment, 206: 72-83.
doi: 10.1016/j.rse.2017.12.018 |
[34] |
Kain J F.1968. Housing segregation, negro employment, and metropolitan decentralization[J]. The Quarterly Journal of Economics, 82(2): 175-197.
doi: 10.2307/1885893 |
[35] |
Lau C Y.2011. Spatial mismatch and the affordability of public transport for the poor in Singapore's new towns[J]. Cities, 28(3): 230-237.
doi: 10.1016/j.cities.2010.12.005 |
[36] |
Li S M, Liu Y.2016. The jobs-housing relationship and commuting in Guangzhou, China: Hukou and dual structure[J]. Journal of Transport Geography, 54: 286-294.
doi: 10.1016/j.jtrangeo.2016.06.014 |
[37] | Marsh R M.1968. The American occupational structure [M]. New York: Free Press, 1978. |
[38] |
Martin R W.2010. Spatial mismatch and the structure of American metropolitan areas, 1970-2000[J]. Journal of Regional Science, 44(3): 467-488.
doi: 10.1007/s00168-008-0278-z |
[39] |
Paciorek C J, Liu Y, Morenomacias H, et al.2008. Spatiotemporal associations between GOES aerosol optical depth retrievals and ground-level PM2.5 [J]. Environmental Science & Technology, 42(15): 5800-5806.
doi: 10.1021/es703181j pmid: 18754512 |
[40] |
Polce C, Garratt M P, Termansen M, et al.2014. Climate-driven spatial mismatches between British orchards and their pollinators: Increased risks of pollination deficits[J]. Global Chang Biology, 20(9): 2815-2828.
doi: 10.1111/gcb.12577 pmid: 24638986 |
[41] |
Rogge W F, Hildemann L M, Mazurek M A, et al.1993. Sources of fine organic aerosol. 3. Road dust, tire debris, and organometallic brake lining dust: Roads as sources and sinks[J]. Environmental Science & Technology, 27(9): 1892-1904.
doi: 10.1021/es00046a019 |
[1] | 卢新海, 蔡大伟, 曾晨. 基于空间分位数模型的住宅价格分异的影响因素研究——以武汉市为例[J]. 地理科学进展, 2021, 40(2): 283-292. |
[2] | 吴燕, 李红波. 大都市城乡融合区空间演进及内在关联性测度——基于武汉市夜间灯光数据[J]. 地理科学进展, 2020, 39(1): 13-23. |
[3] | 罗静,蒋亮,罗名海,田玲玲,陈国磊,田野,吴益坤. 武汉市新城区乡村发展水平评价及规模等级结构研究[J]. 地理科学进展, 2019, 38(9): 1370-1381. |
[4] | 赵文博, 刘洪杰, 田雪婷, 李宝林, 曹伟宏. 基于UCMap的城市环境气候空间格局分析——以广州市为例[J]. 地理科学进展, 2019, 38(3): 452-464. |
[5] | 韩立建. 城市化与PM2.5时空格局演变及其影响因素的研究进展[J]. 地理科学进展, 2018, 37(8): 1011-1021. |
[6] | 王琦, 黄金川. 东京都市圈大气污染防治政策对京津冀的启示[J]. 地理科学进展, 2018, 37(6): 790-800. |
[7] | 张安琪, 夏畅, 林坚, 楚建群. 景观演化特征指数及其应用[J]. 地理科学进展, 2018, 37(6): 811-822. |
[8] | 瞿诗进, 胡守庚, 李全峰, 杨剩富. 城市住宅地价影响因素的定量识别与时空异质性——以武汉市为例[J]. 地理科学进展, 2018, 37(10): 1371-1380. |
[9] | 秦昆, 周勍, 徐源泉, 徐雯婷, 罗萍. 城市交通热点区域的空间交互网络分析[J]. 地理科学进展, 2017, 36(9): 1149-1157. |
[10] | 韩宇瑶, 焦利民, 许刚. 武汉市道路结构与商业集聚空间关联分析[J]. 地理科学进展, 2017, 36(11): 1349-1358. |
[11] | 王海军, 夏畅, 张安琪, 邓羽. 基于约束性CA的大都市郊区城镇增长的情景模拟与管控——以武汉市江夏区为例[J]. 地理科学进展, 2016, 35(7): 793-805. |
[12] | 佘冰, 朱欣焰, 呙维, 徐晓. 基于空间点模式分析的城市管理事件空间分布及演化——以武汉市江汉区为例[J]. 地理科学进展, 2013, 32(6): 924-931. |
[13] | 程钰, 徐成龙, 刘雷, 任建兰. 1991-2011 年山东省工业经济增长的大气污染效应及其时空格局——以SO2和粉尘为例[J]. 地理科学进展, 2013, 32(11): 1703-1711. |
[14] | 丁宇, 李贵才, 路旭, 高梅. 空间异质性及绿色空间对大气污染的削减效应——以大珠江三角州为例[J]. 地理科学进展, 2011, 30(11): 1415-1421. |
[15] | 张洁,李同昇,王武科. 渭河流域人地关系地域系统耦合状态分析[J]. 地理科学进展, 2010, 29(6): 733-739. |
|