项目主要针对淮河流域秸秆焚烧关键期区域性的空气污染状况,从卫星遥感监测火点出发,结合地面空气质量监测及气象资料,研究分析秸秆焚烧污染过程大气污染物的时空分布、变化规律及探讨分析秸秆焚烧空气污染气象条件。秸秆焚烧关键期淮河流域卫星遥感监测信息表明,影响淮河流域空气质量的秸秆焚烧源区主要为流域西北部黄淮平原的冬小麦产区。可用PM10/SO2、CO/SO2 等比值反映麦秸焚烧污染对城市空气质量影响的程度,当两比值都明显增大时可判定已受麦秸焚烧影响。根据淮河流域AQI、PM10、PM2.5的时空分布特征分析结果,结合流域站点气象条件和淮河流域卫星遥感监测信息分析,流域AQI及主要污染物在秸秆焚烧火点发生时段、火点分布区域方面有较好的时空响应关系。利用GIS空间分析和ANUSPLIN插值方法,开展秸秆焚烧期间淮河流域主要城市AQI、主要大气污染物浓度的时空分布特征分析。AQI和主要污染物在空间分布上较为一致:总体上呈南低北高、“两高一低”分布。项目完成了1981-2010年淮河流域29个气象站点气温、平均风速、相对湿度和降水量等气象要素的时空特征分析。完成了AQI、PM10及PM2.5与气象因素拟合关系模型,复相关系数分别为0.513、0.73、0.47;完成了AQI、PM10、PM2.5与气象因素的Spearman相关分析,结果表明PM10、PM2.5、AQI与气温呈正相关、与相对湿度呈负相关,均通过显著性检验,其中PM10与气温、相对湿度相关系数最高。通过秸秆焚烧典型污染过程研究表明该期间内,存在多层辐射逆温现象,近地层风速普遍较小,流域中西部区域混合层厚度较低,大部地区小于400m,近地面气象条件较为有利于污染物的浓度累积。
本成果围绕淮河流域秸秆焚烧关键期空气污染状况,研究分析秸秆焚烧污染过程大气污染物的时空分布、变化规律及探讨分析秸秆焚烧空气污染气象条件影响,研究具有一定创新意义。
(1)结合淮河流域实际,建立基于GIS的主要大气污染物空间分布模型。目前,该项工作研究调研尚不多见。基于空间分析,结合淮河流域地理特征,研究建立秸秆焚烧期间空气污染物浓度及空气质量指数空间分布模型,分析其时空分布特征。将主要大气污染物浓度作为具有空间连续性的区域化变量处理,运用GIS空间分析对浓度数据进行分析估算插值。
(2)综合星地立体资料,分析探讨淮河流域秸秆焚烧污染过程气象特征。综合秸秆焚烧火点卫星遥感监测、气团后向轨迹模拟、地面气象和环境资料以及探空资料,完成淮河流域秸秆焚烧污染过程特征分析探讨,分析秸秆焚烧污染期间流域境内大气污染物迁移趋势、污染来源及造成污染过程的协同气象因素影响。项目成果为开展区域空气污染监测评估提供支撑依据,为秸秆焚烧污染防治气象服务提供技术支持,进一步拓宽了淮河流域专业气象服务领域。