PDF《基于遥感资料的北京大气污染治理投资对降低 PM2.5 的效能...》

remote sensing;

PM2.5 ;

air pollutants control investment;

performance analysis

1 引言(Introduction) 近年来,中国北方地区大范围、高频率的空气 污染事件引起了公众的广泛关注,PM2.5 也随之成为 新的研究热点和政府工作的重点内容之一.世界卫 生组织(WHO)将PM2.5 定义为可进入肺部的细颗粒 物,流行病学研究已证明其对人体健康危害较大 (Englert,2004).然而,由于我国对近地面 PM2.5 浓度 的系统监测起步较晚,历史监测数据不足,使得对 PM2.5 浓度变化及其影响因素的研究在时间跨度和

1 期 杨晟朗等:基于遥感资料的北京大气污染治理投资对降低 PM2.5 的效能分析 空间尺度上具有较大的局限性. 卫星遥感能使 PM2.5 相关研究突破传统地面监 测的限制,使之在时间跨度和空间尺度上得到有效 延伸和扩展.大气气溶胶光学厚度(AOT) 是指大气 消光系数在垂直方向的积分, NASA 已经发布了 AOT 产品,经过长期多站点的比较发现,其AOT 产 品的相对误差约为 15% ~ 20%(Chu et al.,2002).已 有研究表明,AOT 和近地面颗粒物浓度有一定的相 关关系,而PM2.5 由于粒径较小,其消光作用在大气 颗粒物中占相当比重,因此,PM2.5 与大气气溶胶光 学厚度的相关关系有可能更好(林海峰等,2013).李 成才 等(2006 ) 分析了中分辨率成像光谱仪(MODIS)AOT 数据和北京市空气污染指数的相关 关系后发现,MODIS AOT 数据可作为监测颗粒物污 染物地面分布的一个有效手段.Chu 等(2003) 研究 了意大利北部的气溶胶自动监测网络(AERONET) 日均 AOT 数据和近地面 PM10 的日均浓度的相关关 系,发现相关系数 r 达到了 0.82.Slater 等(2004) 研 究了英国新汉普郡近地面 PM2.5 浓度与多光谱旋转 遮蔽影带辐射仪(MFRSR) AOT 数据的相关关系, 发现相关系数 r 达到 0.8.Engel?Cox 等(2004) 研究 了MODIS AOT 数据与美国环境保护署(EPA)监测 的近地面颗粒物浓度的相关关系,认为 MODIS AOT 数据可用于改善现有的空气质量监测系统.因此,根 据卫星遥感历史数据推算 PM2.5 历史浓度,具有较高 的可行性和较合理的科学基础. 北京作为国内较早公开发布系统监测 PM2.5 浓 度数据的城市,自2013 年1月起实时发布

35 个站 点的小时平均监测数据.该35 个站点分布合理、科学,能够代表北京近地面 PM2.5 的浓度状况,为基于 遥感资料估算北京历史 PM2.5 浓度提供了宝贵的基 础资料. 本研究基于遥感资料估算北京历史 PM2.5 浓度, 结合北京大气污染治理投资统计数据和其它相关 大气污染物监测年报数据,试图回答以下问题:在2001―2012 年间北京的大气污染治理投资是否有 效地改善了北京市大气 PM2.5 的污染状况? 影响该 投资效能的可能原因有哪些? 以期为北京市未来 大气 PM2.5 的控制与改善提供指导.

2 数据与方法(Data and methodology) 本研 究的主要数据源包括: MODIS AOT L3 C051 产品(http:/ / ladsweb.nascom.nasa.gov / data / )、 北京市环境监测中心

35 个站点的小时 PM2.5 浓度数 据(http:/ / zx.bjmemc.com.cn / )、来源于《 北京统计 年鉴》和《中国统计年鉴》的用于治理废气的工业污 染治理投资完成情况、北京市 PM10 、SO2 和NO2 浓度 年均值、北京固定资产价格指数等统计数据.MODIS AOT 产品的准确性高度依赖于下垫面( Xie et al., 2011).相关文献已经对中国北京地区 MODIS AOT C051 产品适用性进行过探讨.例如,Qi 等(2013) 采用AERONET 监测数据对 MOD AOT L2 C051 数据 (空间分辨率