珠江三角洲对流层HCHO柱浓度遥感监测及影响因子

咸 龙,葛建团,2*,徐 敏,陈雪萍,王 爽,谢顺涛,胡文文



珠江三角洲对流层HCHO柱浓度遥感监测及影响因子

咸 龙1,葛建团1,2*,徐 敏3,陈雪萍1,王 爽1,谢顺涛1,胡文文4

(1.西北师范大学地理与环境科学学院,甘肃 兰州 730070；2.嘉峪关市政府,甘肃 嘉峪关 735100；3.兰州交通大学环境与市政工程学院,甘肃 兰州 730070；4.合水县环境保护局,甘肃 庆阳 745400)

基于OMI卫星遥感反演数据,对珠江三角洲地区2009年~2016年对流层甲醛柱浓度时空分布特征及其影响因素进行研究.结果表明,珠江三角洲甲醛柱浓度时间变化特征为:8年来呈波动变化趋势,年均值为13.11×1015molec/cm2,最低值出现于2012年,最高值出现于2016年;最大降低率为5.8%,最大增长率为6.3%.每年夏季最高,冬季最低,大小依次为夏季>秋季>春季>冬季,8a来96个月甲醛月际变化幅度较大,呈单峰结构,其中每年6月最高;空间变化特征为:甲醛柱浓度值由西北往东南递减,其中以肇庆东北大部、佛山北部和广州西部组成高值区分布中心,以佛山中南部、广州东南半部和江门西北半部组成三级次高级分布区,以惠州、东莞、深圳、中山、珠海和江门等珠江三角洲近海岸地区为一二级低值浓度区;影响因素中气温与气压等气象因素对HCHO的生成和分布有着促进作用,植被对HCHO的产生有一定的贡献,甲醛柱浓度的变化与汽车保有量、地区生产总值等经济发展要素呈现正相关关系,能源消耗总量与工业废气排放总量的增加与甲醛柱浓度增长密切相关,人为因素是甲醛柱浓度变化的主要原因.

OMI；甲醛柱浓度；时空分布；影响因素；珠江三角洲；相关分析

甲醛是具有强烈气味的刺激性气体,略重于空气,是一种挥发性有机化合物,也是室内环境的主要污染物之一[1-2].甲醛(HCHO)主要分布于与人类生产生活密切联系的对流层中,是对流层大气中主要的挥发性有机物(VOCs)之一[3],在城市大气光化学反应中发挥着重要作用,是大气光化学烟雾的重要组成成分[4-6].甲醛对人体健康具有很大的危害,目前甲醛已被世界卫生组织(WHO)认定为第一类致癌物——对人致癌物质[7-8].大气中甲醛来源比较广泛,甲醛在全球范围内的最大来源为甲烷光化学氧化,但甲醛在年内浓度的变化却是由非甲烷类有机物光化学氧化而来,夏天53%的甲醛来源于碳氢化合物的氧化,19%来源于甲烷的氧化,16%为VOCs的氧化,由有机过氧化合物和乙醛氧化来源的分别为3%和7%[9-12].除此之外,某些天然生成过程以及植物排放也会对甲醛浓度具有一定贡献[13-15].而以甲醛为原料的化工厂,化石燃料及生物质的未完全燃烧、工业废气与机动车尾气的排放以及室内装饰装修材料的甲醛释放等人为因素也会对甲醛的浓度变化产生一定影响[16-17].

目前,国内对甲醛的研究主要为分析室内及公共场所等小范围内大气中甲醛的浓度及时空分布状况[1],而应用遥感手段进行长时间序列、大尺度范围下的甲醛时空分布研究较少, Zhu等[18]与Marais等[19]分别利用OMI卫星以及相关监测数据对大范围内甲醛时空分布进行了分析,并判断出生物异戊二烯以及挥发性有机物(VOCs)对HCHO的贡献,同时也证明了温度是控制HCHO释放量的重要气象要素; Bauwens等[20]利用OMI数据,结合全球IMAGESV2模型、GOME-2卫星数据、各地气象数据等,利用不同数据方法获得的HCHO数据,对不同地区HCHO的来源及控制因素进行了判断与分析.遥感监测可以实现对大尺度范围下对流层甲醛污染监测的同时也更易获得长时间序列下甲醛浓度的动态迁移过程,从而对大气中甲醛气体的时空分布研究提供便利条件[21-22].珠江三角洲作为我国最具有活力的经济区之一,NO2和O3等污染物都受到关注与报道[23-25],但对于甲醛的研究未见,本文利用OMI传感器解译出的甲醛柱浓度数据,分析珠江三角洲对流层甲醛垂直柱浓度的时空分布特征,并对其影响因子之间的关系进行了研究.

1 研究方法

1.1 研究区概述

珠江三角洲(珠江三角洲),其地理位置为(112°E~115.5°E,21.5°N~24°N)(图1).该地区海拔位于200m以下,中心地势较为平坦,气候以南亚热带季风气候为主[26],终年温暖湿润,年均温在21~23℃之间,最冷月1月均温13~15℃,7月均温28℃以上,6~10月,雨热同期,高温高湿,年均降水量1500mm以上,土壤肥沃,河道纵横.夏季南风,冬季北风,植被为亚热带常绿阔叶林.

珠江三角洲土地面积为42831.5km2,包括广州,深圳等九个城市,是我国乃至亚太地区最具有活力的经济区之一,同时也是世界人口和面积最大的城市群,作为全省交通运输最繁忙、最发达的地区,现已形成了以广州为中心,铁路、公路、水路、民航等多种运输方式相配合,衔接港澳、沟通全省和全国的较为发达的综合交通网络.

图1 研究区域示意

1.2 数据来源及方法

1.2.1 数据来源 目前用于测量大气甲醛柱浓度的遥感手段主要有GOME-1(分辨率为320km× 40km,发射于1996年)[27]、GOME-2(分辨率为80×40km,发射于2006年)[28]、SCIAMACHY(分辨率为60×30km,发射于2002年)[29]以及OMI(分辨率为24×13km,发射于2004年)[30],本文将这4种技术所测得的甲醛柱浓度值进行对比,最终选择精度与分辨率最高的OMI进行数据获取[27].本文所下载的2009~2016年珠江三角洲对流层L2-v003HCHO的逐日数据,其是源自美国宇航局(NASA)从臭氧检测仪(简称OMI,表1)所监测的数据,采用HDF-EOS格式进行存储.OMI对流层HCHO柱浓度产品已开展了很多验证评价工作,与地基Brewer MK3分光计数据产品相关系数可达0.9以上,保证了数据产品的精度与可靠性[5,31].

本文在研究过程中所用归一化差值植被指数数据集(NDVI) 为美国宇航局(NASA)根据统一算法开发的MODIS 3级陆地产品,本文所用的是MOD13A3,为Terra极地轨道环境遥感卫星全球月尺度的３级产品,其采用正弦曲线投影,空间分辨率为1000m,时间分辨率为月尺度,该数据产品图像具有现势性好、覆盖面广,多光谱特性和不接受任何费用等特点,加之对气溶胶、云、水等进行了处理,提高了数据的精度,所以被广泛应用于反映植被覆盖度的变化;本文选取时段为2009年1月~2016年12月,研究区域为h28v6条带.

表1 OMI主要参数

珠江三角洲的经济发展、能源消耗的各个指标以及汽车保有量等统计数据来源于广东省统计年鉴,气象数据(包括气压、温度等)来源于中国气象科学数据共享平台.(http://data.cma.cn/).

1.2.2 研究方法 本文选取2009~2016年对流层L2-v003HCHO的逐日数据对研究区域甲醛柱浓度进行研究,运用HDFView软件提取“Longtitude” (经度)“Latitude”(纬度)、ColumnAmount” (对流层甲醛垂直柱浓度,单位为1015molec/cm2) “AMFCloudFraction”(云量)4个要素,并将提取边界经纬度范围扩大0.3°,筛选出AMFCloudFraction<0.2的柱浓度数据,筛选云量是由于云会影响云层下甲醛浓度的精度,筛选可以提高数据精度[32].然后对极大极小浓度值进行剔除后,将所得点数据进行克里金插值、并通过数据掩膜裁剪出研究区域的月、季、年浓度值,进行研究区甲醛柱浓度变化和空间分布特征分析.该数据产品单位为molec/cm2,本文为方便统计,将甲醛柱浓度单位定义为1015molec/cm2.

本文选取的MOD13A3数据,利用MRTSwath对数据进行处理,经过格式转换和重投影,应用GIS软件裁剪出珠江三角洲区域,得到投影系统为WGS84的NDVI序列,并对所得图像进行空间拼接、合成跟裁剪,最终获得归一化差值植被指数NDVI[33-35].

本研究采用基于像元的空间分析法,分析了甲醛柱浓度与植被覆盖度的相关性.

甲醛柱浓度植被覆盖度的相关系数计算公式[36]如下:

2 结果与讨论

2.1 珠江三角洲对流层甲醛柱浓度时间变化特征

2.1.1 甲醛柱浓度年际变化 如图2所示,8a来珠江三角洲年均甲醛柱浓度值呈现波动变化,年均值由2009年的13.05×1015molec/cm2上升到2016年的13.70×1015molec/cm2,其中2011、2012与2015年均呈现下降趋势,最大降速为5.8%(2012年),其他年份为上升趋势,最大增速为6.3%(2016年).8a间甲醛浓度值2012年最低,为12.49×10×1015molec/ cm2;2016年最高,为13.70×1015molec/cm2;2010~ 2012年呈现明显下降趋势,这主要是由于:①自2010年起珠江三角洲经济进入减速换挡时期,根据《广东省统计年鉴》2010~2012年珠江三角洲生产总值增长率分别为:11.2%、9.9%、8.1%;②根据《广东省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》,为响应控制大气污染态势,建设绿色广东的号召,珠江三角洲区域积极淘汰落后水泥、钢铁产能,关停小火电,推进节能减排工作,大力消减了能源消耗产业的甲醛排放.珠江三角洲甲醛柱浓度的年均值范围为10.79×1015~14.62×1015molec/cm2,与单源对中国中东部年均甲醛柱浓度范围6.5×1015~19.0× 1015molec/cm2较接近,与谢顺涛等[37]对西部的兰州市年均甲醛柱浓度范围7.95×1015~13.32× 1015molec/cm2相比较高,且兰州市年均最高值与珠江三角洲8a平均值相近.

图2 2009~2016年甲醛柱浓度年际变化

2.1.2 甲醛柱浓度季节变化 图3为2009~2016年珠江三角洲不同季节(春季:3~5月、夏季:6~8月、秋季:9~11月、冬季:12~次年2月)甲醛柱浓度值变化.珠江三角洲甲醛柱浓度表现为夏季始终高于其他3季,冬季最低,这可能与甲醛在高温高湿的条件下有很强散发力有关.8a季节平均值由大到小依次为:夏季(14.69×1015molec/cm2)>秋季(13.42× 1015molec/cm2)>春季(13.31×1015molec/cm2)>冬季(10.09×1015molec/cm2).其中春秋两季浓度差较小,在8a中交替且幅度变化较大,如2010年、2013年与2016年表现为春季高于秋季,其余年份均秋季高于春季.另外,2014年春夏秋3季甲醛柱浓度差距量最小,与当时三季温度接近有关.四季中春夏季甲醛柱浓度变化趋势相似,珠江三角洲夏季甲醛柱浓度在13.85×1015~16.06×1015molec/cm2之间变化,最低值出现于2012年,最高值出现在2016年,其中2010~ 2012年呈现下降趋势,2012~2016呈现上升趋势,8a来珠江三角洲夏季甲醛柱浓度增长7.5%,最大增速为2015~2016年15.3%.珠江三角洲春季甲醛柱浓度在12.09×1015~14.49×1015molec/cm2之间,最低值出现在2009年,最高值出现在2016年,8a来春季甲醛柱浓度增幅为19.9%.珠江三角洲秋季甲醛柱浓度最大值出现于2011年,为14.41×1015molec/cm2,最小值出现于2013年为12.20×1015molec/cm2,8年来秋季甲醛柱浓度降幅为19.9%;珠江三角洲冬季甲醛柱浓度呈现小幅上升趋势,最大值出现于2015年为11.60×1015molec/cm2,最小值出现于2012年为× 1015molec/cm2,8a间冬季甲醛柱浓度上升1.5%.

图3 2009~2016年甲醛柱浓度季节变化

图4 2009~2016年甲醛月均变化

2.1.3 甲醛柱浓度月变化 图4中年内月际变化幅度较大但具有明显的月变化周期,呈现单峰结构.每年逐月甲醛柱浓度先增大后减小,即甲醛柱浓度自1月不断上升,于每年6~8月达到峰值,8a均值为15.17×1015molec/cm2,明显高于年平均值,其中最高月出现于6月.9月后开始下降,最低月出现于12月,年内谷值出现于每年12~次年2月为10.07× 1015molec/cm2,均低于8a平均值.甲醛月均变化图与气温变化呈现出高度一致性,在6~8月太阳辐射较强,气温较高,大气中光化学氧化作用强烈易形成甲醛[38];加之交通、工业排放和生物源燃烧等释放,夏季偏南风造成污染物向东北的大气输送与汇聚,冬季以东北风为主的大气输送利于污染物的扩散[39].

图5采用正弦模型模拟对流层HCHO柱浓度变化趋势特征,如果人类影响较弱,人为排放源较少,模拟图则呈现以自然源排放为主的周期性规律,浓度值为正弦曲线,模拟精度较高[40-41].相反,在人类活动频繁的区域则模拟效果较差,甲醛柱浓度正弦变化规律不明显.由图5可见,珠江三角洲96个月的逐月浓度值正弦拟合程度较差,说明该区域甲醛柱浓度受人为影响更大,自然影响较弱.96个月月均甲醛柱浓度值在8.74×1015(2012年1月)~18.37×1015molec/ cm2(2011年6月)之间变化.

图5 2009~2016年甲醛柱浓度96月月均正弦拟合

2.2 珠江三角洲对流层甲醛柱浓度空间分布特征

2.2.1 甲醛柱浓度年际空间分布 为了便于比较和研究,将珠江三角洲甲醛柱浓度分为4个浓度等级,具体为一级:(11~12)×1015molec/cm2,二级:(12~13) ×1015molec/cm2,三级:(13~14)×1015molec/cm2,四级(14~15)×1015molec/cm2.

由图6可知,珠江三角洲甲醛柱浓度年际分布呈现出明显的由西北往东南递减的空间分布特征,其中以肇庆东北大部、佛山北部和广州西部组成高值区分布中心,以佛山中南部、广州东南半部和江门西北半部组成三级次高级分布区,以惠州、东莞、深圳、中山、珠海和江门等珠江三角洲近海岸地区为一二级低值浓度区.三四级高值浓度区大多位于广佛肇经济圈,佛肇庆经济圈较高甲醛柱浓度分布与其经济水平较高呈现出高度的一致性[42],其中三级浓度区域呈现扩散趋势,由珠江三角洲西北部往东南部近海岸扩散,其扩散趋势以2015年~2016年最为明显,因为2015年9月29日珠江三角洲国家自主创新示范区正式获得国务院批复,九市协力打造该区域的转型升级引领区,最终实现我国的开放创新先行区、协同创新示范区、创新创业生态区和国际一流的创新创业中心的目标,珠江三角洲地区2016年生产总值达47897.25亿元,比2015年(下同)增长了45.8%,占全省79.1%;人均GDP达84563元,折合13454美元,增长29.6%.

2.2.2 甲醛柱浓度季节空间分布 将甲醛柱浓度季均值分为4个浓度等级,具体为一级:(9~11)× 1015molec/cm2,二级:(11~13)×1015molec/cm2,三级: (13~15)×1015molec/cm2,四级(15~17)×1015molec/cm2.如图7,与年际空间分布的共同点是甲醛柱浓度西北部高于东南部,且具有明显的四季变化规律.春秋季,甲醛柱浓度整体呈现二级与三级中值区分布,二级与三级具有明显的分界线,珠江三角洲中西北部呈现三级分布,珠江三角洲近海岸区域呈现二级分布;夏季是四季中甲醛柱浓度最高的季节,夏季除惠州东部沿海小块地区呈现二级柱浓度等级外,其他区域均呈现三四级浓度,其中四级浓度高值区主要以广佛肇经济圈为主;冬季为四级浓度最低的季节,珠江三角洲中西部为二级浓度分布,其余为一级浓度分布.

图6 2009~2016年甲醛柱浓度年际空间分布

图7 2009~2016年甲醛柱浓度季节空间分布

珠江三角洲对流层甲醛柱浓度季节空间分布从整体来看,四季浓度分布皆呈现自东南至西北递增趋势,夏季甲醛柱浓度高值分布区域最大,高值浓度区域主要分布于珠江三角洲西北部,冬季甲醛柱浓度低值分布区域最大,这可能是由于夏季气温高,冬季气温低,夏季植被的生物量最高,冬季植被的生物量较低有关.

2.2.3 甲醛柱浓度月均值空间分布 如图8,甲醛柱浓度月均值呈现出明显的月份变化规律.将甲醛柱浓度月均值分为5个浓度等级,具体为一级:(8~10) ×1015molec/cm2,二级:(10~12)×1015molec/cm2,三级: (12~14)×1015molec/cm2,四级(14~16)×1015molec/m2,五级:(16~18)×1015molec/m2.1月、2月与12月仅出现一二级低值区且主要以二级浓度为主,一级浓度分布于惠州北部、惠州东南部沿海地区以及肇庆西部等小范围内,整体以二级浓度为主;3月甲醛柱浓度整体呈现二级三级分布且主要以三级分布为主,与1月2月相比,一级浓度消失的同时三级浓度出现说明甲醛柱浓度呈现上升趋势,其中二级分布于珠江三角洲东南部沿海以及惠州广州北部交界区域,其他区域为三级分布;4月、5月甲醛柱浓度整体呈现三级四级浓度分布,与3月相比,三级浓度分布扩散至珠江三角洲全部区域,4月在肇庆区域出现四级浓度分布且在5月扩散至广佛肇经济圈大部分区域;6月为甲醛柱浓度月均值最大值月份,甲醛柱浓度分布整体呈现四级五级分布,与5月相比四级浓度区继续扩散至珠江三角洲大部分区域,并出现五级浓度区,三级浓度区域仅出现于惠州、深圳、江门与珠海近海岸地区;7月甲醛柱浓度整体变化不大,主要呈现四级分布,其中五级仅出现于肇庆北部与佛山江门交界处,四级浓度分布略微增加,珠江三角洲近海岸地区与6月相比保持三级分布;8月、9月与10月甲醛柱浓度整体呈现三级四级分布,四级浓度分布开始缩小但保持以佛肇庆经济圈为核心区域,三级浓度区域整体保持不变.11月四级高值浓度区急剧缩小仅出现于肇庆北部,甲醛柱浓度整体呈现三级分布,二级浓度区再次出现并分布于珠江三角洲沿海近海岸地区.

图8 2009~2016年甲醛柱浓度月均值空间分布

2.3 对流层甲醛柱浓度的影响因素分析

HCHO柱浓度在空间与时间上分布与变化特征不仅与海陆风(北风)、气温、气压、植被等自然要素有着密切关系,更多受到人类活动影响,如经济发展、工业排放及能源消耗等因素.本文从气象要素与人为要素两方面对甲醛柱浓度影响因素进行分析.

2.3.1 气象要素 影响甲醛柱浓度的气象因素较多,除了风的影响以外,本文通过从其他气象因素中筛选出相关性最高的气温与气压因素,与珠江三角洲5个主要城市(广州、深圳、中山、珠海和东莞)进行相关性分析,具体见表2.

表2 甲醛柱浓度与气象要素的相关性

注:**.在0.01水平(双侧)上显著相关;*.在0.05水平(双侧)上显著相关.

由表2可知,珠江三角洲主要城市甲醛柱浓度与温度呈现显著正相关,相关系数分别为0.892、0.864、0.839、0.828、0.716,当温度上升时,促进甲烷与挥发性有机化合物发生强烈氧化反应,影响甲醛光解消除速率,导致甲醛产生速率高于甲醛光解消除速率[43],所以珠江三角洲夏季柱浓度高于其他三季;冬季由于温度低于其他三季,甲醛氧化反应低于其他三季,同时在冬季南方不集中供暖,煤炭消耗量低,故冬季甲醛柱浓度明显低于其他三季.

珠江三角洲主要城市甲醛柱浓度与气压呈现显著负相关,相关系数为-0.843、-0.814、-0.818、-0.836、-0.695,在低气压时,珠江三角洲地区大气通常是由热带气旋外围下沉影响,出现高温和高日照数天气,促进光化学反应生成甲醛;当出现高气压时,由于北方冷空气南下,气温下降,不利于甲醛生成,且冷空气南下时的大风有利于大气污染物的运输与扩散,因此甲醛浓度较低[44].此外,5市甲醛柱浓度与气象要素的相关性在空间上呈现一定的差异性.

2.3.2 植被因素 珠江三角洲常年气候温暖湿润,光热资源充足,具有丰富的植物资源,这些植物可排放出大量的异戊二烯,异戊二烯作为植物排放量最大的VOCs对大气甲醛的产生具有重要贡献[45].本文引用植被指数(NDVI)用于反映植物覆盖度、季节动态变化、长势等特征,来反映植被生长状态和空间密度.图9为甲醛柱浓度平均值空间分布图与植被覆盖度相关性分析,与甲醛柱浓度呈现正相关的区域面积占珠江三角洲总面积49.8%,主要以肇庆、江门与惠州等地区为主,其中肇庆地区多山,中低山丘陵占全市总面积的81%,森林覆盖度高且城市化水平低,与甲醛柱浓度相关性系数多在0.5~1之间变动,且肇庆甲醛柱浓度在空间分布上呈现高值分布,说明影响肇庆地区甲醛柱浓度的影响因素主要为植被排放.

图9 2009~2016年甲醛柱浓度平均值空间分布与植被覆盖度相关性

2.3.3 人为要素 经济发展要素:珠江三角洲的经济发展水平主要由地区生产总值来衡量,其中工业产业是主要影响甲醛柱浓度的指标之一,同时机动车尾气的排放作为甲醛的主要来源之一,也是影响其浓度变化的重要因素,截止2016年末珠江三角洲民用汽车保有量已达到129.8万辆[46].由于广东省成功申办2010年亚运会,分别实施了各项污染减排等控制措施,故本文着重选取2011~2016年汽车保有量、地区生产总值、工业总产值及第二产业为主要因素,从而探究经济发展要素对对流层甲醛柱浓度的影响.图10表明,4个经济发展要素与HCHO柱浓度均呈现显著的正相关关系,且相关系数2均达到0.8以上,说明经济发展对大气甲醛柱浓度的变化具有重大贡献.

能源消耗要素:煤炭、石油等生物质的未完全燃烧,以甲醛为工业生产原料被工厂使用后释放的有害气体等都会影响到对流层甲醛柱浓度的变化[47],因此本文选取珠江三角洲2011~2016年工业废气排放总量与能源消耗总量两个指标进行分析,由图11可知工业废气排放总量与甲醛柱浓度呈正相关关系,且相关系数2为0.62,说明珠江三角洲对流层甲醛柱浓度中工业废气排放占有较大比重;能源消耗总量与甲醛柱浓度呈现正相关关系,相关系数R2为0.76,说明随着能源消耗总量的上升,珠江三角洲HCHO柱浓度呈现上升趋势.

图10 甲醛柱浓度与经济发展要素的相关性

图11 甲醛柱浓度与能源消耗要素的相关性

3 结论

3.1 8a来珠江三角洲甲醛柱浓度年际变化呈现波动变化趋势,最小值出现于2012年,最大值出现于2016年,其中最大增速为2015年~2016年,达到了6.3%;季节性变化表现为:夏季>秋季>春季>冬季;年内月际变化幅度较大但具有明显周期性,呈现单峰结构,最低值出现于12月,最高值出现于6月;珠江三角洲96个月的逐月浓度值正弦模拟拟合程度较低,说明该区域甲醛柱浓度受人为影响更大,自然影响较弱.

3.2 8a来珠江三角洲甲醛柱浓度低值区域主要分布于珠海、东莞,惠州、中山,江门及深圳等珠江三角洲近海岸地区;高值区域主要分布于广佛肇经济圈,2016年高浓度区域范围最大;空间分布整体呈现出明显的由西北往东南递减的分布特征;季节空间分布表现为夏季甲醛高浓度区域最大,冬季甲醛低浓度区域最大.

3.3 在不同的时空尺度下,温度与气压等要素对甲醛柱浓度的影响有一定的差异性,与温度的相关性表现为:广州>深圳>中山>珠海>东莞,与气压的相关性绝对值表现为:广州>珠海>中山>深圳>东莞;在植被量丰富且城市化水平低的地区,甲醛浓度受植被因素影响较大.

3.4 甲醛柱浓度的变化与汽车保养量、地区生产总值、工业总产值及第二产业产值等经济发展要素呈现正相关关系,能源消耗总量与工业废气排放总量的增加也会对甲醛柱浓度增长起促进作用;此外,珠江三角洲不同区域甲醛柱浓度空间分布与当地的经济水平、煤炭工业等分布情况以及地形差异有一定的关系.

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Remote sensing monitoring of tropospheric HCHO column concentration and influential factors over pearl river delta, China.

XIAN Long1, GE Jian-tuan1,2*, XU Min3, CHEN Xue-ping1, WANG Shuang1, XIE Shun-tao1, HU Wen-wen4

(1.College of Geography and Environmental Science, Northwest Normal University, Lanzhou 730070, China；2.Jiayuguan City Government, Jiayuguan 735100, China；3.College of Environmental and Municipal Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China；4.Heshui County Environmental Protection Agency, Qingyang 745400, China)., 2018,38(9)：3221~3231

Satellite remote Sensing data Retrieval based on OMI, the temporal and spatial distribution characteristics of formaldehyde column concentration in the troposphere and its influencing factors in the Pearl River Delta region from 2009 to 2016were studied. The results show that the concentration change of formaldehyde column in the Pearl River Delta was characterized by fluctuations in the past 8years, with an average annual value of 13.11×1015molec/cm2, the lowest value appeared in 2012 and the highest value appeared in 2016, the maximum reduction rate was 5.8%, the maximum growth rate was 6.3%. The highest in summer and the lowest in winter, the order was summer>autumn>spring>winter, and the monthly variation of formaldehyde in 8a to 96months was larger, showing a single peak structure, with the highest in June every year; The spatial variation was characterized by: The concentration of formaldehyde column decreases from northwest to southeast. Among them, the distribution center of the northeastern part of Zhaoqing, the northern part of Foshan and the western part of Guangzhou constitutes the distribution center of high value area. It consists of the third-level sub-level distribution area in the south-central part of Foshan, the southeastern part of Guangzhou and the northwest half of Jiangmen. In Huizhou, Dongguan, Shenzhen, Zhongshan, Zhuhai and Jiangmen, the coastal areas of the Pearl River Delta are the first-level low-value concentration areas. Meteorological factors such as temperature and pressure affect the formation and distribution of HCHO, and vegetation has a certain contribution to the production of HCHO. There is a positive correlation between the change of formaldehyde column concentration and the factors of economic development, such as automobile ownership, regional GDP, etc, the increase of total energy consumption and total industrial waste gas emission was closely related to the increase of formaldehyde column concentration, and the main reason for the change of formaldehyde column concentration was human factors.

OMI；HCHO column concentrationa；temporal and spatial distribution；influencing factors；Pearl River Delta；correlation analysis

X511

A

1000-6923(2018)09-3221-11

咸 龙(1991-)男,甘肃定西人,西北师范大学硕士研究生,主要研究大气污染物遥感研究.

2018-01-20

国家重点研发计划项目(2016YFC0500907)甘肃省重点研发计划项目(17YF1FA120)

* 责任作者, 副研究员, 2995616335@qq.com