中国环境科学

作者：刘晓咏, 颜俊, 苏方成, 姚丹, 李洪瑞, 郜彗, 魏巍

单位：1. 信阳师范大学地理科学学院, 河南 信阳 464000;2. 信阳师范大学河南省水土环境污染协同防治重点实验室, 河南 信阳 464000;3. 郑州大学生态与环境学院, 河南 郑州 450001;4. 河南师范大学环境学院, 河南 新乡 453007

关键词：淮河流域,臭氧,区域背景,驱动因素,机器学习,SHAP分析

基金：河南省科技攻关计划资助项目(252102320077,232102320130);国家自然科学基金项目(42371255);信阳师范大学“南湖学者奖励计划”青年项目

为了解淮河流域近年来臭氧(O3)污染变化趋势及区域背景的贡献,基于2014~2024年中国大气成分近实时追踪数据集(TAP)和ERA5_Land气象再分析数据集,利用主成分分析(PCA)法和美国德克萨斯州环境质量委员会(TCEQ)提出的区域背景估算方法,计算淮河流域区域背景(没有前体物排放时的O3浓度)对O3的贡献率,并结合极端梯度提升模型(XGBoost)和沙普利加和解释模型(SHAP)探讨气象因子对区域背景O3的影响.结果表明,2014~2024年,淮河流域O3日最大8h滑动平均(O3-8h)浓度以2.87μg/(m3·a)的速度增长.PCA法和TCEQ法估算的区域背景O3具有高度相关性(R2= 0.89,P<0.01),但PCA法的结果比TCEQ略高,在暖季结果差异显著降低.经估算,区域背景对淮河流域2014~2024年r(O3-8h)的平均贡献率为85.8%,对4个区域核心城市郑州、合肥、青岛和徐州的贡献率为71.1%~86.0%.2014~2024年淮河流域区域背景贡献率平均升高11.5%,区域传输的加剧是导致地表O3浓度升高的重要原因之一.区域背景O3受多种气象因子的非线性影响,春季和秋季的主控因子为地表太阳向下辐射,夏季为地表2m温度,冬季为地表2m温度和地表太阳向下辐射.总体上,高湿度、强地表向下热辐射、高气压、强西风和强北风会抑制淮河流域区域背景O3浓度.

来源：2025年第12期

《中国环境科学》期刊编辑部

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