摘 要

基于2005~2018年OMI遥感观测数据，分析讨论了长三角地区对流层NO₂柱浓度的时空变化，以及从地形、降水量、气温、经济、汽车保有量和国家重大政策规划等五个方面分析了NO₂变化的影响因素，对于为环境保护制定适应性政策具有重要的指导意义。

研究结果表明：（1）2005~2018年长三角地区对流层NO₂年均柱浓度呈现先增后减的趋势，其中在2018年达到最小值为742.86 ×10¹³molec/cm²，在2011年达到最大值为1211.38×10¹³molec/cm²。（2）长三角地区对流层NO₂柱浓度在空间上大致呈现“环状”分布。由边缘到中部对流层NO₂柱浓度依次增高。（3）受到地形的影响，长三角地区南部海拔相对较高，阻碍了大气污染物向南部的扩散，安庆、池州、宣城、杭州、金华和台州等城市一直处于低浓度状态；夏季的高降水量能有效降低对流层NO₂柱浓度；气温增高会加速大气中NO₂的转化，降低对流层NO₂柱浓度。（4）经济发展和社会汽车保有量都与NO₂浓度呈现显著的正相关关系，但是在2011年后国家颁布和实施严格的环境规划政策，加大力度进行治理，对流层NO₂柱浓度在2011~2016年间呈现下降的趋势。

关键词：长三角；对流层NO₂柱浓度；OMI；时空变化；影响因素

ABSTRACT

Based on the OMI remote sensing data from 2005 to 2018, I have analyzed the temporal and spatial variation of the tropospheric NO₂ column density over the Yangtze River Delta. And the influencing factors of the NO₂ variation are analyzed from five aspects of topography, precipitation, temperature, economy, car ownership and national major policy planning. The results of analysis are of great guiding significance for the formulation of adaptive policies for environment protection.

Results of the search demonstrate: (1) The annual average value of tropospheric NO₂ column density over Yangtze River Delta shows a trend of increasing fist and then decreasing. It reached its minimum 742.86×10¹³molec/cm² in 2018 and reached its maximum 1211.38×10¹³molec/cm² in 2011. (2) The spatial distribution of troposphere NO₂ column density over Yangtze River Delta is “Circular”. The tropospheric NO₂ column density increases from the edge to middle. (3) Affected by the terrain, the south of the Yangtze River Delta is relatively high, which hinders the diffusion of air pollutants to the south. As a result, Anqing, Chizhou, Xuancheng, Hangzhou, Jinhua and Taizhou have been in a state of low density. In summer, tropospheric NO₂ column density could be reduced by the high precipitation. The increase of air temperature will accelerate the transformation of NO₂ in the atmosphere and decrease troposphere NO₂ column density. (4) Both economic development and social car ownership have a significant positive correlation with tropospheric NO₂ column density. However, after 2011, the nation promulgated and implemented strict environmental planning policy, and strengthened the governance. Then tropospheric NO₂ column density showed a downward trend in the next five years (2005~2011).

Key Words: Yangtze River Delta; tropospheric NO₂ column density; OMI; changes of temporal and spatial; influence factors

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究目标 2

第2章 研究区与数据 3

2.1 研究区介绍 3

2.2 数据来源 3

第3章 处理结果与分析 5

3.1 OMI对流层NO₂柱浓度数据适用性分析 5

3.2 长三角地区对流层NO₂柱浓度的时空变化 6

3.2.1 长三角地区对流层NO₂月均柱浓度的时空变化 6

3.2.2 长三角地区对流层NO₂季均柱浓度的时空变化 9

3.2.3 长三角地区对流层NO₂年均柱浓度的时空变化 11

第4章 长三角地区对流层NO₂柱浓度影响因素分析 13

4.1 自然因素 13

4.1.1 地形对对流层NO₂柱浓度的影响 13

4.1.2 降水量对对流层NO₂柱浓度的影响 14

4.1.3 气温对对流层NO₂柱浓度的影响 14

4.2 人为因素 15

4.2.1 地区生产总值及各产业产值对对流层NO₂柱浓度的影响 15

4.2.2 机动车污染物排放对对流层NO₂柱浓度的影响 17

4.2.3 国家环境规划政策对对流层NO₂柱浓度的影响 18

第5章 结论 20

参考文献 21

致谢 22

绪论

研究目的与意义

NO₂是最为常见的大气污染物之一，它同时也是臭氧及其他光化学二次污染物（如PAN、二次气溶胶等）最重要的前体物之一，是形成硝酸性酸雨、酸雾及光化学烟雾的主要污染物^[1]。对于人类而言，NO₂主要是会损害我们的呼吸道，短时间内可能造成喉咙不适、咳嗽等，如果长时间处于较高NO₂浓度的环境当中，可能会引起慢性中毒，产生各种各样的呼吸疾病，对于一些免疫力低下的人来说可能会造成长期性的伤害。此外，NO₂对生态环境的影响也很大，它会造成土壤、水体酸化，形成的酸雨会腐蚀农作物、建筑等，虽然可以补充土地的氮含量，但是对比起它的危害还远远不及。近年来中国经济的高速发展，对能源的消耗越来越多，其中就包括易产生氮氧化物排放的传统能源资料^[2]，例如煤炭、石油等。针对这一大气污染现状，既为了人们的生活健康，也为了对生态环境的保护，对大气NO₂的研究与治理刻不容缓。

长三角地区是我国经济最活跃的区域之一，随着近些年经济的快速发展以及城市化、工业化进程的快速推进，能源的消耗在不断地上升^[10]，人为活动排放的大气污染物越来越多，空气质量问题令人堪忧，渐渐地这成为制约长三角地区经济发展的一个重要因素。在当前这样一个严峻的大气污染现状下，长三角地区的大气监测和治理工作就显得尤为重要。

国内外研究现状

基于这样的背景需求，首先要较为准确地获取大区域的空气质量情况，针对大气NO₂浓度的长期连续的观测主要有地面监测站观测和卫星遥感观测两种方式^[3]。地面观测NO₂的方法需要在固定的地面监测站点进行，然而站点的观测范围有限且站点的数量也是有限的，并不能全面地反映NO₂浓度在整个区域上的变化。而卫星遥感观测可以获取地球上绝大部分区域的NO₂垂直柱浓度，这一观测方式补足了地面监测站观测NO₂浓度在覆盖区域范围上的缺陷。从20世纪90年代开始，卫星遥感已经可以长时间地在全球范围内观测大气中NO₂柱浓度的分布^[1]，为研究大气NO₂柱浓度的时间变化趋势和空间分布情况提供了可靠的数据。目前卫星遥感监测大气污染的传感器主要有：从1995年到2002年的GNOME，从2002年到2012年的SCIAMACHY，从2004年至今的OMI，从2007年至今的GNOME-2（METOP-A），以及从2013年至今的GNOME-2（METOP-B）等^[4]。