中国PM2.5的时空变化与土地利用关系的实证研究

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1、2018届研究生博士学位论文分类号：学校代码：10269密级：学号：52143901012EastChinaNormalUniversity博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目:中国PM2.5的时空变化与土地利用关系的实证研究院系：_地理科学学院___专业：地图学与地理信息系统研究方向：地理建模与GIS应用指导教师：___徐建华教授_学位申请人：_卢德彬___2018年5月Dissertationfordoctoraldegreein2018UniversityCode:10269Student

2、ID：52143901012EastChinaNormalUniversityAnempiricalstudyonthespatiotemporalvariationofPM2.5anditsrelationshiptolanduseinChinaCollege：FacultyofEarthSciencesDepartment:SchoolofGeographicSciencesMajor：CartographyandGeographicalInformationSystemResearchDirection：Geog

3、raphicmodelingandGISApplicationSupervisor：JianhuaXuProfessorPh.D.Candidate：DebinLuMay,2018卢德彬博士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称单位备注吴玉鸣教授华东理工大学主席张得煊教授上海师范大学陈睿山教授华东师范大学阎恩荣教授华东师范大学孙勋研究员华东师范大学华东师范大学2018届博士学位论文摘要摘要当前，我国正处于快速发展城镇化进程中，土地利用变化显著，通过排放或吸收作用以及改变水热条件，土地利用方式不可避免地对PM2.5的时空分布

4、产生影响。因此，通过优化土地利用方式来提高空气质量，对促进生态环境保护和经济发展相协调具有重要的现实意义。本文基于2000-2015年GlobalEstimates(V4.GL.02)PM2.5数据集和2016年站点监测PM2.5数据，采用相关系数法、线性趋势法、集合经验模态分解法（EEMD）、消除趋势波动分析法（DFA）、多重分形消除趋势波动分析法（MF-DFA）、探索性空间数据分析法（ESDA）、Mann-Kendall趋势检验法、重标极差分析法（R/S）、广义可加模型（GAM）和半参数空间计量模型分析了PM2.5

5、时空变化特征、PM2.5与土地利用的响应关系和影响机制，并提出了面向空气质量改善的土地利用优化建议，主要研究结论和建议如下：（1）2000-2015年我国的PM332.5平均值为35.36μg/m，主要介于10-35μg/m之间，在61.05%-74.28%的国土面积上，PM2.5达到我国环境空气质量标准（GB3095-2012）二级限值（年均35μg/m3）的要求，在14.55%-21.57%的国土面积上，PM32.5低于世界卫生组织（WHO）10μg/m的准则值。（2）PM2.5在小时尺度上，表现出3小时、7小时和

6、14小时的准周期性振荡。在日尺度上，表现出1天、3天、7天和11-14天、24-29天和90-365天的准周期性振荡。PM2.5时间周期变化特征与地区社会经济活动表现出一定的时间耦合性。过去时刻的PM2.5排放对现在以至于未来的趋势有一定的影响。（3）我国是全球PM2.5浓度高值区，明显呈现区域性集中连片的现象，华北平原、中部平原地区和塔克拉玛干沙漠地区形成了大范围高污染集中区域，且不随时间的推移保持了持续的稳定。2000-2015年，在12.68%的国土面积空间上PM2.5呈显著上升趋势，集中分布在中西部地区和华北地

7、区，仅2.36%的国土面积空间上PM2.5呈显著下降趋势，主要分布在南部沿海经济区。总体上，PM2.5呈上升趋势。（4）在全国尺度上，建设用地、耕地与PM2.5呈正相关，林地、草地、水体I华东师范大学2018届博士学位论文摘要和未利用地与PM2.5呈负相关。在区域尺度上，建设用地、沙地与PM2.5呈正相关；除了少数地区外，耕地与PM2.5呈正相关，而林地、草地和未利用地与PM2.5呈负相关。在PM2.5值高和航运发达的区域，水体与PM2.5呈正相关，反义，呈负相关。（5）随着建设用地面积的扩大，PM2.5呈增加的趋势，

8、达到一定规模后城市建设的发展反而能够起到抑制PM2.5污染的作用，但继续提高建设用地规模则又会加重PM2.5污染。建设用地对PM2.5影响存在环境库兹涅茨曲线现象。耕地面积的扩大，不仅能够提高本地区PM2.5水平，其空间溢出效应会提高相邻地区PM2.5的水平，从而使区域整体PM2.5提高，相反，林地、草地面积的扩大不仅能够抑制本地