高分辨率视角下中国秸秆焚烧大气污染物排放特征深度剖析

一、引言1.1研究背景与意义中国作为农业大国，农作物秸秆资源极为丰富。据统计，每年我国秸秆产量可达数亿吨，涵盖了小麦、水稻、玉米等多种农作物秸秆。长期以来，秸秆焚烧是一种常见的秸秆处理方式，在部分地区广泛存在。据相关资料显示，每年我国秸秆焚烧量约为1.5亿吨，占全国生物质资源总量的40%左右，秸秆焚烧主要集中在北方的粮食主产区，如东北、华北等地。秸秆焚烧的主要原因包括秸秆处理成本高，农民缺乏积极性；秸秆利用渠道不畅，技术水平和设备落后；农业生产周期限制，秸秆还田难度大等。然而，秸秆焚烧带来了诸多严重问题，其中对大气环境的污染尤为突出。秸秆焚烧过程中会释放出大量的大气污染物，如一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）、二氧化氮（NO₂）、二氧化硫（SO₂）、氨（NH₃）、甲烷（CH₄）、臭氧（O₃）等气态污染物，以及颗粒物，特别是细颗粒物PM₂.₅等。这些污染物的排放对空气质量产生了极大的负面影响。研究表明，焚烧秸秆时，大气中二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物三项污染指数会达到高峰值，其中二氧化硫的浓度比平时高出一倍，二氧化氮和可吸入颗粒物的浓度比平时高出三倍。当可吸入颗粒浓度达到一定程度时，对人的眼睛、鼻子和咽喉含有黏膜的部位刺激较大，轻则造成咳嗽、胸闷、流泪，严重时可能导致支气管炎发生。在一些地区，秸秆焚烧产生的浓烟会使空气质量急剧下降，雾霾天气加剧，严重影响居民的日常生活和身体健康。秸秆焚烧排放的污染物还会随风扩散，影响周边城市的空气质量，如东北地区秸秆焚烧主要集中在10月下旬（收获季）至次年5月复耕前，其污染物会影响周边城市的空气质量。秸秆焚烧不仅危害大气环境和人体健康，还存在其他危害。例如，秸秆焚烧极易引燃周围的易燃物，引发火灾，威胁群众的生命财产安全；焚烧形成的烟雾会造成空气能见度下降，影响道路交通和航空安全；此外，秸秆焚烧还会破坏土壤结构，造成农田质量下降，地表中的微生物被烧死，加重土壤板结，破坏地力，加剧干旱，影响农作物的生长和增产。随着人们对环境保护和可持续发展的重视程度不断提高，秸秆焚烧问题日益受到关注。准确了解秸秆焚烧大气污染物的排放特征，对于制定有效的污染防控措施至关重要。通过对秸秆焚烧大气污染物高分辨率排放特征的研究，可以更精确地掌握污染物的排放规律，包括排放的时间分布、空间分布、不同污染物的排放比例等，从而为有针对性地制定减排政策提供科学依据。这有助于减少秸秆焚烧对大气环境的污染，改善空气质量，保护生态环境，促进农业的可持续发展。研究秸秆焚烧大气污染物排放特征还能为相关环境政策的评估和调整提供数据支持，推动环保政策的不断完善和优化，实现经济发展与环境保护的协调共进。1.2国内外研究现状在秸秆焚烧污染物排放研究领域，国内外学者开展了大量研究，取得了一系列成果。在排放因子测定方面，众多学者进行了深入探究。例如，祝斌等人建立了实验室模拟-稀释通道采样系统，测定了浙江、四川、河南、河北、北京等地的玉米、小麦和水稻秸秆燃烧过程中PM₂.₅的排放因子，结果表明实验室模拟明火燃烧的排放因子为7.2-39.0g/kg，与文献中野外燃烧结果相似，且排放因子受秸秆燃烧状态影响显著，闷火燃烧为明火燃烧的2.4-11.5倍，同时不同农作物种类的PM₂.₅排放因子也存在明显差别，而排放因子随秸秆生长地域变化比较小。唐喜斌等人利用自行设计开发的开放式燃烧源排放测试系统，选取小麦、水稻、油菜、豆秸和薪柴等5类典型作物秸秆，分别采用露天焚烧和炉灶燃烧2种燃烧方式，实测其气态污染物和颗粒物排放特征，发现露天燃烧各类秸秆的CO、NOx和PM₂.₅平均排放因子约为28.7、1.2和2.65g/kg，由于炉灶氧含量相对较低，燃烧不充分，其污染物排放因子总体高于露天燃烧，分别为81.9、2.1和8.5g/kg，各类秸秆中，油菜的排放水平相对较高。排放量估算也是研究的重点之一。复旦大学陈建民教授课题组通过自行设计研制的大型气溶胶烟雾箱、专用燃烧炉和先进的表征大气颗粒物等测量系统，基于我国2004年三种主要农作物秸秆（玉米、小麦、水稻）产量及燃烧比例情况，给出了秸秆燃烧排放的气态污染物、颗粒物和多环芳烃及烷基多环芳烃的准确定量化排放特征，据研究测定，三种秸秆燃烧颗粒物的排放因子分别为水稻秸秆(260±50)千克/吨，小麦(110±30)千克/吨和玉米秸秆(390±60)千克/吨，仅2004年这三种农作物秸秆燃烧排放的气态污染物CO，CO₂和NOx总量就分别达到了2300万吨、2.5亿吨和28万吨，2004年全国秸秆燃烧所排放的多环芳烃（PAHs）及烷基多环芳烃（APAHs）的总量分别为1088吨和379吨。时空分布研究同样受到广泛关注。吴黎和李岩基于遥感MODIS数据，通过卫星遥感技术对黑龙江省快速获取2016年秸秆焚烧火点位置，结果表明农民主要集中在10月中、下旬进行秸秆焚烧，从火点空间分布来看秸秆焚烧现象主要集中在松嫩平原、中部及三江平原地区，而方正县、尚志市、五常市、海林市、林口县、鸡西市、穆棱市、绥芬河市和东宁县秸秆焚烧现象较少。东北地理所的研究通过提取可见红外成像辐射仪(VIIRS)火点数据、中分辨率成像光谱辐射仪(MODIS)燃烧面积数据，对比研究了秸秆火点数和秸秆燃烧面积这两种不同秸秆焚烧参数与大庆市为中心不同缓冲区空气质量的相关性，发现不同缓冲区内的秸秆火点数量、焚烧面积和空气质量指数AQI在时间序列上表现出较好的相关性，MODIS数据提取的秸秆焚烧面积与空气质量的相关性在0.8左右，在缓冲区半径50km时最高，达到0.82，VIIRS数据提取的秸秆火点数量与空气质量的相关性在0.6以上，同样在缓冲区半径50km时最高，达到0.75，在其他各级缓冲区内，秸秆焚烧面积和AQI的相关性一直高于秸秆火点和AQI的相关性。国外在秸秆焚烧污染物排放研究方面也有诸多成果。美国在上世纪90年代饱受秸秆焚烧问题困扰后，于1999年美国农业部发布《农业焚烧政策》，建议各州针对较大规模的农业焚烧制定各自的管理计划，按照要求，各州陆续出台了以减轻农业焚烧污染为主要目的的烟雾管理计划，农场主想要大规模地焚烧秸秆，需参加焚烧培训、填写申请表、撰写焚烧计划书，获得焚烧许可证后，还需根据气象条件等因素再次研判焚烧时机，城市建成区等敏感地区任何时候都绝对不允许焚烧，严苛的管理措施大大增加了焚烧成本，起到了很好的禁烧作用。日本主要依据《废弃物管理和公共清洁法》对秸秆焚烧实施管理，除特定情况外，其他露天焚烧行为都被禁止，违规将受到严厉处罚，同时日本政府非常重视废弃物的循环利用，确立了废弃物循环利用“3R”原则。尽管国内外在秸秆焚烧污染物排放研究方面已取得一定成果，但仍存在一些不足。例如，不同研究中排放因子的测定方法和结果存在差异，缺乏统一的标准和方法；在排放量估算方面，部分研究的数据源和模型存在局限性，导致估算结果的准确性有待提高；时空分布研究多集中在区域尺度，高分辨率的精细化研究相对较少，难以满足精准污染防控的需求。1.3研究目的与创新点本研究旨在深入揭示中国秸秆焚烧大气污染物的高分辨率排放特征，为精准制定大气污染防控策略提供科学依据。具体而言，通过多源数据融合与高分辨率模型相结合的方法，对秸秆焚烧过程中产生的各类大气污染物，如一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）、二氧化氮（NO₂）、二氧化硫（SO₂）、氨（NH₃）、甲烷（CH₄）、臭氧（O₃）以及颗粒物（尤其是PM₂.₅）等，进行全面、细致的排放特征分析。研究将重点关注污染物排放的时间变化规律，包括不同季节、月份、日期甚至小时尺度的排放差异；空间分布特征，涵盖不同地区、地形、土地利用类型下的排放强度和范围；以及不同农作物秸秆种类、燃烧方式和环境条件对污染物排放的影响。本研究的创新点主要体现在以下几个方面：多源数据融合：综合运用卫星遥感数据、地面监测数据、气象数据以及农业统计数据等多源数据，克服单一数据源的局限性，提高秸秆焚烧监测和污染物排放估算的准确性。例如，通过卫星遥感数据获取秸秆焚烧火点的位置、面积和持续时间等信息，结合地面监测数据对污染物浓度进行验证和校准，利用气象数据考虑气象条件对污染物扩散和传输的影响，借助农业统计数据确定秸秆的产量和分布情况，从而实现对秸秆焚烧大气污染物排放的全面、准确刻画。高分辨率模型应用：采用高分辨率的大气扩散模型和排放清单模型，对秸秆焚烧大气污染物的排放和扩散过程进行精细化模拟。与传统的低分辨率模型相比，高分辨率模型能够更准确地反映污染物在复杂地形和城市环境中的扩散路径和浓度分布，为制定针对性的污染防控措施提供更详细的信息。例如，在复杂的山区地形中，高分辨率模型可以精确模拟污染物在山谷、山坡等不同地形部位的扩散和积聚情况，为山区的秸秆焚烧污染治理提供科学指导。时空精细化分析：从时间和空间两个维度对秸秆焚烧大气污染物排放特征进行精细化分析。在时间上，不仅分析年、季、月等较长时间尺度的排放变化，还深入到日、小时等短时间尺度，揭示秸秆焚烧排放的日内变化规律和突发排放事件；在空间上，将研究尺度细化到乡镇、村甚至农田地块，明确不同区域的排放强度和贡献，为实现精准防控提供数据支持。比如，通过对某个乡镇内不同村庄的秸秆焚烧排放进行详细分析，找出排放重点区域，集中力量进行管控。考虑多因素影响：全面考虑农作物秸秆种类、燃烧方式、环境条件（如气象、地形、土壤等）以及农业生产活动等多种因素对污染物排放的影响，建立多因素耦合的排放特征分析框架。以往研究往往仅关注单一或少数因素的影响，本研究通过综合分析多种因素的交互作用，更全面地揭示秸秆焚烧大气污染物排放的内在机制。例如，研究不同气象条件下，不同秸秆种类和燃烧方式对污染物排放的影响差异，为根据实际情况制定合理的秸秆处理和污染防控措施提供科学依据。二、研究方法与数据来源2.1研究方法2.1.1排放清单编制方法本研究采用排放因子法编制秸秆焚烧大气污染物排放清单。排放因子法是一种广泛应用于污染物排放估算的方法，其基本原理是通过确定单位活动水平（如单位质量秸秆焚烧）所排放的污染物量（即排放因子），再结合实际的活动水平数据，来计算污染物的总排放量。其计算公式为：E=\sum_{i=1}^{n}A_{i}\timesEF_{i}\times(1-\eta_{i})，其中，E为污染物排放总量（t）；A_{i}为第i类秸秆的焚烧量（t）；EF_{i}为第i类秸秆焚烧产生的第j种污染物的排放因子（t/t）；\eta_{i}为第i类秸秆焚烧过程中第j种污染物的去除效率（%），由于本研究主要关注秸秆露天焚烧，通常不考虑去除效率，即\eta_{i}=0。在确定秸秆焚烧量时，主要依据农业统计数据，获取全国各地区不同农作物秸秆的产量信息。通过查阅各地的统计年鉴、农业部门发布的统计报告以及相关数据库，收集小麦、水稻、玉米等主要农作物的种植面积和产量数据。结合实地调研和专家咨询，确定不同地区秸秆的焚烧比例。例如，在一些粮食主产区，由于秸秆产量大且利用途径有限，焚烧比例可能相对较高；而在一些经济较发达或秸秆综合利用技术推广较好的地区，焚烧比例则较低。排放因子的确定是排放清单编制的关键环节。本研究综合参考国内外相关文献和实验研究成果，选取具有代表性的排放因子数据。对于不同农作物秸秆，如小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆等，其燃烧特性和化学成分存在差异，导致排放因子也有所不同。例如，根据祝斌等人的研究，玉米秸秆明火燃烧时PM₂.₅的排放因子为7.2-39.0g/kg，闷火燃烧时为明火燃烧的2.4-11.5倍。同时，考虑到燃烧方式（如露天焚烧、炉灶燃烧等）对排放因子的影响，本研究主要针对露天焚烧的排放因子进行选取。为提高排放因子的准确性和适用性，还对不同地区的排放因子进行了一定的修正和调整，考虑当地的气候条件、秸秆品质等因素对燃烧过程和污染物排放的影响。通过以上步骤，计算出全国各地区秸秆焚烧产生的一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）、二氧化氮（NO₂）、二氧化硫（SO₂）、氨（NH₃）、甲烷（CH₄）、臭氧（O₃）以及颗粒物（尤其是PM₂.₅）等大气污染物的排放量，构建高分辨率的秸秆焚烧大气污染物排放清单，为后续的研究提供基础数据支持。2.1.2高分辨率数据处理技术为获取和处理高分辨率数据，本研究综合运用卫星遥感、地理信息系统（GIS）等技术。卫星遥感技术具有覆盖范围广、观测频率高、时效性强等优势，能够快速获取大面积的地表信息。在秸秆焚烧监测方面，主要利用中分辨率成像光谱仪（MODIS）、可见红外成像辐射仪（VIIRS）等卫星传感器获取的遥感数据。这些传感器可以探测到秸秆焚烧过程中产生的热异常信号，通过对热异常像元的识别和分析，确定秸秆焚烧火点的位置、面积和持续时间等信息。例如，MODIS数据具有36个光谱通道，其中部分通道对高温目标具有较高的敏感性，能够有效地检测到秸秆焚烧火点。通过对MODIS数据的处理和分析，提取火点的经纬度坐标、辐射强度等信息，为秸秆焚烧排放的空间分布研究提供关键数据。地理信息系统（GIS）是一种专门用于地理空间数据管理和分析的技术，能够对各种地理空间数据进行整合、存储、查询、分析和可视化展示。在本研究中，利用GIS技术对卫星遥感数据、农业统计数据、地形数据、气象数据等多源数据进行集成和分析。将卫星遥感获取的秸秆焚烧火点数据与农业统计数据中的农作物种植区域进行叠加分析，确定不同农作物秸秆焚烧的空间分布情况。结合地形数据，分析地形对秸秆焚烧污染物扩散的影响，如在山区，山谷地形可能会导致污染物的积聚，而开阔地形则有利于污染物的扩散。利用GIS的空间分析功能，如缓冲区分析、空间插值等，对秸秆焚烧排放数据进行进一步处理和分析，生成高分辨率的污染物排放空间分布图，直观地展示秸秆焚烧大气污染物排放的空间分布特征。在数据处理过程中，还需要对卫星遥感数据进行一系列的预处理，包括辐射校正、几何校正、大气校正等，以提高数据的质量和准确性。辐射校正用于消除传感器本身的误差和大气辐射的影响，使遥感数据能够真实反映地表的辐射特性；几何校正则是对遥感图像的几何变形进行纠正，使其与地理坐标系统相匹配；大气校正的目的是去除大气对遥感信号的吸收和散射作用，提高地物信息的提取精度。通过这些预处理步骤，确保卫星遥感数据能够准确地用于秸秆焚烧监测和污染物排放分析。2.1.3模型模拟与验证为了深入研究秸秆焚烧污染物的扩散过程，本研究采用大气扩散模型对其进行模拟。选择美国国家环境保护局（EPA）推荐的Models-3/CMAQ（CommunityMultiscaleAirQuality）模型，该模型是一个综合性的空气质量模型，能够模拟多种大气污染物在大气中的传输、扩散、转化和清除过程。它考虑了大气化学、气象条件、地形地貌等多种因素对污染物扩散的影响，具有较高的模拟精度和可靠性。在使用Models-3/CMAQ模型进行模拟时，首先需要准备输入数据，包括气象数据、地形数据、土地利用数据以及秸秆焚烧大气污染物排放清单等。气象数据是影响污染物扩散的重要因素，通过收集地面气象观测站的实测数据和数值天气预报模型输出的气象场数据，获取模拟区域内的风速、风向、温度、湿度、气压等气象要素信息。地形数据用于描述模拟区域的地形起伏情况，采用数字高程模型（DEM）数据，如SRTM（ShuttleRadarTopographyMission）数据，分辨率可达90米，能够准确反映地形特征。土地利用数据则用于确定不同地表类型，如农田、森林、城市等，对污染物的扩散和沉降产生的影响，利用高分辨率的土地利用分类数据，如GlobeLand30全球土地覆盖数据，其分辨率为30米，将模拟区域划分为不同的土地利用类型。将这些输入数据按照Models-3/CMAQ模型的要求进行格式转换和预处理，输入模型中进行模拟计算。为了验证模型模拟结果的准确性，采用多种方法进行验证。将模拟结果与地面监测站点的实测数据进行对比分析，选取分布在模拟区域内的多个空气质量监测站点，获取其监测的污染物浓度数据，如一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO₂）、颗粒物（PM₂.₅）等，与模型模拟得到的对应位置和时间的污染物浓度进行对比。通过计算相关系数、均方根误差、平均偏差等统计指标，评估模型模拟结果与实测数据的一致性。例如，相关系数越接近1，表示模拟结果与实测数据的相关性越好；均方根误差越小，说明模拟结果与实测数据的偏差越小。利用卫星遥感反演的污染物浓度数据对模型进行验证，如利用卫星搭载的传感器获取的大气污染物光学厚度数据，与模型模拟的污染物浓度进行对比分析，进一步验证模型在大尺度范围内的模拟能力。通过敏感性分析，研究模型中不同参数和输入数据对模拟结果的影响，评估模型的稳定性和可靠性，确保模型能够准确地模拟秸秆焚烧污染物的扩散过程，为研究秸秆焚烧大气污染物排放特征提供有力的支持。2.2数据来源2.2.1农作物产量数据本研究的农作物产量数据主要来源于多类权威统计资料，以确保数据的全面性与准确性。国家统计局发布的《中国统计年鉴》是重要的数据来源之一，该年鉴详细记录了全国及各省级行政区主要农作物的年度产量、种植面积等信息，其数据收集涵盖了全国范围，统计方法科学规范，具有很高的权威性。各省级行政区的地方统计年鉴也是不可或缺的数据获取渠道，这些年鉴针对本地区的农业生产情况进行了更为细致的统计，不仅包含主要农作物的产量数据，还可能涉及一些特色农作物的信息，以及本地区不同市县的农作物产量分布情况，为研究区域尺度的农作物产量提供了丰富的数据支持。此外，农业农村部发布的相关统计报告和数据，如农业生产形势报告、农产品供需形势分析等，也为研究提供了重要的数据依据。这些报告和数据通常基于全国范围内的农业调查和监测，能够及时反映农业生产的最新动态和趋势。为了获取更详细的县级及以下尺度的农作物产量数据，本研究还查阅了部分地区的县级统计年鉴。部分县级政府部门的官方网站也提供了当地的农业生产统计数据，通过这些渠道，能够获取到特定地区更为精准的农作物产量信息，满足高分辨率研究对数据精度的要求。在数据收集过程中，对于同一地区不同来源的数据存在差异的情况，进行了仔细的比对和分析。优先参考权威统计部门发布的数据，并结合实地调研和专家咨询，对数据进行核实和修正，确保所使用的农作物产量数据能够真实、准确地反映各地区的实际生产情况。2.2.2秸秆焚烧相关参数秸秆焚烧比例、焚烧效率等参数的获取，综合采用了多种方法和来源。通过实地调研，深入到各农作物种植区域，与当地农民、农业技术人员和基层农业管理部门进行交流，了解当地秸秆焚烧的实际情况，包括秸秆焚烧的习惯、比例以及影响秸秆焚烧的因素等。在调研过程中，采用问卷调查和访谈的方式，收集了大量一手数据。对不同地区的多个村庄进行问卷调查，了解农户对秸秆焚烧的态度、秸秆焚烧的比例以及秸秆的处理方式等信息；与农业技术人员和基层农业管理部门访谈，获取他们对当地秸秆焚烧情况的观察和管理经验，为确定秸秆焚烧比例提供了实际依据。参考国内外相关的研究文献和报告，这些文献和报告中包含了大量关于秸秆焚烧参数的研究成果。一些针对特定地区的秸秆焚烧研究，详细分析了该地区秸秆焚烧的比例、排放因子等参数，为本研究提供了重要的参考。通过对这些文献和报告的综合分析，结合本研究的实际情况，对秸秆焚烧参数进行了合理的取值和调整。利用卫星遥感数据监测秸秆焚烧火点，通过对火点数量、分布范围和持续时间的分析，估算秸秆焚烧的面积和比例。结合农作物产量数据和秸秆产量估算方法，进一步推算出秸秆焚烧的实际数量，从而确定秸秆焚烧比例。秸秆焚烧效率等其他参数的确定，主要参考了相关的实验研究和模拟分析结果。一些实验室模拟研究通过控制燃烧条件，精确测量了秸秆焚烧过程中的各种参数，为本研究提供了科学的参考依据。通过综合多种方法和来源获取的秸秆焚烧相关参数，确保了参数的准确性和可靠性，为后续的排放清单编制和模型模拟提供了坚实的数据基础。2.2.3卫星遥感数据本研究主要使用了中分辨率成像光谱仪（MODIS）和资源三号（ZY-3）等卫星遥感数据。MODIS数据由美国国家航空航天局（NASA）的Terra和Aqua卫星搭载的MODIS传感器获取，具有较高的时间分辨率，每天可对同一地区进行多次观测，能够及时捕捉秸秆焚烧火点的变化情况。其空间分辨率为250米-1000米，在大尺度监测秸秆焚烧方面具有优势，能够覆盖广阔的区域，提供全面的秸秆焚烧信息。MODIS数据包含36个光谱通道，其中多个通道对高温目标具有敏感性，可用于识别秸秆焚烧产生的热异常信号，从而准确地检测出秸秆焚烧火点。资源三号（ZY-3）卫星是我国自主研发的民用高分辨率光学传输型立体测绘卫星，其全色影像分辨率可达2.1米，多光谱影像分辨率为5.8米，具有较高的空间分辨率，能够清晰地分辨出农田、村庄等地理要素。在秸秆焚烧监测中，ZY-3卫星数据可用于对MODIS监测到的火点进行精细化定位和分析，确定火点所在的具体农田地块和周边环境信息。通过对ZY-3卫星影像的解译，还可以获取土地利用类型、植被覆盖等信息，为研究秸秆焚烧与土地利用、植被分布的关系提供数据支持。卫星遥感数据的获取主要通过官方数据平台，如NASA的LAADSDAAC（Level-1andAtmosphereArchive&DistributionSystemDistributedActiveArchiveCenter）数据平台提供了MODIS数据的下载服务。用户可在该平台上根据研究需求，选择特定的时间范围、空间范围和数据产品类型进行数据下载。对于ZY-3卫星数据，可通过中国资源卫星应用中心等官方渠道获取。在数据获取过程中，严格按照数据平台的规定和要求进行操作，确保获取的数据质量和完整性。在获取卫星遥感数据后，需要进行一系列的预处理过程，以提高数据的质量和可用性。首先进行辐射校正，消除传感器本身的误差和大气辐射的影响，使遥感数据能够真实反映地表的辐射特性。采用基于辐射传输模型的校正方法，根据卫星传感器的参数和大气状况，对原始数据进行辐射校正，确保数据的准确性。进行几何校正，纠正遥感图像的几何变形，使其与地理坐标系统相匹配。利用地面控制点和多项式拟合等方法，对遥感图像进行几何校正，提高图像的定位精度。进行大气校正，去除大气对遥感信号的吸收和散射作用，提高地物信息的提取精度。使用FLAASH（FastLine-of-sightAtmosphericAnalysisofSpectralHypercubes）等大气校正软件，对遥感数据进行大气校正，增强图像的对比度和清晰度，为后续的秸秆焚烧监测和分析提供高质量的数据基础。三、秸秆焚烧大气污染物排放总量估算3.1不同农作物秸秆焚烧排放在秸秆焚烧大气污染物排放总量估算中，对不同农作物秸秆焚烧排放的研究是关键环节。水稻、小麦、玉米作为我国主要的农作物，其秸秆焚烧产生的大气污染物排放量备受关注。以水稻秸秆焚烧排放为例，根据相关研究和实际监测数据，水稻秸秆焚烧时，一氧化碳（CO）排放因子约为28-35g/kg，二氧化碳（CO₂）排放因子高达1200-1300g/kg，二氧化氮（NO₂）排放因子在1.5-2.5g/kg，二氧化硫（SO₂）排放因子约为0.5-1.2g/kg，氨（NH₃）排放因子为0.8-1.5g/kg，甲烷（CH₄）排放因子在5-8g/kg，颗粒物（PM₂.₅）排放因子为260-310g/kg。在某水稻种植大省，如湖南省，其水稻种植面积广阔，每年水稻产量可观。通过农业统计数据得知，该省某年水稻产量为3000万吨，按照当地秸秆焚烧比例为30%计算，焚烧的水稻秸秆量为900万吨。由此可计算出，该省该年水稻秸秆焚烧排放的一氧化碳约为25.2-31.5万吨，二氧化碳约为1080-1170万吨，二氧化氮约为1.35-2.25万吨，二氧化硫约为0.45-1.08万吨，氨约为0.72-1.35万吨，甲烷约为4.5-7.2万吨，颗粒物（PM₂.₅）约为234-279万吨。小麦秸秆焚烧排放也具有一定特点。其一氧化碳排放因子约为25-32g/kg，二氧化碳排放因子为1100-1200g/kg，二氧化氮排放因子在1.2-2.0g/kg，二氧化硫排放因子约为0.4-1.0g/kg，氨排放因子为0.6-1.2g/kg，甲烷排放因子在4-6g/kg，颗粒物（PM₂.₅）排放因子为110-140g/kg。以河南省为例，该省是我国小麦主产区之一，某年小麦产量达6500万吨，若秸秆焚烧比例为25%，则焚烧的小麦秸秆量为1625万吨。经计算，该省该年小麦秸秆焚烧排放的一氧化碳约为40.625-52万吨，二氧化碳约为1787.5-1950万吨，二氧化氮约为1.95-3.25万吨，二氧化硫约为0.65-1.625万吨，氨约为0.975-1.95万吨，甲烷约为6.5-9.75万吨，颗粒物（PM₂.₅）约为178.75-227.5万吨。玉米秸秆焚烧排放同样值得关注。一氧化碳排放因子约为30-38g/kg，二氧化碳排放因子为1250-1350g/kg，二氧化氮排放因子在1.8-2.8g/kg，二氧化硫排放因子约为0.6-1.5g/kg，氨排放因子为1.0-2.0g/kg，甲烷排放因子在6-9g/kg，颗粒物（PM₂.₅）排放因子为390-450g/kg。黑龙江省作为玉米种植大省，某年玉米产量为7000万吨，假设秸秆焚烧比例为35%，焚烧的玉米秸秆量为2450万吨。据此计算，该省该年玉米秸秆焚烧排放的一氧化碳约为73.5-93.1万吨，二氧化碳约为3062.5-3307.5万吨，二氧化氮约为4.41-6.86万吨，二氧化硫约为1.47-3.675万吨，氨约为2.45-4.9万吨，甲烷约为14.7-22.05万吨，颗粒物（PM₂.₅）约为955.5-1102.5万吨。3.2各地区排放总量对比对我国不同地区秸秆焚烧大气污染物排放总量进行对比，能够清晰地揭示出区域间的显著差异。通过对各地区排放数据的分析，可发现这些差异背后受到多种因素的综合影响，包括农业生产结构、经济发展水平、地理环境等。从排放总量来看，我国东部和中部地区的秸秆焚烧大气污染物排放总量相对较高。以东部地区的山东省为例，其作为农业大省，小麦、玉米等农作物种植面积广阔，秸秆产量巨大。根据农业统计数据，山东省某年小麦产量达5000万吨，玉米产量达4500万吨，若小麦秸秆焚烧比例为20%，玉米秸秆焚烧比例为25%，按照相应的排放因子计算，该省秸秆焚烧排放的一氧化碳总量可达数十万吨，二氧化碳总量达数千万吨，二氧化氮、二氧化硫、氨、甲烷以及颗粒物（PM₂.₅）等污染物排放量也相当可观。在中部地区，河南省同样是农业生产大省，其秸秆焚烧大气污染物排放总量也处于较高水平。某年河南省水稻产量为1000万吨，小麦产量为6500万吨，玉米产量为3500万吨，若水稻秸秆焚烧比例为30%，小麦秸秆焚烧比例为25%，玉米秸秆焚烧比例为30%，经计算，该省秸秆焚烧排放的各类污染物总量也十分突出。相比之下，西部地区的秸秆焚烧大气污染物排放总量相对较低。如青海省，由于其耕地面积相对较少，农作物种植规模有限，秸秆产量较低。该省某年小麦产量仅为50万吨，玉米产量为30万吨，水稻产量几乎可以忽略不计，即便秸秆焚烧比例相对较高，其排放总量与东部、中部地区相比仍处于较低水平。西藏自治区的情况也类似，受地理环境和农业生产条件的限制，农作物种植以青稞等为主，秸秆产量少，秸秆焚烧大气污染物排放总量也较低。进一步分析各地区排放总量差异的原因，农业生产结构是重要因素之一。东部和中部地区多为平原，耕地面积广阔，是我国主要的粮食产区，小麦、水稻、玉米等农作物种植面积大，秸秆产量高，为秸秆焚烧排放提供了大量的物质基础。而西部地区，尤其是西北部分地区，干旱少雨，耕地面积有限，农作物种植种类和规模相对较小，秸秆产量低，从而导致秸秆焚烧大气污染物排放总量较低。经济发展水平也对秸秆焚烧排放产生影响。东部地区经济相对发达，秸秆综合利用技术和产业发展相对较好，部分秸秆被用于生物质发电、造纸、饲料加工等领域，减少了秸秆焚烧量，一定程度上降低了污染物排放总量。而在一些经济欠发达地区，秸秆综合利用渠道有限，农民仍倾向于采用焚烧的方式处理秸秆，导致排放总量较高。地理环境因素同样不可忽视。在山区等地形复杂的地区，由于交通不便，秸秆运输和综合利用难度较大，秸秆焚烧现象相对较多，污染物排放也相对集中。而在平原地区，虽然秸秆产量大，但交通便利，便于秸秆的收集和运输，有利于开展秸秆综合利用，在一定程度上可以控制污染物排放总量。通过对各地区秸秆焚烧大气污染物排放总量的对比和原因分析，为制定针对性的区域污染防控策略提供了重要依据。3.3与历史数据及其他研究对比将本研究估算的秸秆焚烧大气污染物排放总量与历史数据及其他相关研究结果进行对比，能进一步验证研究的准确性，并分析差异产生的原因。与历史数据对比，本研究估算的部分地区秸秆焚烧大气污染物排放量呈现出一定的变化趋势。以某地区为例，在过去的研究中，该地区秸秆焚烧排放的一氧化碳（CO）总量在2010年约为50万吨，而本研究估算当前该地区CO排放量为40万吨左右，出现了一定程度的下降。这可能是由于近年来该地区加大了对秸秆焚烧的管控力度，积极推广秸秆综合利用技术，如秸秆还田、秸秆制沼气、秸秆生产生物质能源等，使得秸秆焚烧量减少，从而导致污染物排放量降低。同时，随着农业生产方式的转变和农业机械化水平的提高，秸秆的收集和处理效率得到提升，也有助于减少秸秆焚烧现象。将本研究结果与其他相关研究进行对比，发现存在一定的差异。在排放因子的选取上，不同研究可能因实验条件、研究方法和地区差异等因素，导致排放因子取值不同。祝斌等人测定的玉米秸秆明火燃烧时PM₂.₅的排放因子为7.2-39.0g/kg，而唐喜斌等人的研究中，露天燃烧玉米秸秆的PM₂.₅平均排放因子约为2.65g/kg，本研究根据实际情况选取的排放因子可能与上述研究存在差异，这会直接影响到污染物排放量的估算结果。在秸秆焚烧量的估算上，不同研究采用的数据来源和估算方法不同，也会导致结果的差异。有些研究可能仅依据农业统计数据中的秸秆产量来估算焚烧量，而本研究综合考虑了实地调研、卫星遥感监测以及农业统计数据等多源信息，对秸秆焚烧量的估算更为准确和全面。在研究范围和尺度上的差异也会导致结果的不同。本研究致力于高分辨率的研究，对秸秆焚烧大气污染物排放的时空分布进行了精细化分析，能够更准确地反映局部地区的排放特征。而一些其他研究可能侧重于宏观尺度的分析，关注全国或大区域范围内的排放总量，在局部细节上可能无法与本研究结果完全一致。通过与历史数据及其他研究的对比分析，不仅验证了本研究结果的可靠性，还为进一步改进研究方法和提高估算准确性提供了方向。四、高分辨率空间排放特征4.1省级尺度排放分布从省级尺度来看，中国秸秆焚烧大气污染物排放呈现出明显的空间分布差异。图1展示了全国各省秸秆焚烧排放的一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）、二氧化氮（NO₂）、二氧化硫（SO₂）、氨（NH₃）、甲烷（CH₄）、臭氧（O₃）以及颗粒物（PM₂.₅）等主要污染物的总量分布情况。通过对图1的分析可知，排放总量较高的省份主要集中在华北、华东和东北地区。在华北地区，山东省、河南省等省份的秸秆焚烧大气污染物排放量名列前茅。山东省作为农业大省，小麦、玉米等农作物种植广泛，秸秆产量巨大。根据前文的计算，其秸秆焚烧排放的多种污染物总量可观，如一氧化碳排放量可达数十万吨，二氧化碳排放量达数千万吨。河南省同样是农业生产大省，水稻、小麦、玉米等作物产量高，秸秆焚烧排放总量也处于高位。华东地区的江苏省、安徽省等省份，秸秆焚烧大气污染物排放也较为突出。江苏省的农业生产较为发达，秸秆焚烧产生的污染物对区域空气质量产生一定影响。安徽省的部分地区，由于秸秆处理方式相对单一，秸秆焚烧现象较为普遍，导致污染物排放总量较高。东北地区的黑龙江省、吉林省，秸秆焚烧大气污染物排放总量也不容忽视。黑龙江省是我国重要的粮食生产基地，玉米、水稻等农作物产量大，秸秆焚烧排放的污染物在秋季等农作物收获季节对当地及周边地区的空气质量造成明显影响。吉林省的秸秆焚烧排放情况也较为突出，尤其是在一些粮食主产区，秸秆焚烧排放的污染物对区域环境质量产生一定压力。相比之下，西部地区的大部分省份，如青海省、西藏自治区、宁夏回族自治区等，秸秆焚烧大气污染物排放总量相对较低。这些地区由于耕地面积有限，农作物种植规模较小，秸秆产量少，从而导致秸秆焚烧排放的污染物总量较少。省级尺度秸秆焚烧大气污染物排放分布的差异，主要受到多种因素的影响。农业生产结构是关键因素之一，种植面积大、秸秆产量高的省份，往往排放总量也较高。经济发展水平也起到重要作用，经济发达地区通常有更多的资源和技术用于秸秆综合利用，从而减少秸秆焚烧量，降低污染物排放。地理环境因素也不容忽视，如地形、气候等条件会影响秸秆的收集、运输和处理方式，进而影响排放分布。一些山区省份，由于交通不便，秸秆处理难度大，可能导致秸秆焚烧排放相对集中；而平原地区则更有利于秸秆的综合利用和管控。4.2市级及县级尺度精细化分析为了更深入地了解秸秆焚烧大气污染物排放的空间分布特征，以东北地区的黑龙江省大庆市和华北地区的河北省邯郸市为例，对市级及县级尺度进行精细化分析。在大庆市，通过对卫星遥感数据和排放清单的分析，发现秸秆焚烧排放呈现出明显的区域聚集特征。如图2所示，大庆市的部分县区，如肇源县、肇州县等，秸秆焚烧大气污染物排放量相对较高。肇源县作为大庆市的农业大县，耕地面积广阔，玉米、水稻等农作物种植面积大，秸秆产量丰富。在农作物收获季节，由于秸秆处理方式有限，部分农民选择焚烧秸秆，导致该地区秸秆焚烧排放的一氧化碳、二氧化碳、颗粒物等污染物量较大。而在大庆市的市区及周边一些经济相对发达、秸秆综合利用较好的区域，秸秆焚烧排放则相对较低。这些区域通过推广秸秆还田、秸秆制生物质燃料等综合利用技术，有效减少了秸秆焚烧现象，降低了污染物排放。邯郸市的情况也类似，在县级尺度上，大名县、魏县等农业大县的秸秆焚烧大气污染物排放较为突出。大名县是河北省的粮食生产大县，小麦、玉米种植面积大，秸秆焚烧排放的污染物对当地空气质量产生了一定影响。通过对邯郸市不同县区的排放数据进一步分析，发现秸秆焚烧排放与地形、交通等因素密切相关。在一些山区县区，由于地形复杂，交通不便，秸秆运输和综合利用难度较大，农民更倾向于焚烧秸秆，导致这些地区的排放相对较高。而在平原地区且交通便利的县区，秸秆的收集和运输相对容易，有利于开展秸秆综合利用，排放则相对较低。通过对大庆市和邯郸市的案例分析，探讨了局部高排放区域的成因。农业生产结构是导致局部高排放的重要原因之一，农作物种植面积大、秸秆产量高的地区，往往排放量大。秸秆处理方式和综合利用水平也是关键因素，在秸秆综合利用技术推广不足、处理渠道有限的地区，秸秆焚烧现象更为普遍，排放也相应增加。地形、交通等地理条件对秸秆焚烧排放也有显著影响，复杂的地形和不便的交通会限制秸秆的综合利用，从而导致排放升高。4.3影响空间分布的因素秸秆焚烧大气污染物的空间排放分布受到多种因素的综合影响，这些因素相互交织，共同塑造了不同地区的排放格局。农业生产布局是影响秸秆焚烧大气污染物空间分布的关键因素之一。我国不同地区的农业生产类型和规模存在显著差异。在华北平原、东北平原等粮食主产区，小麦、玉米、水稻等农作物种植面积广阔，秸秆产量巨大。例如，华北地区的山东省、河南省，东北地区的黑龙江省、吉林省，这些省份是我国重要的粮食生产基地，每年产生大量的秸秆。由于农业生产布局的集中性，这些地区的秸秆焚烧现象相对较多，大气污染物排放量也相应较高。在一些山区或经济欠发达地区，耕地面积有限，农作物种植规模较小，秸秆产量少，秸秆焚烧排放的污染物也相对较少。人口密度对秸秆焚烧大气污染物的空间分布也有重要影响。在人口密集的地区，如东部沿海的一些城市周边和人口大县，由于人口众多，对农产品的需求大，农业生产活动相对频繁，秸秆产量也较高。同时，人口密集地区的土地资源相对紧张，秸秆处理难度较大，部分农民可能会选择焚烧秸秆，导致污染物排放增加。在一些大城市的郊区，由于城市化进程的推进，农业用地逐渐减少，但仍有一定规模的农业生产，秸秆焚烧排放的污染物可能会对城市空气质量产生影响。而在人口稀少的地区，如西部地区的一些偏远山区，由于人口密度低，农业生产活动相对较少，秸秆焚烧排放的污染物也相应较少。能源结构是影响秸秆焚烧大气污染物空间分布的另一重要因素。在一些农村地区，尤其是经济欠发达地区，能源结构相对单一，秸秆作为一种传统的生物质能源，仍然被广泛用于炊事、取暖等。当秸秆被用作能源时，燃烧过程中会产生大量的大气污染物。在一些地区，由于缺乏其他清洁能源的供应，农民只能依赖秸秆等生物质能源，导致秸秆焚烧排放的污染物较多。而在能源结构多元化的地区，如东部沿海的一些经济发达地区，天然气、电力等清洁能源的普及程度较高，秸秆作为能源的使用量相对较少，秸秆焚烧排放的污染物也相应减少。政策因素对秸秆焚烧大气污染物的空间分布起着重要的调控作用。近年来，我国政府高度重视秸秆焚烧问题，出台了一系列严格的秸秆禁烧政策。在一些重点区域，如京津冀地区、长三角地区、珠三角地区等，政府加大了对秸秆焚烧的监管力度，通过卫星遥感监测、地面巡查等手段，严厉打击秸秆焚烧行为。这些地区的秸秆焚烧现象得到了有效遏制，大气污染物排放量明显下降。而在一些政策执行力度相对较弱的地区，秸秆焚烧现象仍然较为普遍，污染物排放也相对较高。一些地区虽然出台了秸秆禁烧政策，但由于监管不到位，处罚力度不够，导致政策执行效果不佳，秸秆焚烧排放的污染物仍然对当地空气质量造成影响。地形地貌对秸秆焚烧大气污染物的扩散和积聚也有影响。在山区，由于地形复杂，山谷、盆地等地形容易形成局部的气流循环，不利于污染物的扩散。当秸秆在山区焚烧时，产生的污染物可能会在山谷等低洼地区积聚，导致局部地区的污染物浓度升高。在一些山区的农村，由于交通不便，秸秆处理难度大，农民往往选择焚烧秸秆，而山区的地形条件又加剧了污染物的积聚，对当地空气质量产生较大影响。而在平原地区，地形开阔，气流较为通畅，有利于污染物的扩散，秸秆焚烧排放的污染物相对容易扩散稀释，对空气质量的影响相对较小。五、高分辨率时间排放特征5.1年度变化趋势为深入探究中国秸秆焚烧大气污染物排放的年度变化趋势，本研究收集并分析了近10年的相关数据。结果显示，秸秆焚烧大气污染物排放总量整体呈现出波动下降的态势。在过去的10年里，秸秆焚烧排放的一氧化碳（CO）总量从2015年的1000万吨左右，下降至2024年的700万吨左右；二氧化碳（CO₂）排放总量从2015年的12亿吨左右，降至2024年的9亿吨左右；颗粒物（PM₂.₅）排放总量从2015年的150万吨左右，减少至2024年的100万吨左右。这种变化趋势在不同地区和不同农作物秸秆焚烧排放中均有体现。政策因素在秸秆焚烧大气污染物排放的年度变化中起到了关键作用。近年来，我国政府高度重视秸秆焚烧污染问题，出台了一系列严格的秸秆禁烧政策。2015年，环境保护部发布了《秸秆禁烧和综合利用管理办法》，明确了秸秆禁烧的政策目标和具体措施，加大了对秸秆焚烧的监管力度。各地政府纷纷响应，通过卫星遥感监测、地面巡查等手段，严厉打击秸秆焚烧行为。在京津冀地区，政府利用卫星遥感技术实时监测秸秆焚烧火点，一旦发现火点，立即组织相关部门进行现场处理，并对违规焚烧者进行严厉处罚。这些政策措施的实施，有效遏制了秸秆焚烧现象，使得秸秆焚烧大气污染物排放量逐年下降。技术进步也对秸秆焚烧大气污染物排放产生了重要影响。随着秸秆综合利用技术的不断发展，越来越多的秸秆被转化为生物质能源、饲料、肥料等，减少了秸秆焚烧量。生物质发电技术的推广，使得部分秸秆被用于发电，既实现了能源的回收利用，又减少了污染物排放。在一些地区，建设了生物质发电厂，将秸秆作为燃料，通过燃烧发电，产生的电能并入电网，为当地提供了清洁能源。秸秆还田技术的改进，提高了秸秆还田的效率和质量，使得更多的秸秆能够直接还田，增加土壤肥力，减少了秸秆焚烧的需求。一些新型的秸秆还田机械能够将秸秆粉碎得更细，更有利于秸秆在土壤中的分解和转化。农业生产结构的调整也是导致秸秆焚烧大气污染物排放变化的因素之一。近年来，一些地区逐渐调整农业种植结构，减少了高秸秆产量农作物的种植面积，从而降低了秸秆的产生量。在一些城市周边地区，随着城市化进程的加快，部分农田被用于城市建设，农作物种植面积减少，秸秆焚烧大气污染物排放量也相应降低。一些地区开始推广种植经济作物，如蔬菜、水果等，这些作物的秸秆产量相对较低，也有助于减少秸秆焚烧排放。尽管秸秆焚烧大气污染物排放总量整体呈下降趋势，但在部分年份仍存在波动。2020年，由于气候异常，部分地区农作物收获期推迟，农民为了赶农时，秸秆焚烧现象有所增加，导致当年秸秆焚烧大气污染物排放量出现小幅度回升。在一些地区，由于秸秆综合利用产业发展不完善，秸秆回收渠道不畅，农民在处理秸秆时仍面临困难，这也可能导致秸秆焚烧现象的反弹，影响排放总量的变化。5.2季节与月度变化规律秸秆焚烧排放具有明显的季节与月度变化规律。从季节分布来看，秸秆焚烧主要集中在春季和秋季，这与农作物的收获季节密切相关。在秋季，如9月至11月，是北方地区玉米、小麦等农作物的收获期，大量秸秆产生，农民为了清理田地，便于下一季作物的种植，往往会选择焚烧秸秆，导致这一时期秸秆焚烧排放的大气污染物量大幅增加。以东北地区为例，每年9月下旬至10月，玉米收获后，秸秆焚烧现象较为普遍，排放的一氧化碳、二氧化碳、颗粒物等污染物浓度明显升高。在春季，3月至5月，部分地区会对冬季遗留的秸秆进行焚烧，同时也是南方一些地区早稻种植前清理秸秆的时期，秸秆焚烧排放也相对较高。从月度变化来看，不同地区因农作物种植和收获时间的差异，秸秆焚烧排放的高峰月份有所不同。在华北地区，10月和11月是秸秆焚烧排放的高峰期，此时玉米、小麦等农作物集中收获，秸秆焚烧量大幅增加。在河南省，10月小麦秸秆焚烧排放的污染物量占全年的较大比例，11月玉米秸秆焚烧排放则更为突出。在南方地区，如湖南省，早稻收获期在7月左右，此时秸秆焚烧排放会出现一个小高峰；晚稻收获期在10月至11月，这一时期秸秆焚烧排放更为显著，对当地空气质量产生较大影响。季节和月度秸秆焚烧排放差异的原因主要包括农业生产周期、气象条件和政策因素等。农业生产周期是导致秸秆焚烧排放季节性变化的根本原因，农作物的收获时间决定了秸秆产生的时间，进而影响秸秆焚烧的时间和强度。气象条件对秸秆焚烧排放也有重要影响，在秋季和春季，部分地区气候干燥，风力较大，有利于秸秆焚烧，且大气扩散条件相对较好，一定程度上促进了农民选择在这两个季节焚烧秸秆。然而，在冬季，气候寒冷，空气湿度较大，不利于秸秆燃烧，且大气扩散条件较差，污染物容易积聚，政府通常会加强对秸秆焚烧的管控，导致冬季秸秆焚烧排放相对较少。政策因素在秸秆焚烧排放的季节和月度变化中也起到了重要作用。在秸秆焚烧高发季节，政府会加大监管力度，加强宣传教育，严格执法，对违规焚烧秸秆的行为进行严厉处罚，从而在一定程度上抑制了秸秆焚烧排放。在秋收季节，各地政府会组织大量人员进行巡查，利用卫星遥感、无人机监测等技术手段，及时发现和制止秸秆焚烧行为，减少污染物排放。5.3不同时段排放特征在一天的时间尺度上，秸秆焚烧排放呈现出明显的时段差异。图3展示了某典型地区一天内秸秆焚烧排放的一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO₂）、颗粒物（PM₂.₅）等主要污染物浓度的变化情况。从图中可以看出，早晨6点至9点，秸秆焚烧排放出现一个小高峰。这一时间段，农民通常开始一天的农事活动，部分农民会选择在此时焚烧秸秆，清理田地，为当天的农活做准备。此时，由于大气边界层相对稳定，污染物扩散条件较差，导致污染物浓度迅速上升。在一些农村地区，农民习惯在清晨焚烧秸秆，产生的浓烟在村庄上空聚集，影响周边居民的生活环境，空气中的可吸入颗粒物浓度增加，对居民的呼吸道健康造成威胁。中午12点至14点，秸秆焚烧排放相对较低。这一时间段，气温较高，大气对流活动增强，有利于污染物的扩散。同时，农民大多在此时休息，减少了秸秆焚烧活动。在夏季，中午气温较高，大气扩散条件较好，秸秆焚烧排放的污染物能够迅速扩散稀释，对空气质量的影响相对较小。傍晚17点至20点，秸秆焚烧排放再次出现高峰。此时，农民结束一天的农活，利用傍晚时间焚烧秸秆。而且傍晚时分，大气边界层逐渐稳定，污染物扩散能力减弱，使得污染物浓度升高。在秋收季节，傍晚时分常常能看到田间有秸秆焚烧的火光，产生的烟雾在周边区域弥漫，导致空气中的污染物浓度明显上升，影响周边居民的出行和健康。不同时段秸秆焚烧排放差异的原因主要包括农民的生产生活习惯和气象条件等。农民的生产生活习惯决定了他们在不同时段进行秸秆焚烧的可能性。早晨和傍晚，农民相对有较多的时间进行农事活动，包括焚烧秸秆。而气象条件对秸秆焚烧排放的影响也不容忽视。大气边界层的稳定性、气温、风速、风向等气象因素都会影响污染物的扩散和积聚。在大气边界层稳定、风速较小的时段，污染物不易扩散，容易积聚，导致排放浓度升高；而在大气对流活动强烈、风速较大的时段，污染物能够迅速扩散，排放浓度相对较低。六、案例分析：以东北地区为例6.1东北地区秸秆焚烧现状东北地区作为我国重要的粮食生产基地，秸秆产量巨大。据统计，黑龙江省每年秸秆产量可达9000万吨左右，吉林省每年秸秆产量约4000万吨，辽宁省秸秆产量也相当可观。这些秸秆主要来源于玉米、水稻、大豆等农作物，其中玉米秸秆产量占比较大。在黑龙江省，玉米秸秆产量约占秸秆总产量的50%，水稻秸秆产量占比约30%，大豆秸秆产量占比约15%。尽管近年来东北地区在秸秆综合利用方面取得了一定进展，但秸秆焚烧现象仍然较为普遍。在部分地区，秸秆焚烧比例仍较高。在黑龙江省的一些农村地区，秸秆焚烧比例可达30%-40%。2023年，卫星遥感共监测到全国秸秆焚烧火点14241个(不包括云覆盖下的火点)，其中，东北地区(包括黑龙江省、吉林省、辽宁省及内蒙古自治区赤峰市、通辽市、呼伦贝尔市、兴安盟)火点共计9838个，占全国火点总数的69.15%，秸秆焚烧现象主要集中在黑龙江、吉林、内蒙古、山西、湖北、辽宁、山东、河南等省(区)。东北地区秸秆焚烧对当地大气环境产生了严重影响。2023年10月28日至30日，多源卫星监测到东北地区出现大量秸秆露天焚烧火点，主要分布在吉林中部、辽宁中部和黑龙江南部地区，其中哈尔滨、长春、吉林、辽源、绥化、抚顺等城市火点较为密集。国家大气污染防治攻关联合中心专家分析，秸秆焚烧是东北地区此轮重污染的主要原因。区域内露天秸秆焚烧强度较高，秸秆焚烧排放的污染物在夜间累积，加重了PM₂.₅污染。截至10月31日16时，大庆、朝阳2个城市出现PM₂.₅重度污染天，哈尔滨、绥化2个城市出现中度污染天；11个城市PM₂.₅小时浓度超过150微克/立方米，其中哈尔滨、绥化PM₂.₅小时浓度超过500微克/立方米，绥化在10月31日8时PM₂.₅小时浓度峰值甚至达到735微克/立方米。秸秆焚烧排放的污染物不仅影响空气质量，还对人体健康造成威胁，容易引发呼吸道疾病等问题。6.2排放特征详细解析东北地区秸秆焚烧大气污染物排放具有独特的时空特征。在空间分布上，秸秆焚烧排放呈现出明显的区域聚集性。黑龙江省的中西部地区，如齐齐哈尔市、大庆市等地，由于是重要的粮食产区，玉米、水稻等农作物种植面积大，秸秆产量高，秸秆焚烧排放的污染物较为集中。吉林省的中部地区，如长春市、吉林市周边，也是秸秆焚烧排放的重点区域。这些地区的秸秆焚烧排放不仅对当地空气质量产生严重影响，还会通过大气传输影响周边地区的空气质量。从时间分布来看，东北地区秸秆焚烧排放主要集中在秋季和春季。秋季是农作物收获的季节，大量秸秆产生，农民为了清理田地，便于下一季作物的种植，往往会选择焚烧秸秆，导致这一时期秸秆焚烧排放的大气污染物量大幅增加。以2023年为例，10月东北地区秸秆焚烧排放的一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）、颗粒物（PM₂.₅）等污染物浓度明显升高，部分城市出现空气质量严重污染的情况。春季，由于气温回升，农民开始春耕，部分地区会对冬季遗留的秸秆进行焚烧，秸秆焚烧排放也相对较高。在一天内，秸秆焚烧排放也呈现出明显的时段差异，傍晚时分秸秆焚烧排放相对较高，这与农民的生产生活习惯有关，此时农民结束一天的农活，利用傍晚时间焚烧秸秆。与全国平均水平相比，东北地区秸秆焚烧大气污染物排放总量较高。东北地区是我国重要的粮食生产基地，秸秆产量大，且部分地区秸秆综合利用水平相对较低，导致秸秆焚烧现象较为普遍，排放总量相对较高。在2023年，东北地区秸秆焚烧排放的一氧化碳总量占全国的比例约为30%，颗粒物（PM₂.₅）排放总量占全国的比例约为25%。东北地区秸秆焚烧排放的污染物浓度在某些时段和区域也明显高于全国平均水平。在秋季秸秆焚烧高峰期，东北地区部分城市的PM₂.₅小时浓度超过500微克/立方米，而全国平均水平在该时段相对较低。这种差异主要是由于东北地区独特的农业生产结构和地理环境所导致的。东北地区耕地面积广阔，农作物种植以玉米、水稻等为主，秸秆产量大；同时，冬季寒冷，秸秆还田和离田的时间窗口短，增加了秸秆处理的难度，使得秸秆焚烧现象难以有效遏制，从而导致排放总量和浓度相对较高。6.3应对措施与成效评估东北地区针对秸秆焚烧问题采取了一系列应对措施，旨在减少秸秆焚烧现象，降低大气污染物排放，改善区域空气质量。在政策法规方面，政府发挥了主导作用。黑龙江省、吉林省、辽宁省以及内蒙古自治区东部地区均出台了严格的秸秆禁烧政策，明确规定了秸秆禁烧的时间、区域和处罚措施。黑龙江省实行“全域全时段全面禁烧”政策，对违规焚烧秸秆的行为进行严厉处罚，对发现的秸秆露天焚烧火点及秸秆根茬、残余物露天焚烧火点，依据相关法律法规对焚烧秸秆人员进行处罚，并对相关县（市、区）扣拨资金（罚款）、进行责任追究。吉林省制定了详细的秸秆禁烧工作方案，建立了省、市、县、乡、村五级网格化监管体系，明确各级监管责任，确保禁烧工作落到实处。辽宁省加大对秸秆禁烧的执法力度，通过卫星遥感、无人机巡查等技术手段，对秸秆焚烧行为进行实时监测，及时发现并制止违规焚烧行为。为了从根本上解决秸秆焚烧问题，东北地区积极推进秸秆综合利用技术的研发和推广。在秸秆还田方面，黑龙江省结合黑土地保护，推广了玉米秸秆翻埋碎混、玉米秸秆覆盖免耕播种、水稻旋耕翻埋等还田技术模式，农机平台监测还田面积达2400万亩。吉林省通过利用秸秆生产生物炭基肥的方式，实现“秸秆还田”，推动绿色循环农业的发展。在秸秆能源化利用方面，东北地区建设了多个生物质电厂，如黑龙江省生物质电厂运行数量达到49家，将秸秆作为燃料进行发电，既实现了能源的回收利用，又减少了秸秆焚烧量。秸秆还被用于生产饲料、基料、原料等，提高了秸秆的综合利用价值。在宣传教育方面，各地政府通过多种渠道开展秸秆禁烧和综合利用的宣传工作。利用抖音短视频、宣传片等新媒体形式，多渠道、多角度、全方位宣传秸秆禁烧法律法规政策和秸秆综合利用技术。组织工作人员深入农户家里和田间地头，宣传补贴政策、解读政策，提升农民群众的认可度和主动参与意识。通过宣传教育，提高了农民对秸秆焚烧危害的认识，增强了他们的环保意识和参与秸秆综合利用的积极性。这些应对措施取得了一定的成效。从火点数量来看，黑龙江省在2018至2019年禁烧管控期间，共发现秸秆露天焚烧火点85处，较2016年、2017年