京津冀地区大气NO2污染特征研究

郑晓霞，李令军，赵文吉，赵文慧

京津冀地区大气NO2污染特征研究

郑晓霞1，李令军2*，赵文吉1，赵文慧2

1. 首都师范大学资源环境与地理信息系统北京市重点实验室，北京 100048；2. 北京市环境保护监测中心，北京 100048

京津冀都市圈作为全国主要的重化工业基地，区域性大气污染问题成为关注的焦点。NO2作为二次颗粒物及光化学污染物的重要前体物，了解其在时空尺度的污染特征对于保护公众康健及大气污染综合治理具有重要意义。本研究主要基于OMI遥感反演数据并结合部分地面监测数据，研究了2005—2013年京津冀NO2区域污染特征。结果表明：京津冀NO2柱浓度总体呈现逐年升高的趋势，年平均增长速率可达5.69%。在空间格局上呈东南平原区高、西北山区低的特征，平原的年均柱浓度是山区的3倍多；平原区存在两大NO2高值区域，分别为北京-天津-唐山区域和石家庄-邢台-邯郸区域；9年内，NO2高值范围不断扩大，且呈现明显的连片趋势。各城市大气NO2在9年内的增长趋势也表现出明显的空间差异性。其中石家庄、唐山、邢台等NO2重度污染区域的增长速率最大，衡水、沧州、秦皇岛、廊坊等中度污染区域的增长速率次之，承德、张家口等轻度污染区域的增长速率最小。京津冀NO2柱浓度具有显著的季节变化特征，总体表现为秋冬高、春夏低，但山区与平原区差异较大。人口密度、能源消耗、机动车排放等人为因素与京津冀NO2污染密切相关，不同城市的首要影响因素却不同。北京NO2柱浓度变化主要受机动车排放影响，天津、唐山、石家庄、邯郸、邢台地区主要受工业燃煤的影响，其次为机动车排放。人为因素对平原区NO2柱浓度的影响作用始终占据主导地位，对山区的主导作用从2006年开始突显。此外，京津冀平原区NO2重污染中心的形成还受到特殊地形和不利的气象条件影响。2008奥运年，京津冀空气质量得到迅速且有效的改善，说明北京及周边省市联合开展大气污染治理及监管工作的有效性及必要性。

京津冀；臭氧监测仪；NO2；区域污染

NO2作为大气中一种重要的痕量气体，是我国及欧美国家环保部门监测的主要大气污染物之一。大气中高浓度的NO2严重影响空气质量，危害环境效益(Richer等，2005；Schaap等，2013)。其与氨、水分等成分作用可产生二次颗粒物污染，与挥发性有机物在高温、日照等条件下可生成臭氧等光化学二次污染物。随着大气污染物病理研究的深入，发现人们长时间暴露在富含高浓度二氧化氮、细颗粒物或臭氧大气环境中，极易导致健康人群（尤其是儿童和老人）产生肺部及呼吸系统疾病，加重呼吸系统疾病患者病情（Carbon，2004；杨维等，2013；）。大气中NO2主要来自自然源和人为源排放。自然源排放主要包括微生物排放、闪电过程、平流层光化学过程和生物质自然燃烧等。人为产生的NO2主要来自高温燃烧过程的释放，例如机动车尾气排放、工农业活动释放等(李龙等，2013；田贺忠等，2001；陶金花等，2009)。随着经济的快速发展，我国NO2排放量逐年升高，成为全球氮氧化物污染最为严重的地区之一(Zhang等，2009；Miyazaki等，2011)。京津冀都市圈作为全国主要的重化工业基地，以汽车工业、电子工业、机械工业、冶金工业为主，形成了中国乃至世界的大气重污染区。2013年全国十大污染城市排名中，河北共有7个城市出现。鉴于以上，掌握京津冀地区NO2污染现状、时空变化规律及污染来源对于合理治理大气污染、提高空气质量具有重要意义。

自1995年起，全球臭氧监测仪（GOME）开始对全球NO2进行观测，使得利用卫星遥感手段直接测量氮氧化物的浓度分布成为可能。相较于地面观测站点分布不均、数量有限的不足，卫星遥感可以提供全球范围内长时间序列的观测资料。除此之外，卫星遥感可以捕捉地面NO2浓度的差异，且偏

差较小。作为化石能源消耗和污染物排放的示踪，遥感反演的NO2柱浓度开始用于研究各地区氮氧化物的污染情况。Richter等利用1996─2004年GOME和SCIAMACHY对流层NO2柱浓度数据，对全球对流层NO2柱浓度变化趋势进行研究，结果发现西欧、波兰等工业区NO2浓度呈大幅下降，美国东海岸中部以及日本等地工业区NO2浓度略呈下降趋势，而中国中东部工业区NO2浓度显著增长(Richter等，2005)。Zhang Q等利用基于GOME和SCIAMACHY的NO2对流层柱浓度数据，研究了中国1996─2010年氮氧化物的排放变化，结果发现中国受人为源排放影响的范围从21世纪后开始由东部向中西部扩张，且原有高值区的排放强度明显增加（Zhang等，2012）。肖钟湧等分析了自2004年以来中国地区对流层NO2柱浓度和总NO2柱浓度的时空特征，结果表明华北地区、长江三角洲和珠江三角洲地区出现高值区，华北地区和长江三角洲地区受到人类活动的强烈影响，且呈逐渐增大的趋势（肖钟湧等，2011）。

关于京津冀地区大气NO2的污染特征，已有研究大多从个别中心城市的污染特征（王英等，2012；李令军和王英，2011；陈珊珊等，2010；张彦军等，2008；余环等，2009）入手，未能对区域的整体污染水平进行评价。然而区域性是京津冀地区大气污染的显著特性（Tian等，2011；王跃启等，2009；张兴赢等，2007；王跃思，2014）且受到国家的高度重视，2013年国务院下发的国家大气污染防治行动计划明确提出将改善京津冀区域空气质量列入重要工作日程。因此，详细了解京津冀地区大气NO2的区域特征是首要工作。此外，已有研究未能给予中小型城市足够重视。而中小型城市NOX的排放在近几年内增加最为明显，无论排放增速还是污染程度都可与特大城市相当（Zhang等，2012；姚凌等，2012）。因此，关注中小城市NOX排放特性对于大气污染的长期控制和治理有深远影响。综上，本研究主要利用OMI卫星数据并结合部分地面监测数据拟对京津冀地区NO2区域污染特征、变化趋势进行综合分析，并进一步探讨相关影响因素。以期为大气污染治理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1研究区概况

京津冀地区位于华北平原北部，北靠燕山山脉，南面华北平原，西倚太行山，东临渤海湾。由西北向的燕山-太行山山系构造向东南逐步过渡为平原，呈现出西北高东南低的地形特点。燕山与太行山系对该区域的主导风向产生了屏障作用，使得京津冀东南平原区全年各季节都处在风速较小的区域，不利于大气污染物的扩散和稀释。京津冀城市群包括北京市、天津市以及河北省的8个地级市（秦皇岛、唐山、廊坊、保定、石家庄、沧州、张家口、承德），土地面积约为20万平方公里，人口总数约为1.5亿人。京津冀位于环渤海经济圈的心脏地带，以汽车工业、电子工业、机械工业、冶金工业为主，是全国主要的高新技术和重工业基地。研究区域示意图如图1。

图1 研究区域示意图Fig. 1 Diagram of the study area

1.2数据来源

本研究使用的NO2卫星数据来源于荷兰皇家气象研究所（KNMI）提供的基于臭氧探测仪（Ozone Monitoring Instrument，OMI）观测的对流层NO2柱浓度数据。柱浓度定义为某种气体（如NO2）在单位面积上从地表到大气层顶柱体内所含的分子数，计量单位为“molec·cm-2”（表示每平方厘米立体柱中所测气体的分子数量）。OMI是搭载在EOS-AURA卫星上用于臭氧监测的紫外光纤光谱仪，该传感器通过观测地球大气及表面在270～500 nm波谱范围内的后向散射获取信息，其波谱分辨率为0.5 nm。在正常的全球化运作模式下，其星下点空间分辨率为13 km×24 km；在缩放模式下，其空间分辨率可提升至13 km×12 km。与其他探测器相比，OMI具有有史以来探测空间痕量气体最高的空间分辨率，较高的空间分辨率增加了对对流层的敏感度。本研究所使用的NO2柱浓度为2级产品的逐月数据，可从KNMI网站（http://www.temis.nl）获取。Boersma等将基于OMI反演的NO2柱浓度与地面观测数据、地基航测数据进行了对比，结果表明偏差较小，OMI卫星数据具有可靠性和有效性，适用于区域NO2的分析研究（Boersma等，2008；

Boersma等，2009）。尉鹏等对比了中国2007年各月NO2柱浓度及113个重点城市地面监测的NO2浓度变化情况，结果表明卫星遥感观测的NO2柱浓度随时间的演变趋势与地面监测数据相一致（尉鹏等，2011）。

NO2近地面监测数据来源于北京、天津及河北公布的环境状况公报。城市气象数据及人口、经济、能源数据均来源于中国统计年鉴（2006─2013）、河北统计年鉴（2006─2013）、北京统计年鉴（2006─2013）、天津统计年鉴（2006─2013）等相关公开年鉴权威数据。

2 结果与分析

为了分析京津冀地区NO2柱浓度的污染水平及区域内空间差异，本研究对NO2柱浓度进行等级分类。王英等统计了2005年以来上甸子、瓦里关的NO2柱浓度变化，发现京津冀区域背景站上甸子2005─2011年均柱浓度为10.5×1015molec·cm-2，欧亚大陆背景站瓦里关2005─2011年均NO2柱浓度为3.5×1015molec·cm-2(王英等，2012)。肖钟湧等分析了四川盆地、新疆北部地区、青藏高原地区等3个内陆地区多年对流层NO2柱浓度，其平均值均小于4.2×1015molec·cm-2(肖钟湧等，2011)。徐永明等给出了1996─2010年中国对流层NO2柱浓度15年平均值分布图，并发现102°E以西地区大多在0.5×1015molec·cm-2以下(徐永明等，2013)。以此为参考依据，本研究按NO2柱浓度高低，分为3个浓度等级。依次为低值区间（＜10×1015molec·cm-2）、中值区间（11～20×1015molec·cm-2）和高值区间（＞21×1015molec·cm-2），分别代表轻度污染、中度和重度3个污染等级。

图2 2005─2013年京津冀地区NO2柱浓度空间分布特征Fig. 2 Spatial characteristics of multi-year tropospheric column NO2in BTH

2.1空间分布特征及格局变化

图2为京津冀地区2005─2013年NO2柱浓度空间分布情况。如图所示，京津冀NO2浓度呈东南平原区高、西北山区低的分布特征，表现出明显的区域内空间差异性。西部的太行山与北部的燕山NO2浓度相对较低，9年NO2平均柱浓度为5.4×1015molec·cm-2，属轻度污染区域。整体来说，南部的华北平原年均NO2柱浓度达17.0×1015molec·cm-2，为西北山区的3倍多。平原区内存在两大NO2高值区域，分别为北京-天津-唐山区域和石家庄-邢台-

邯郸区域，年均NO2柱浓度分别为22.8×1015molec·cm-2和26.4×1015molec·cm-2，属重度污染区域。其中以石家庄-邢台-邯郸区域范围更大、污染更显著。这两大NO2高污染区域可细分为6个高值中心，分别位于石家庄中部、邢台西部、邯郸西部、天津南部、唐山中部以及北京中南部地区，且这些地区大部分为城市中心区。NO2柱浓度由高污染中心向外围递减。平原区其他区域年均NO2柱浓度分别为13.4×1015molec·cm-2，属中度污染等级。

从图2中可以看出，京津冀NO2高污染中心在空间上呈现显著的扩张趋势。具体表现在高污染中心的年均NO2柱浓度逐年升高，高值范围在不断扩大，且呈现明显的连片趋势。2005年，京津冀地区NO2高污染中心分布在石家庄中部、邯郸西部、北京东南部以及邢台西南部的城市中心区，此时天津南部、唐山中部尚未发展为显著的NO2高污染中心。2006─2007年间，原有的高污染中心范围不断扩大，且石家庄、邢台、邯郸高污染中心连接成片。天津南部、唐山中部NO2污染情况得到迅速发展，成为新的污染中心。到了2009─2013年，天津南部、唐山中部NO2高污染区域继续扩大，与北京东南部的污染中心基本连成一个整体。石家庄-邢台-邯郸高污染区域范围不断扩大，尤其是在2011年，高污染区域不仅覆盖了这3个城市的绝大部分地区，甚至扩展到了衡水南部以及保定南部。

图2还显示，京津冀北部轻度污染区域内NO2污染中心逐年突显。2005年，该区域的污染中心主要分布在张家口中部的城市中心区。2006─2008年，承德南部城市中心区的NO2柱浓度略高于非城市中心区域。2009─2013年，低污染水平区域形成了2个污染中心，分布于张家口和承德的城市中心区。相较前4年，这2个污染中心的范围不断扩大，且NO2柱浓度明显升高。

2.2时间变化特征

2.2.1 年际变化

整体看来，无论是东南平原，还是西北山区，2005─2013年京津冀大气NO2污染日益加重（图3、4、5）。京津冀地区NO2柱浓度总体呈现逐年升高的趋势，年均增长速率达5.69%。其中平原区年增长速率达5.83%；山区NO2浓度虽相较整体区域低，但年增长速率也达5.55%。中低度污染区域分布面积逐年减小，NO2重度污染范围逐年扩大。截止2013年底，高值区分布面积为2005年的6.75倍。结合图2可以看出，北部山区NO2柱浓度低于5×1015molec·cm-2的区域逐年向承德北部缩减，部分西部山区NO2污染等级甚至由轻度上升至重度，如石家庄、邢台、邯郸西部。

图3 2005─2013年京津冀地区NO2柱浓度年际变化Fig. 3 Annual variation of tropospheric column NO2in BTH

图4 2005─2013年京津冀地区不同等级NO2柱浓度分布面积年际变化Fig. 4 Annual variation of different grade NO2concentration distribution area in BTH

图5 对比了京津冀地区13个城市于2005年及2013年大气NO2的卫星遥感数据与地面监测数据。地面监测数据与遥感反演结果无论是区域分布还是变化趋势都具有较高的一致性，一定程度上验证了遥感反演结果的可信度。可以发现京津冀地区大气NO2污染现状不容乐观。2005年京津冀地区对流层NO2年均柱浓度为10.23×1015molec·cm-2，只有邯郸市超过15×1015molec·cm-2，均属中度污染。至2013年，年均柱浓度上升至15.85×1015molec·cm-2，为2005年的1.55倍。除北京、承德、张家口、秦皇岛以外，其余9个城市的年均NO2柱浓度均高于15×1015molec·cm-2。其中石家庄、邯郸、邢台的年均NO2柱浓度甚至高于20×1015molec·cm-2，达到重度污染。2005年京津冀地区近地面NO2年均质量浓度为37.7 μm·m-³，与国家二级标准持平。其中北京、天津、唐山、石家庄、邢台、邯郸等地近地面NO2年均质量浓度均高于国家二

级标准。2013年京津冀地区近地面NO2年均质量浓度上升至51.5 μm·m-³，是2005年的1.37倍，超国家二级标准36.6%。除承德、张家口、沧州以外，其余10个城市的近地面NO2年均质量浓度均在国家二级标准之上。此外，京津冀地区大气NO2在增长趋势方面也表现出明显的空间差异性，石家庄、唐山、邢台等NO2重度污染区域的增长速率最大，衡水、沧州、秦皇岛、廊坊等中度污染区域的增长速率次之，承德、张家口等轻度污染区域的增长速率最小。

图5 京津冀地区不同城市NO2浓度变化情况Fig. 5 Annual variation of NO2concentration in different cities in BTH

在区域NO2柱浓度保持较快增长的趋势下，2008、2012年京津冀NO2污染情况有所缓解（如图3、4）。2008年奥运会及期间，由于北京及周边省市联合开展大气污染治理及监管工作，京津冀空气质量得到迅速且有效的改善。平原区NO2柱浓度同比2007年下降11.68%，山区同比下降9.32%。然而在2009年，由于奥运期间的减排措施取消或放宽实施，污染企业恢复甚至扩大生产、机动车保有量快速增长、城市建设大规模增加，京津冀地区NO2柱浓度迅速反弹，增长率8年最高，达23.02%。2012年NO2污染回落可能跟气象条件变化有关。据中国气象局发布的《中国气候公报》，2012年华北气温明显偏低，气温负距平超过-0.4 ℃；降水量偏多27.4%，为近35年最多。以上气象条件变化影响了大气NO2生消过程，但具体机理尚需进一步研究探讨。

图6 2005─2012年京津冀地区NO2柱浓度季节变化Fig. 6 Seasonal variation of multi-year tropospheric column NO2in BTH

2.2.2 季节变化

图6为2005─2012年京津冀地区不同季节NO2

柱浓度变化情况。可以看出，京津冀平原区NO2柱浓度具有显著的季节变化特征，总体表现为冬季浓度最高，秋季、春季次之，夏季最低。该结果与尉鹏等对中国东南部中心城市NO2季节演变特征的研究(尉鹏等，2011)结果一致。山区NO2柱浓度虽总体也表现为秋冬季高于春夏季，但与平原区季节变化特征差异较大。已有研究(Zhang等，2012)表明，在自然源排放占主导的地区，NO2浓度一般在夏季出现最大值；在人为源排放占主导的地区，NO2浓度一般在冬季出现最大值。由此可见，京津冀地区平原区NO2污染排放始终是以人为源为主导。而山区NO2季节柱浓度在2005差异不是很大，但夏季浓度高于冬季，表现出明显的自然源占主导的特征；从2006年开始NO2柱浓度季节差异显著增大，且冬季浓度远高于夏季，人为源对该地区NO2柱浓度的影响作用开始增大。此外，无论哪个季节，山区NO2柱浓度均低于平原区。因此，京津冀地区的西北部山区NO2浓度受人为因素的影响作用明显缓于且低于平原区。

2.3原因分析

2.3.1 人为因素

已有研究表明，化石燃料燃烧以及机动车排放是NO2的两大污染来源（尉鹏等，2011）。京津冀地区聚集了大量的水泥、钢铁、炼油石化等高污染产业，NO2高浓度区基本与这些高排放污染源的分布一致。本研究选取京津冀地区2005─2012年间常住人口数、工业GDP、工业能耗、民用汽车拥有量以及能源消耗总量等统计数据，图7反映了京津冀地区5类社会经济指标逐年变化趋势。图8为2011年京津冀地区单位GDP能源消耗情况。可以看出，近年来京津冀地区经济快速发展，工业GDP始终处于上涨趋势，平均每年增长22.57%。伴随着经济快速增长，京津冀地区区域能源消费总量过大且增长过快，能源消耗总量以平均每年20.69%的速率逐步增加，工业能耗年均增长8.44%。京津冀地区工业能源消耗仍以煤炭为主，消费模式粗放，单位GDP能耗远高于全国平均水平，NO2排放量明显增加。京津冀地区常住人口以年均4.85%的速率稳步增长。已有研究(Zhang等，2012；Hao等，2002)表明NO2排放量与人口密度间的相关性较大。民用汽车拥有量在2008奥运年之前与常住人口增长速率较为同步，在奥运年之后，其增长速率逐年递增，8年内年均增长16.08%。由此可见，来源于机动车的氮氧化物排放量也是快速增加。

图7 2005─2012年京津冀地区部分经济指标相对变化趋势Fig. 7 Variation tendency of multi-year economic indicators in BTH

图8 2011年京津冀地区单位GDP能源消耗情况Fig. 8 The unit GDP energy consumption of BTH in 2011

表1 2005─2012年京津冀地区重污染中心城市社会经济指标年均变化情况Table 1 Annual variation of multi-year economic indicators in heavy pollution cities in BTH %

本研究以京津冀地区NO2重污染中心城市为研究对象，探讨了不同城市NO2排放人为源的差异性。表1所示为8年内重污染中心城市不同社会经济指标的年均变化率。可以看出，针对不同城市的具体情况，NO2污染排放的主要人为源是有明显差

异性的。北京、天津两地常住人口每年增长约5个百分点。北京地区工业能耗从2008年之后呈现负增长；民用汽车拥有量增长速率为重污染城市中最低，年均增长速率为19.48%。天津地区工业能耗始终保持快速增长，尤其在2009─2011年间，年平均增长速率为26.50%；民用汽车拥有量增长速率为重污染城市中最高，年均增长速率为35.09%。唐山、石家庄、邯郸、邢台等地区在常住人口数、工业能耗量、民用汽车拥有量等方面的差异性不大。各市常住人口快速增长都主要集中在2005─2006年间，增长速率都在20%以上；2006年以后增长速率较缓，每年增长约1个百分点。工业能耗年均增长速率在4～9个百分点之间，民用汽车拥有量年均增长速率在21～29个百分点之间。其中唐山地区增长速率最高，石家庄地区增长速率最低，邯郸和邢台居中。结合NO2柱浓度与5类社会经济指标间相关性分析结果，可以发现，NO2高污染城市也是能源高消耗城市。北京NO2柱浓度变化主要受机动车排放影响，工业燃煤对其影响不大。天津、唐山、石家庄、邯郸、邢台地区NO2柱浓度变化主要受工业燃煤的影响，其次为机动车排放。

2.3.2 自然因素

本研究从京津冀平原区重污染中心城市中选取了3个典型城市为例，统计了2005─2012年的月均气象数据（包括平均气温、平均相对湿度、日照时数以及降水量），分析气象因素对NO2污染的影响作用。表2给出了NO2柱浓度与气象条件间的相关系数。以上4类气象因子与NO2柱浓度均呈负相关，且均高于最低临界值。其中平均气温、日照时数对NO2柱浓度影响作用最大，降水量次之。温度、日照与光化学反应密切相关。大气中NO2在受到阳光的照射，会吸收紫外线分解。而降水的湿清除作用可以明显降低大气污染物的浓度。

表2 京津冀地区典型城市NO2柱浓度与气象要素间相关系数Table 2 The correlation coefficient between tropospheric column NO2and meteorological elements in typical urban of BTH

3 结论

（1）京津冀地区大气NO2在空间上呈东南平原区高、西北山区低的分布特征。平原区存在两大NO2高浓度区域，分别为北京-天津-唐山区域和石家庄-邢台-邯郸区域，其中以石家庄-邢台-邯郸区域范围更大、污染更显著。NO2浓度由高污染中心向外围递减。在时间尺度上，京津冀地区NO2柱浓度表现出较快的增长趋势，且具有空间差异。9年内，京津冀地区NO2柱浓度空间分布格局发生明显变化。具体表现在高污染范围不断扩大，且呈现明显的连片趋势。NO2柱浓度中低区间分布面积逐年减小，高值区间逐年上升。至2013年，年均柱浓度上升至15.85×1015molec·cm-2，为2005年的1.55倍。2013年京津冀地区近地面NO2年均质量浓度上升至51.5 μm·m-³，是2005年的1.37倍，超国家二级标准36.6%。

（2）京津冀东南部平原区NO2柱浓度具有显著的季节变化特征，总体表现为冬季浓度最高，秋季、春季次之，夏季最低。人为因素对平原区的影响作用始终占主导地位。山区NO2柱浓度在2005年表现为夏季高于冬季，之后总体也表现为秋冬季浓度高于春夏季。受人为因素的影响作用明显缓于且低于平原区。

（3）人口密度、能源消耗、机动车排放等与京津冀地区NO2污染密切相关，不同重污染城市的首要影响因素却不同。北京NO2柱浓度变化主要受机动车排放影响，工业燃煤对其影响不大。天津、唐山、石家庄、邯郸、邢台地区NO2柱浓度变化主要受工业燃煤的影响，其次为机动车排放。此外，京津冀地区平原区域NO2重污染中心的形成还受到特殊地形和不利的气象条件影响。

（4）由于2008年奥运会这一大型活动的举办，京津冀地区NO2柱浓度明显低于2007年和2009年，这一变化特征说明北京及周边省市联合开展大气污染治理是十分有必要的。张家口、承德等中小型城市目前NO2人为排放量在整个区域中尚小，NO2污染问题尚未显现，但也呈现逐年增长的趋势。因此，解决大型城市的重度污染问题是治理区域污染的重中之重，中小型城市也不能放任不管。

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Spatial and Temporal Characteristics of Atmospheric NO2in the Beijing-Tianjin-Hebei Region

ZHENG Xiaoxia1, Li Linjun2*, ZHAO Wenji1, ZHAO Wenhui2
1. Resources, Environment and Geographic Information System Key Laboratory of Beijing, Capital Normal University, Beijing 100048, China; 2. Beijing Municipal Environment Monitoring Center, Beijing 100048, China

Beijing-Tianjin-Hebei(BTH) economic region is one of the major national heavy industrial area. Regional air contamination in this region becomes one of the focus problems for social public concern. NO2as an important precursor of secondary particle and photochemical pollutants, having its detailed knowledge of spatial and temporal characteristics is great important for public health and atmospheric pollution management. Based on remote sensing data derived from OMI sensor and ground-based observation data, the temporal-spatial characteristics of NO2over the BTH area was analyzed from 2005 to 2013. The ground monitoring and remote sensing results have high consistency both in regional distribution and change trend. The result showed that the regional average value has an increasing trend and the high NO2regions mainly distributed in plain areas. The annual increasing rate in whole region is 5.69% and the mean value in plain area is more than three times than mountain areas. There are two high NO2areas in the plain, Beijing-Tianjin-Tangshan region and Shijiazhuang -Xingtai-Handan region, expanding and becoming continuous regions. NO2growth trend also showed significant spatial differences in 9 years. The growth rates in Shijiazhuang, Tangshan and Xingtai are higher than Hengshui, Changzhou, Qinhuangdao and Langfangʼs. The growth rates in Chengde and Zhangjiakou are minimized. BTH NO2was also showed a significant seasonal variation, NO2in autumn and winter were higher than spring and summer. However, it was different in mountain and plain areas. Anthropogenic resources, such as the density of population, energy consumption and vehicle emission, are closely related to NO2pollution in BTH. And the main factor is distinct in different heavily polluted cities. The tropospheric column NO2in Beijing is mainly affected by vehicle, while the principle influence in Tianjin and Hebei is industrial consumption. Anthropogenic emissions dominate the NO2column concentration over plain areas in 9 years and over mountain areas after 2006. In addition, the NO2heavy pollution in BTH is also influenced by the special terrain and weather conditions. The air quality has been improving rapidly and effectively in 2008, indicating that it is effectiveness and necessity for Beijing and neighboring provinces with joint air pollution control and supervision work.

Beijing-Tianjin-Hebei; OMI; NO2; Regional pollution

X513

A

1674-5906（2014）12-1938-08

国家青年科学基金项目（41201404）；北京市自然科学基金项目（8133051）；国家基础测绘基金项目（2011A2001）；博士点基金项目（20111102110004）

郑晓霞（1989年生），女，硕士研究生，主要研究方向为GIS应用。E-mail：zhengxx115@163.com

*通讯联系人，E-mail：lilj2000@126.com

2014-09-25

郑晓霞，李令军，赵文吉，赵文慧. 京津冀地区大气NO2污染特征研究[J]. 生态环境学报, 2014, 23(12): 1938-1945. ZHENG Xiaoxia, Li Linjun, ZHAO Wenji, ZHAO Wenhui. Spatial and Temporal Characteristics of Atmospheric NO2in the Beijing-Tianjin-Hebei Region [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(12): 1938-1945.