哥伦比亚加勒比地区野火对PM10和PM2.5年际变化的影响研究：基于四年空气质量监测网络的分析

《Environmental Challenges》：Interannual variations in PM 10 and PM 2.5 due to wildfires in four air quality monitoring networks in the Colombian Caribbean

本研究针对哥伦比亚加勒比地区野火对空气质量的影响问题，研究人员通过分析2018-2024年四个空气质量监测网络的PM10和PM2.5数据，结合卫星遥感（MODIS）和HYSPLIT后向轨迹模型，发现野火显著提升了细颗粒物浓度，尤其在旱季（12月-3月）PM2.5超标率高达44.59%，揭示了区域空气污染传输机制与健康风险，为制定针对性防控策略提供科学依据。

　　

在哥伦比亚加勒比地区，随着气候变化和人类活动加剧，野火正成为威胁空气质量和公共健康的重要环境问题。细颗粒物（PM_2.5）和可吸入颗粒物（PM₁₀）作为主要空气污染物，不仅来源于本地工业排放和交通尾气，更可能通过区域传输来自数百公里外的野火燃烧。然而，该地区长期以来缺乏对野火与颗粒物污染关联的系统研究，特别是关于污染物跨区域输送路径和源解析的实证数据严重不足。这种知识空白使得制定有效的空气质量管理策略面临挑战。为此，研究团队在《Environmental Challenges》发表了针对该问题的突破性研究。

研究团队整合了多源数据：从哥伦比亚空气质量信息系统（SISAIRE）获取2018-2024年四个主要城市（巴兰基亚、圣玛尔塔、巴耶杜帕尔、拉瓜希拉）8个监测站的地面观测数据；利用美国宇航局（NASA）的火灾信息管理系统（FIRMS）获取中分辨率成像光谱仪（MODIS）热点数据；通过HYSPLIT模型计算24小时后向轨迹；并应用潜在源贡献函数（PSCF）和潜在影响（PI）分析等统计方法。

3.1. PM₁₀和PM_2.5浓度特征

研究发现所有监测点PM₁₀浓度范围在17.36-48.16 μg/m3，PM_2.5在9.55-19.94 μg/m3。巴兰基亚城市站点污染最严重，PM₁₀日均值最高达48.16 μg/m3，超过世界卫生组织（WHO）空气质量指导值（AQG）的超标率高达49.10%。PM_2.5/PM₁₀比值分析显示城市区域（33-51%）高于工业矿区（12-30%），表明城市区域细颗粒物占比更高，健康风险更突出。

3.2. 颗粒物年际变化规律

通过箱线图分析发现，所有站点颗粒物浓度在旱季（12月-3月、6月-8月）显著高于雨季。统计检验证实除巴耶杜帕尔站点外，其他站点季节性差异显著（p<0.05），表明野火排放对区域空气质量的影响超越本地污染源的季节波动。

3.3. 野火对每日颗粒物浓度的影响

MODIS卫星数据显示每年1-4月为野火高发期，其中3月火点数量最多。相关性分析表明野火数量与PM_2.5浓度变化高度同步，统计检验证实野火高发月（JFMA）的PM_2.5浓度显著高于其他月份（p<0.005），凸显野火对细颗粒物的主导影响。

3.4. 聚类分析与源解析

通过HYSPLIT后向轨迹聚类分析发现，影响监测点的气团主要来自东北方向（占比超70%）。PSCF和PI分析联合验证，哥伦比亚北部森林区是PM₁₀高浓度事件的主要潜在源区，野火热点与高贡献值区域高度重叠，证实了跨境污染输送的存在。

研究结论表明，野火是加剧哥伦比亚加勒比地区空气污染的关键因素，特别是对PM_2.5的贡献显著。东北方向的气流将野火污染物输送至城市区域，造成区域性复合污染。该研究首次系统量化了野火对该区域颗粒物污染的贡献程度，揭示了跨境传输机制，为建立区域联防联控体系、制定野火烟雾健康预警提供了关键科学基础。特别是针对儿童、老年人和呼吸系统疾病患者等敏感人群，研究结果对制定精准防护措施具有重要实践意义。未来研究需结合化学成分解析和健康风险评估，进一步明确野火排放特定组分的健康效应。