生态协同视域下土地利用与PM2.5浓度耦合的时空分异特征及溢出效应——以淮河生态经济带为例

[目的]PM2.5污染对社会经济和公众健康都有较大的危害，土地利用类型作为PM2.5排放源和影响因素的空间载体，其变化不可避免会影响到局地和区域PM2.5浓度，然而，土地利用对PM2.5的溢出效应、规模效应及区域差异尚不清楚，并且少有研究考虑如何通过优化土地利用结构以缓解PM2.5污染。[方法]鉴于此，以存在明显的区域发展不平衡、不充分、不协同等问题的淮河生态经济带为实证对象，从土地利用结构的视角出发，开发了一个新的框架，利用空间计量模型与时空地理加权回归模型(GTWR)、多尺度地理加权回归模型(MGWR)相结合，实现了多尺度、多时空分析，研究并探讨了1998-2021年淮河生态经济带PM2.5浓度与土地利用类型之间的关联及影响机制的时空异质性。[结果](1)1998-2021年淮河生态经济带PM2.5浓度在2013年前后呈现先上升后下降趋势，空间自相关性显著，整体基本保持西北高，西南少的分布格局;(2)土地利用与PM2.5污染密切相关，且存在显著的溢出效应。PM2.5浓度与建设用地、草地、耕地和裸地呈正相关，与林地和水体呈负相关。除草地、耕地外，各地类对PM2.5污染的直接影响效应均大于间接效应。具体来看，建设用地可以显著加剧区域内部与邻域PM2.5污染，而林地与水体则可以削减区域内部与邻域的PM2.5污染，耕地可以削减区域内部的PM2.5污染，但对邻域PM2.5污染具有加重作用;(3)土地利用对PM2.5污染的影响存在明显的时空差异，林地对PM2.5浓度的影响规模最大、耕地其次。在小范围内发现耕地与水体对PM2.5浓度有正影响，其中，林地在全域范围内的影响系数较为平均，而耕地、水体及建设用地在不同地区存在较大差异，以淮河生态经济带东北部以及南部城市最为明显。在2018年淮河生态经济带发展规划提出后，耕地对PM2.5的减弱影响逐渐减少，而林地及水体则在规划提出后对PM2.5的影响作用有略微的削弱、建设用地对PM2.5的正影响有明显加剧。本研究结果为优化土地利用结构和PM2.5的协同治理提供了新思路，并对其他类似地区的可持续发展具有参考意义。