高分辨率全覆盖臭氧 (O3) 估计使用数据驱动的空间随机森林模型在北京-天津-河北地区,中国
Junyu Wang1, Jian Qian1, Jiayi Chen1
1West China School of Public Health and West China Fourth Hospital, Sichuan University, Chengdu, China.
Journal of hazardous materials
|October 15, 2024
概括
在北京 - 天津 - 河北地区使用数据驱动的空间重量矩阵和随机森林模型实现了精确的臭氧 (O3) 估计. 这有助于更好地识别高污染区域,以进行有针对性的卫生干预.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 大气化学 大气化学
- 数据科学数据科学数据科学
背景情况:
- 北京-天津-河北 (BTH) 地区面临严重的臭氧 (O3) 污染,需要准确的度估计,以进行有效的公共卫生干预.
- 在BTH中现有的高分辨率O3估计方法缺乏足够的准确性.
- 每天8小时最大臭氧度 (MDA8O3) 是评估臭氧污染水平和健康风险的关键指标.
研究的目的:
- 开发一个高度准确的,全面覆盖的估计模型,用于BTH地区的MDA8O3度.
- 为了利用MDA8O3数据的空间同质性和异质性来改进估计.
- 提供可靠的数据,为环境政策和针对臭氧污染的有针对性的干预提供信息.
主要方法:
- 将数据驱动的空间重量矩阵 (DDW) 纳入随机森林 (RF) 模型.
- 应用DDW-RF模型以估计MDA8O3度在1公里×1公里分辨率下.
- 使用 10 倍交叉验证进行验证,得到 R2 = 0.937 和 RMSE = 13.919 μg/m3.
主要成果:
- 在2014年至2022年期间,DDW-RF模型在整个BTH地区估计MDA8O3度时取得了高准确性.
- 空间分析显示,东南BTH地区的MDA8O3度较高,特别是在波海边缘,山东和河南附近.
- 时间分析表明,MDA8O3从2014-2021年开始增加,随后减少,在2022年略有增加.
结论:
- 开发的DDW-RF模型提供了准确和全面的MDA8O3估计,对于识别污染热点至关重要.
- 调查结果强调,需要对海边缘,山东和河南周边地区增加关注和资源.
- 建议包括规范工厂运营,升级工业实践,减轻臭氧前体的形成,以减少O3的产生.
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