【摘 要】
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气溶胶是悬浮在空气中的液态或固态体系,生活中常见的烟尘、灰尘、雾、霾皆是气溶胶的存在形式,它是雾霾形成的必要条件。PM2.5是直径小于2.5μm的可入肺颗粒物,这种大气污染物对人民生活造成的不良影响持续增多。城市化和工业化进程的加快使得我国大气污染问题日益严峻,山西省工业生产发达,成为我国重要的煤炭工业基地的同时也面临日益严峻的大气环境问题。为研究山西省气溶胶的污染状况,本研究首先利用NASA提供
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“大型焦炭基地周边土壤多环芳烃污染特征和健康危害”（41271507）；
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气溶胶是悬浮在空气中的液态或固态体系,生活中常见的烟尘、灰尘、雾、霾皆是气溶胶的存在形式,它是雾霾形成的必要条件。PM2.5是直径小于2.5μm的可入肺颗粒物,这种大气污染物对人民生活造成的不良影响持续增多。城市化和工业化进程的加快使得我国大气污染问题日益严峻,山西省工业生产发达,成为我国重要的煤炭工业基地的同时也面临日益严峻的大气环境问题。为研究山西省气溶胶的污染状况,本研究首先利用NASA提供的2003～2017年的Terra MODIS气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Depth,AOD）日产品数据,经Arc GIS和ENVI预处理,用最大值合成法合成得到山西省AOD的月值数据,季均和年均数据由月值数据取平均值得到,据此分析山西省AOD时空分布特征。然后通过灰色关联度分析确定与AOD关联度高的若干气象、自然和社会经济影响因子,探讨了各影响因子与AOD的关系,具体影响因子为:气象要素（降水量、平均气温和相对湿度）、自然要素（NDVI和海拔）、人类活动因素（年末户籍人口数量、SO2排放量和玉米种植面积）。最后,通过对PM2.5站点数据与AOD值之间的相关和回归分析,建立MAOD-PM2.5浓度预测模型,以期为山西省大气污染的预测预报提供科学依据。研究结果表明:（1）在年际变化上,2003～2017年山西省AOD的多年平均值在0.62～0.87之间变化,呈现波动下降的趋势,年平均变化率为-6.5%。在季节变化上,近15年山西省AOD值总体上为夏季（0.96）>春季（0.81）>秋季（0.71）>冬季（0.39）。近15年春季AOD呈现下降的趋势,下降幅度为15.6%;夏季AOD总体上也呈下降的趋势,在4个季节中下降幅度最大,下降了23.3%;秋季AOD总体呈现上升趋势,上升幅度仅次于冬季;冬季近15年变化率最大,且呈增长的趋势,共增长73.6%。（2）空间分布上,年平均AOD含量总体上呈现西南高北部低、中部盆地地区高于四周山地地区的格局。15年全区AOD平均值约为0.65;从各地级市的AOD值来看,运城（1.29）>临汾（1.23）>太原、晋中（0.91）>吕梁（0.89）>晋城（0.85）>忻州（0.73）>长治（0.72）>阳泉（0.61）>朔州（0.50）>大同（0.47）。夏季高值区范围最大,其次为秋季,冬季除运城盆地及周边零星地区外,其余地区的AOD值皆在0.2以下。（3）AOD与年降水量、平均气温以及相对湿度等气象要素进行的统计分析的结果表明:AOD与年降水量呈负相关,降水对气溶胶粒子具有冲刷的作用;AOD与气温和相对湿度呈显著正相关关系,有利于气溶胶粒子的吸湿增长,是导致夏季AOD较高的主要原因。（4）地形因素为影响气溶胶粒子产生和扩散的主导因素。一方面,地形影响气溶胶粒子的产生。山西省独特的地形条件使得人口、工业、种植业等分布不均匀,集中在地势平坦的地堑盆地,生产生活排放的污染物较多。另一方面,地形影响气溶胶粒子的扩散。相比两侧的山地地区,中部盆地地区植被覆盖率低,净化能力弱,且受到地形的影响,盆地地区受辐合气流的影响,气溶胶粒子不易扩散,冬季受北风的影响,将山西省北部的污染物吹散到南部的运城盆地,受环流影响以及高原和秦岭的阻挡,气溶胶粒子积聚,导致此处成为高值区。（5）垂直订正后的AOD(MAOD)与湿度订正后的PM2.5(PM2.5D)浓度具有显著的正相关关系,以MAOD值作为自变量,PM2.5D作为因变量,建立MAOD-PM2.5浓度的回归估算模型,结果表明对数函数的预测效果最好,模型检验精度为86.2%。
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