工場・自動車・花火の規制が大気汚染に与える影響の細分化時空間解析

Fine-Grained Spatiotemporal Analysis of the Impact of Restricting Factories, Motor Vehicles, and Fireworks on Air Pollution.

• Mei Yang
• Hong Fan
• Kang Zhao

抄録

大気質の改善や公衆衛生の保護を目的として、工場や自動車、花火の規制などの政策が広く実施されているが、これらの政策の効果を詳細に時空間的に分析することはできない。しかし、これらの政策の効果を時空間的に詳細に分析することは困難である。本研究では、湖北、北京-天津-河北（BTH）、長江デルタ（YRD）の3つの典型的な排出シナリオについて、1時間ごとの気象データとPMデータを収集した。次に、本研究では、信頼性の高い時空間ランダムフォレストモデル（R2は0.84以上）を用いて、同一気象条件、異なる排出シナリオでのPM濃度のシミュレーションを行った。最後に、工場・車両・花火の規制がPM濃度に与える時空間的な影響を、気象干渉を除いた時間・日数・地域・土地利用の観点から詳細に検討した。平均的には、工場や車両の制限は、02:00、08:00、14:00、20:00のPM濃度をそれぞれ18.57、16.22、25.00、19.07μg/m3減少させた。空間的には、湖北で最も高く、最も早く影響を与え、PM濃度が27.05μg/m3減少し、17日遅れで有意な減少を示し始めた。これに続いてYRDが平均23.52μg/m3の減少を経験し、23日のラグがあった。BTHは最も影響を受けにくく、PM濃度の低下は8.2μg/m3にとどまった。また、集中的な人間活動の影響を受けている耕作地、都市部、農村部では、PM濃度の減少幅が大きくなっていた。これらの実証結果から、工場、自動車、花火の規制は大気汚染の緩和に有効であり、その効果は有意な時空間的不均一性を示していることが明らかになった。政策立案者は、地域の地理的・社会的環境と合わせて、毎時のPM濃度の影響要因をさらに調査し、地域の大気質、特にBTHや朝晩の大気質を改善するために、より効果的で的を絞った政策を実施すべきである。

Aiming at improving the air quality and protecting public health, policies such as restricting factories, motor vehicles, and fireworks have been widely implemented. However, fine-grained spatiotemporal analysis of these policies' effectiveness is lacking. This paper collected the hourly meteorological and PM data for three typical emission scenarios in Hubei, Beijing-Tianjin-Hebei (BTH), and Yangtze River Delta (YRD). Then, this study simulated the PM concentration under the same meteorological conditions and different emission scenarios based on a reliable hourly spatiotemporal random forest model (R2 exceeded 0.84). Finally, we investigated the fine-grained spatiotemporal impact of restricting factories, vehicles, and fireworks on PM concentrations from the perspective of hours, days, regions, and land uses, excluding meteorological interference. On average, restricting factories and vehicles reduced the PM concentration at 02:00, 08:00, 14:00, and 20:00 by 18.57, 16.22, 25.00, and 19.07 μg/m3, respectively. Spatially, it had the highest and quickest impact on Hubei, with a 27.05 μg/m3 decrease of PM concentration and 17 day lag to begin to show significant decline. This was followed by YRD, which experienced a 23.52 μg/m3 decrease on average and a 23 day lag. BTH was the least susceptible; the PM concentration decreased by only 8.2 μg/m3. In addition, influenced by intensive human activities, the cultivated, urban, and rural lands experienced a larger decrease in PM concentration. These empirical results revealed that restricting factories, vehicles, and fireworks is effective in alleviating air pollution and the effect showed significant spatiotemporal heterogeneity. The policymakers should further investigate influential factors of hourly PM concentrations, combining with local geographical and social environment, and implement more effective and targeted policies to improve local air quality, especially for BTH and the air quality at morning and night.