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基于频谱分析与KZ滤波法的大气细颗粒物背景值估算及其影响因素研究
结题报告
批准号:
41907194
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
高爽
依托单位:
学科分类:
D0703.环境大气科学
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
颗粒物背景值研究是评估城市大气环境质量现状的一项基础性工作,也是制定和检验颗粒物防治措施及其效果的定量化参考依据。但是,目前我国城市大气污染物背景值估算结果时空分辨率较低,且存在背景值影响机制及影响因素尚不明确的问题,不能为精细化污染源管控政策的制定提供支撑。本项目拟以天津地区为研究区域,以大气细颗粒物(PM2.5)为研究对象,旨在(1)建立基于数字信号处理技术(耦合傅立叶频谱分析、交叉频谱分析和KZ滤波法)的高时间解析度背景值估算技术方法体系;(2)建立研究区大气细颗粒物背景浓度空间分布图,探究PM2.5背景值时空分异规律;(3)识别和探讨背景值影响因子及其表征方法,进而阐明细颗粒物背景值影响机制。该研究可为城市大气颗粒物污染防控政策的科学制定以及精准施策提供理论支持。
英文摘要
Background concentration estimation of particulate matters is a basic research of air quality assessment in urban area. It is the quantitative reference for establishing and testing the control measures of particulate matters. However, the spatio-temporal resolutions of background concentrations of air pollutants at urban scale in China are relatively low. Additionally, the influence mechanism and affecting factors of background concentration are not clear. Recent research results of background concentrations cannot support refined management of pollution sources. The study area is selected as Tianjin region, and we focus on the fine particles (PM2.5). This proposal is aimed at (1) establishing estimation method of background concentration with high temporal resolution based on digital signal processing technique (coupling Fourier spectral analysis, cross spectral analysis and Kolmogorov-Zurbenko filter); (2) establishing background concentration distribution map of PM2.5 in the study area, and discussing the law of spatio-temporal differentiation of PM2.5 background concentration; (3) indicating factors that affect the background concentration of fine particles, and exploring the influence mechanism of background concentration. This study could provide academic support to develop and implement efficient control policies of atmospheric particles in urban area.
大气颗粒物背景值的准确估算是了解城市大气环境质量现状,以及制定和检验颗粒物防治措施及其效果的重要参考依据。但由于我国城市现存大气污染物背景值估算结果时空分辨率较低,且影响机制不明,有必要开展背景值估算相关研究。本项目以大气细颗粒物(PM2.5)为研究对象,旨在(1)建立基于数字信号处理技术(耦合傅立叶频谱分析、交叉频谱分析和KZ滤波法)的高时间解析度背景值估算技术方法体系;(2)建立研究区大气细颗粒物背景浓度空间分布图,探究PM2.5背景值时空分异规律;(3)识别和探讨背景值影响因子及其表征方法,进而阐明细颗粒物背景值影响机制。研究结果表明,基于三种数字信号处理方法耦合后的模型可将城市背景值估算出来,与以往的研究结果对比后,有较好的一致性。估算后的京津冀地区13个城市PM2.5背景值在2019~2021三年的均值分别介于16~35μg/m3、13~33μg/m3和12~28μg/m3之间。背景水平对环境PM2.5浓度的贡献在50-55%之间。京津冀PM2.5背景值存在明显季节性差异和城市间差异,位于南部内陆平原的背景值浓度最高。背景值影响因素分析表明,PM2.5背景值受温度、气压和表面净太阳辐射的影响最大。但是,减排措施仍是京津冀地区背景PM2.5浓度降低的主要驱动因素,其对PM2.5背景值降低的贡献率约为89%。因此,建议继续在区域内采取大气颗粒物减排措施来降低整个京津冀区域内城市的PM2.5背景水平。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.aeolia.2019.100562
发表时间:2020
期刊:Aeolian Research
影响因子:3.3
作者:Shuang Gao;Yaqian Wang;Mei Shan;Yu Teng;Ningning Hong;Yanling Sun;Jian Mao;Zhenxing Ma;Jian Xiao;Merched Azzi;Li Chen;Hui Zhang
通讯作者:Hui Zhang
Simulation of surface ozone over Hebei province, China using Kolmogorov-Zurbenko and artificial neural network (KZ-ANN) combined model
利用 Kolmogorov-Zurbenko 和人工神经网络 (KZ-ANN) 组合模型模拟中国河北省地表臭氧
DOI:10.1016/j.atmosenv.2021.118599
发表时间:2021-09
期刊:Atmospheric Environment
影响因子:5
作者:Shuang Gao;Zhipeng Bai;Shuang Liang;Hao Yu;Li Chen;Yanling Sun;Jian Mao;Hui Zhang;Zhenxing Ma;Merched Azzi;Hong Zhao
通讯作者:Hong Zhao
DOI:10.1016/j.apr.2022.101583
发表时间:2022-10
期刊:Atmospheric Pollution Research
影响因子:4.5
作者:Shuang Gao;Jie Yu;Wen Yang;Fangyu Qu;Li Chen;Yanling Sun;Hui Zhang;Jian Mao;Hongyan Zhao;M. Azzi;Z. Bai
通讯作者:Shuang Gao;Jie Yu;Wen Yang;Fangyu Qu;Li Chen;Yanling Sun;Hui Zhang;Jian Mao;Hongyan Zhao;M. Azzi;Z. Bai
DOI:10.1007/s10705-021-10135-8
发表时间:2021-04
期刊:Nutrient Cycling in Agroecosystems
影响因子:3.1
作者:Mei Shan;Shuang Liang;Hongchen Fu;Xiaoli Li;Yu Teng;Jingwen Zhao;Yaxin Liu;Chen Cui;Li Chen;Hai Yu;Shunbang Yu;Yanling Sun;Jian Mao;Hui Zhang;Shuang Gao;Zhenxing Ma
通讯作者:Zhenxing Ma
Fine particle emission from agriculture soil erosion based on wind-tunnel experiment
基于风洞实验的农业土壤侵蚀细颗粒物排放
DOI:10.1088/1755-1315/446/3/032084
发表时间:2020-03
期刊:IOP Conference Series: Earth and Environmental Science
影响因子:--
作者:Hongyue Lu;Chunyu Liu;Yaqian Wang;Hui Zhang;Yanling Sun;Jian Mao;Zhenxing Ma;Li Chen;Shuang Gao
通讯作者:Shuang Gao
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