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《华东师范大学》 2018年
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中国PM_(2.5)的时空变化与土地利用关系的实证研究

卢德彬  
【摘要】:当前,我国正处于快速发展城镇化进程中,土地利用变化显著,通过排放或吸收作用以及改变水热条件,土地利用方式不可避免地对PM_(2.5)的时空分布产生影响。因此,通过优化土地利用方式来提高空气质量,对促进生态环境保护和经济发展相协调具有重要的现实意义。本文基于2000-2015年Global Estimates(V4.GL.02)PM_(2.5)数据集和2016年站点监测PM_(2.5)数据,采用相关系数法、线性趋势法、集合经验模态分解法(EEMD)、消除趋势波动分析法(DFA)、多重分形消除趋势波动分析法(MF-DFA)、探索性空间数据分析法(ESDA)、Mann-Kendall趋势检验法、重标极差分析法(R/S)、广义可加模型(GAM)和半参数空间计量模型分析了PM_(2.5)时空变化特征、PM_(2.5)与土地利用的响应关系和影响机制,并提出了面向空气质量改善的土地利用优化建议,主要研究结论和建议如下:(1)2000-2015年我国的PM_(2.5)平均值为35.36μg/m~3,主要介于10-35μg/m~3之间,在61.05%-74.28%的国土面积上,PM_(2.5)达到我国环境空气质量标准(GB3095-2012)二级限值(年均35μg/m~3)的要求,在14.55%-21.57%的国土面积上,PM_(2.5)低于世界卫生组织(WHO)10μg/m~3的准则值。(2)PM_(2.5)在小时尺度上,表现出3小时、7小时和14小时的准周期性振荡。在日尺度上,表现出1天、3天、7天和11-14天、24-29天和90-365天的准周期性振荡。PM_(2.5)时间周期变化特征与地区社会经济活动表现出一定的时间耦合性。过去时刻的PM_(2.5)排放对现在以至于未来的趋势有一定的影响。(3)我国是全球PM_(2.5)浓度高值区,明显呈现区域性集中连片的现象,华北平原、中部平原地区和塔克拉玛干沙漠地区形成了大范围高污染集中区域,且不随时间的推移保持了持续的稳定。2000-2015年,在12.68%的国土面积空间上PM_(2.5)呈显著上升趋势,集中分布在中西部地区和华北地区,仅2.36%的国土面积空间上PM_(2.5)呈显著下降趋势,主要分布在南部沿海经济区。总体上,PM_(2.5)呈上升趋势。(4)在全国尺度上,建设用地、耕地与PM_(2.5)呈正相关,林地、草地、水体和未利用地与PM_(2.5)呈负相关。在区域尺度上,建设用地、沙地与PM_(2.5)呈正相关;除了少数地区外,耕地与PM_(2.5)呈正相关,而林地、草地和未利用地与PM_(2.5)呈负相关。在PM_(2.5)值高和航运发达的区域,水体与PM_(2.5)呈正相关,反义,呈负相关。(5)随着建设用地面积的扩大,PM_(2.5)呈增加的趋势,达到一定规模后城市建设的发展反而能够起到抑制PM_(2.5)污染的作用,但继续提高建设用地规模则又会加重PM_(2.5)污染。建设用地对PM_(2.5)影响存在环境库兹涅茨曲线现象。耕地面积的扩大,不仅能够提高本地区PM_(2.5)水平,其空间溢出效应会提高相邻地区PM_(2.5)的水平,从而使区域整体PM_(2.5)提高,相反,林地、草地面积的扩大不仅能够抑制本地区的PM_(2.5),还能抑制相邻地区的PM_(2.5),从而使整体PM_(2.5)得到抑制。水体和未利用地因面积较小,易受其他地类排放的影响,很难剥离出其对PM_(2.5)真实的影响机制。(6)合理控制大城市建设用地规模和转变中小城市城镇化发展模式,减少耕地耕作过程污染物的排放和提高林地和草地面积比例,对降低PM_(2.5)有积极作用。土地利用对PM_(2.5)的影响,实际上是由土地利用性质决定的,降低PM_(2.5)根本途径是减少单位土地面积上人类活动产生的污染物排放总量。
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:F301.24;X513

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