论文总字数：14367字
目 录
1 引言 4
1.1研究的目的和意义 4
1.2国内外研究现状 4
2 研究区与数据 5
2.1研究区 5
2.2数据与处理 6
2.3研究方法 6
3 南京市PM2.5浓度时间特征分析 7
3.1 PM2.5日变化特征 7
3.1.1 年均日 7
3.1.2 季均日 8
3.1.3月均日 8
3.2工作日与非工作日变化特征 9
3.3 PM2.5季度变化特征 10
4 南京市PM2.5浓度空间特征分析 11
4.1 日浓度空间特征分析 12
4.2 季度浓度空间特征分析 12
4.3 年均浓度空间特征分析 13
4.4 空间距离对PM2.5的影响 14
5 研究结论及不足 14
5.1研究结论 14
5.2研究不足 15
参考文献 16
致 谢 18
Abstract 19
南京市PM2.5时空特征分析
刘泽欣
南京新工程大学地理科学学院地理信息科学系，南京，210044
摘要：大气细颗粒物(PM2.5)因其对空气环境质量乃至人类健康的巨大危害而逐渐引起学者们的关注。本文采用2017年南京市9个观测站点的PM2.5浓度的观测数据，采用数理统计方法和GIS空间分析方法分析2017年南京市PM2.5浓度的时间变化特征和空间分布特征。研究发现：2017年，南京市PM2.5浓度在日变化上呈现出“双峰型”特征，并从西向东递增。在季节变化上，PM2.5浓度冬季gt;春季gt;秋季gt;夏季，从西北向东南递增。在年均变化上，PM2.5浓度由西北向东南递增，且周末的浓度低于工作日的浓度。
关键词：南京市；PM2.5；时间变化；空间变化
1引言
1.1研究的目的和意义
PM2.5就是指大气中直径小于或者等于2.5m的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。PM2.5含有大量的有毒物质，并且在空气中的存留时间长，传播距离远，对人的身体健康和空气质量有很大的影响，虽然在大气中只占很少一部分，但是对空气质量和能见度具有重大影响。
PM2.5主要来自于人类本身的生产活动，如煤炭的燃烧，工业粉尘的传播，汽车尾气的排放，厨房油烟的排放，道路扬尘等。通过对PM2.5的研究，可以更好地了解PM2.5的危害，也为后期的控制PM2.5浓度提供数据，更好地降低PM2.5的浓度，保证人民身体健康，把PM2.5的危害降到最低。
世界卫生组织在2005年版《空气质量准则》中指出：当PM2.5浓度达到35g/m3时，人的死亡风险比10g/m3的情形约增加15 %。一份来自联合国环境规划署的报告指出：PM2.5每立方米的浓度上升20微克，中国和印度每年会有大约34万人死亡。《整体环境科学》上曾刊登过北京大学医学院部公共卫生学院教授潘小川及其同事的一项新发现：2004年至2006年期间，当北京大学校园观测点的PM2.5日均浓度增加时，在大约4公里外的北京大学第三医院，心血管病急诊患者数量也有所增加。虽然PM10和PM2.5都是心血管病发病的危险因素，但PM2.5的影响显然更大。
本文的目的是基于已有的南京2017年南京市九个大气国控点（迈皋桥、草场门、山西路、中华门、瑞金路、玄武湖、浦口、奥体中心、仙林大学城）的PM2.5的逐小时监测数据，分析南京PM2.5的时空特征，探索其成因，为进一步的污染控制、城市协调发展提供科学的依据和指导。
1.2国内外PM2.5的研究现状
我国于1982年首次发布《大气环境质量标准》（GB 3095-82），随后在1996年、2000年和2012年进行了三次修改。2012年2月29日，环境保护部公布了新修订的《环境空气质量标准》（GB 3095-2012），增设了颗粒物（粒径≤2.5m）浓度限值。
我国研究人员于20世纪80年代开始大气颗粒物的研究工作[24-26]。黄鹂鸣等[1]对在五个典型城市功能区对大气颗粒物的污染状况进行可初步分析，结果表明PM2.5在PM10当中占据的比重大约在68%。陈敏竹等[2]解析了南京市大气可吸入颗粒物的来源，指出扬尘等排放源类是南京市可吸入颗粒物的首要因素。魏玉香等[3]对2007年南京市PM2.5质量浓度进行了月季变化、日变化特征分析，并利用同时期气象资料分析了PM2.5与气象条件的关系。张恒等[4]对青奥会前后南京PM2.5研究发现污染物源排放是影响PM2.5重金属离子质量浓度变化最重要因素。刘君霞等[5]针对北京近年来大气污染，进行了细颗粒物浓度的特征统计分析。在PM2.5的季节变化上发现，PM2.5浓度由重到轻依次为冬、春、秋、夏；同时，在日变化中，PM2.5浓度一般下午时最低，傍晚稍微增高，晚间至第二天清晨升高趋势更为显著。杨雪等[6]等对南京市春节期间的PM2.5进行研究发现烟花爆竹的燃放使空气质量达到重污染。由于我国对细颗粒物的监测工作开展较晚，对大气颗粒物的研究主要围绕可吸入颗粒物展开。我国的PM2.5限值标准较低，为75g/m3。
PM2.5标准，是由美国在1997年提出的。世界卫生组织（WTO）认为，PM2.5小于10是安全值，但全球大部分城市都达不到标准。国外关于PM2.5的研究较早，Robert Gehrig，Matthew Russell等[7-8]发现瑞士PM2.5浓度在季节和空间上具有明显的趋势,Rinehart等[9]在美国加利福尼亚地区建立20个观测站，用以研究PM2.5的空气质量；Appel[10]等认为PM2.5与大气溶胶成分具有相关性。Waston[11]将PM2.5浓度与城市污染联系起来，认为城市污染是PM2.5浓度上升的主要原因。Paatero等[12]将PM2.5的空间分布与社会经济发展水平联系在一起，发现了美国东部地区PM2.5集聚的主要原因。Chameides等[13]研究气溶胶光学厚度和区域霾污染对水稻和小麦产量的影响。可见区域霾不仅影响人的身体健康，对粮食经济也造成危害。
2研究区与数据
2.1研究区简介
南京市位于长江中下游平原，是江苏省的省会城市。地理坐标为北纬31°14″至32°37″，东经118°22″至119°14″。南京市是江苏省第二大城市，有“六朝古都”之称。南京市是长三角地区的经济中心，也是重要的交通枢纽，是重要的门户城市。
南京市的气候市亚热带季风气候，一年四季分明，春季风和日丽，但有梅雨季节，又连续降雨，阴雨绵绵；夏季高温多雨，是我国“三大火炉”之一；秋季秋高气爽，气候温暖；冬季低温少雨，最低温在0°左右。南京春秋短，冬夏长，冬季和夏季温差显著，四季各有特色，是一个旅游的好去处。
南京地貌特征属宁镇扬丘陵地区，以低山缓岗为主，低山占土地总面积的3.5%，丘陵占4.3%，岗地占53%，平原、洼地及河流湖泊占39.2%。宁镇山脉和江北的老山横亘市域中部，南部有秦淮流域丘陵岗地南界的横山、东庐山。南京平面位置南北长、东西窄，成正南北向；南北直线距离150公里，中部东西宽50～70公里，南北两端东西宽约30公里。南面是低山、岗地、河谷平原、滨湖平原和沿江河地等地形单元构成的地貌综合体。
长江贯穿了南京，使南京具有便捷的水上交通。南京有高铁站、火车站，陆路交通也很便捷。禄口机场也坐落在南京，航空运输便利。
截止2017年末，南京市汽车保有量为257.93万辆（http://www.njtj.gov.cn/ztzl/47462/201803/t20180327_5349958.html），并且这个数量还在稳步提高；南京市常住人口总数为833.5万人（http://news.cnfol.com/chanyejingji/20180320/26167772.shtml）。近年来，南京市位于长三角地区，经济发展迅猛，随着经济的发展，伴随而来的是人口数量的大规模增加，过度的人类生产活动，以及过度的汽车尾气排放，导致南京地区的环境污染加剧，导致PM2.5浓度的快速增加。南京市城区人均公园绿地面积为12.99平方米，建成区绿地率为41.46%，建成区绿化覆盖率为45.92%。
图1 南京市大气国控点分布图
2.2数据
本论文使用的数据是南京9个观测站的2017年一年的PM2.5浓度观测值。数据主要包括9个观测站点的经纬度坐标，2017年一整年的逐小时的PM2.5浓度的观测数据等信息，PM2.5浓度的单位是g/m3。9个大气国控点中中华门代表的是交通要道，瑞金路代表的是居民居住区，玄武湖代表的是风景区。中华门观测站点周围交通网密集，多条主干道交汇，瑞金路观测站点分布在人口密集地区，玄武湖观测站点在玄武湖景区。
监测点图层矢量数据来源于中国省市区划图，从中截取出南京市区划图。将获得的9个观测站点的经纬度坐标利用ArcGIS将监测站点插入到区划图中，从而得到南京市环境质量监测点图层数据。
2.3研究方法
1、图表法
图表法是利用其图表展示数据特征及分布功能，以达到数据分析及展示的目的。
- 插值法
克里金插值是局部估计方法，对估计值的整体空间相关性考虑不够，它保证了数据的估计局部最优，却不能保证数据的总体最优，因为本文只选取南京市中心城区，是一个局部小范围，所以采用克里金插值。通过插值，从而得到南京市9个空气监测站点的空间分布变化图，并进行分析。对上述研究结果进行综合分析，结合数据讨论PM2.5时空特征分布差异的原因。
3 PM2.5浓度时间变化特征
3.1 PM2.5浓度日变化特征
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