论文总字数：25231字

摘 要

近几十年来，随着经济的快速发展，产业结构的调整，城市规模的不断扩大以及大量化石燃料的燃烧，使得空气污染日趋严重，我国大气质量正面临着巨大挑战。大气污染包括许多污染物，主要有SO₂、氮氧化物、大气颗粒物。SO₂形成的硫磺酸，对人体造成肺功能损害，形成的酸雨会腐蚀建筑物、改变土壤酸碱度，对环境带来极大的破坏。氮氧化物会导致酸雨及光化学烟雾的形成。大气污染物不仅给对我们的健康产生威胁，还会阻碍城市经济发展。

本文通过收集整理环境监测中心发布的华南地区37个地级市2015年至2016年空气质量观测数据，对华南地区SO₂、NO₂浓度的时空分布特征进行数据分析，采用空间自相关分析方法，对该区域的SO₂、NO₂浓度空间聚集特征做了定量分析。

分析结果发现，华南地区37个城市NO₂与SO₂年均浓度分布存在明显的区域差异，其Moran's I指数计算结果更进一步表明华南地区NO₂与SO₂年均浓度存在着较为明显的正向空间相关性，高-高集聚区和低-低集聚区分布较为显著。该研究区域NO₂、SO₂季均浓度分布显示出正向空间相关性。NO₂季均浓度高-高集聚区主要集中在广东省部分地区。SO₂季均浓度高-高集聚区主要集中在广西省部分地区。在此基础上，本文利用气象资料，下垫面资料、汽车保有辆数据以及污染治理投资方面的数据对SO₂、NO₂浓度时空分布特征形成原因进行深入探讨，并提出相关防治措施。

关键词 空间相关性、空间聚集性、NO₂、SO₂、华南地区

Temporal and spatial distribution characteristics of SO₂ and NO₂ concentrations in Southern China area

Abstract

In recent years, with the rapid development of economy, the adjustment of industrial structure, the constant expansion of the city and a lot of fossil fuel combustion, the air pollution is more serious, the air quality in China is facing a huge challenge. Air pollution includes many pollutants, mainly SO₂, nitrogen oxides, sulfur acid atmospheric particles.SO₂ the cause of pulmonary function damage to the human body, the formation of acid rain corrosion of buildings, change the soil pH, brought great damage to the environment. Nitrogen oxides can lead to the formation of acid rain and photochemical smog. Air pollution not only to threaten our health, will hinder the city economic development Show.

This paper issued by collecting environmental monitoring center of Southern China area 37 cities from 2015 to 2016 air quality data of Southern China area SO₂, the temporal and spatial distribution characteristics of NO₂ concentration data were analyzed, using the method of spatial autocorrelation analysis, in the region of SO₂, NO₂ concentration spatial aggregation characteristics of the quantitative analysis.

Analysis results show that there is an obvious regional difference in the 37 city Southern China area NO₂ and SO₂ average concentration distribution, the Moran's I index calculation results further show that the Southern China region NO₂ and SO₂ annual average concentration has a positive spatial correlation is more obvious, high high agglomeration and low low area distribution is more significant.

The study area NO₂, SO₂ quarter concentration distribution showed.NO₂ positive spatial correlation between seasonal average concentrations of high high aggregation areas are mainly concentrated in the.SO₂ parts of Guangdong province and seasonal average concentrations of high high aggregation areas are mainly concentrated in some areas of Guangxi province. Based on this, this paper based on the meteorological data, the underlying surface data, a data and the data of pollution control investment of SO₂ vehicle, NO₂ concentration spatial distribution characteristics of formation are discussed, and puts forward relevant prevention measures.

Keywords：spatial correlation, spatial clustering, NO₂, SO₂, Southern China region

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究进展 1

1.2.1地统计方法 2

1.2.2空间统计分析 2

1.2.3空间分离指数模型^[7] 4

1.2.4发散系数^[10] 5

1.2.5 IDW空间插值模型^[17] 5

1.3 研究内容与技术路线 6

第二章 研究方法与数据来源 7

2.1 研究方法 7

2.1.1 全局空间自相关 7

2.1.2 局部空间自相关 9

2.2 数据来源 9

2.3 区域概况 10

第三章 华南地区NO₂、SO₂浓度的结果分析 11

3.1华南地区NO₂、SO₂浓度总体分布趋势 11

3.1.1华南地区NO₂、SO₂年均浓度空间分布 11

3.1.2华南地区各城市NO₂、SO₂季均浓度空间分布 12

3.1.3华南地区部分城市NO₂、SO₂月均浓度变化情况 13

3.2 华南地区空间相关性分析 15

3.2.1华南地区NO₂、SO₂年均浓度空间相关性分析 15

3.2.2华南地区NO₂、SO₂季均浓度空间相关性分析 17

3.3 结果与讨论 22

3.3.1 GDP对华南地区NO₂浓度的空间分布影响 22

3.3.2汽车保有辆对NO₂浓度的空间分布影响 23

3.3.3气象因素对华南地区NO₂、SO₂浓度的空间分布 23

3.3.4环保治理 25

3.3.5地形 26

3.4 污染防治措施 26

第四章 总结与展望 28

4.1 总结 28

4.2 展望 28

参考文献 30

致谢 32

第一章 绪论

1.1 研究背景

随着人们对环境意识的提高，国家为改变环境空气质量也提出相应的防范措施，比如将PM_2.5列入环境空气质量标准，将污染物的浓度排放标准增加到小时浓度排放，但是当前中国正处于工业化的中后期，环境问题相当突出，也影响着社会可持续发展。根据环保部最新颁布的《2016年中国环境状况公报》表示：2016年，全国338地级以上城市中，有84个城市环境空气质量达标，占24.9%；254个城市环境空气质量超标，占75.1%，超标天数中以NO₂、SO₂为首要污染物的天数分别占1.6%、0.5%。全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造，推行绿色行驶等措施，减少了SO₂、NO₂污染物浓度的排放。

随着人们环保意识的加强，对环境保护的要求也在不断提高。与此同时，国家对环境空气质量也提出更高的要求，2012年重新制定的环境空气质量标准中将PM_2.5纳入到环境空气质量标准中。为有效的改善大气环境质量，为区域环境空气污染提出解决措施，必须充分了解大气环境的污染物浓度的时空分布特征。本研究正是基于目前区域大气环境污染所表现出来的复杂性这一背景提出对大气中SO₂和NO₂浓度的时空分布特征进行深入分析，为大气环境质量管理提供决策依据。

1.2 研究进展

目前国内外为研究污染物的时空分布，分析污染物浓度的分布特征，在空间部分研究了一些有利于探索空间污染物分布特征的方法，比如：地统计学方法，空间统计分析，空间分离指数模型，发散系数，IDW插值法。空间统计方法有可以分为空间权重矩阵、全部空间自相关性、局部空间自相关性。在研究空间污染物我们也会运用一些综合污染指标的方法对某一地区污染物的空间分布进行判断。朱文玲，李建刚^[11]等学者在研究乌鲁木齐大气污染物时空变化特征，利用综合污染指数，污染系数等方法判断分析污染物浓度时间时间变化、年际变化及年均浓度空间分布情况。2006-2010年乌鲁木齐市SO₂空间分布基本上一致。南北部浓度较高，中部浓度较低。N0₂呈现出南高北低的空间分布。中部浓度在逐年升高^[11]。

1.2.1地统计方法

20世纪60年代，Marheron创办了地统计学，地统计学处理的对象主要是空间分布的变量，以变异函数为基础工具，研究处理对象的空间分布规律。早期主要应用与地质学现象的空间结构和空间估值的研究，后期研究发现地统计学能运用到空间分析上，探讨空气污染物的分布规律。目前常用于探索和分析大气污染物的时空分布特征的地统计学方法主要是克里格估值方法。

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