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答李竞老师:一篇Plos One 上有关PM2.5 的文章的探讨

已有 4971 次阅读 2013-2-7 03:28 |个人分类:科研笔记|系统分类:观点评述| 李竞

李竞老师认为:

文章《Estimation of Citywide Air Pollution in Beijing(http://www.plosone.org/article/info%3adoi%2f10.1371%2fjournal.pone.0053400)的讨论方式有硬伤,主要是其用美国大使馆的一个地方的PM2.5结果来对北京的整体结果说事,然后又结合北京PM10的各监测点数据来说PM2.5的事,而且还采用了线性模型。这是非常不严谨的。

我的观点如下:

在北京当时的国内政府机构没有PM2.5监测的情况下,根据PM10来讨论PM2.5,并与美国使馆的单点结果对照,在信息缺乏的情况下,是一件很有意义的事情。用线性预测模型,当然不理想,但是是不得已而为之的办法;文章最后也证明了预测结果与美国大使馆的单点结果,相关度在0.8左右,说明这个方法是有效的。

我的观点论证:

a.线性模型的前提:

首先看线性模型的前提,要讨论两个问题:(1)单点PM2.5测试结果与整个北京市的PM2.5是否一致?(2PM10与PM2.5是否高度相关,即PM10PM2.5结果一致?

关于问题(1),其实后来蒋大和老师的结果提供了直观结果:结果表明一致性相当强,如下:

 

从图可以看出,除了个别地方的变化,大部分观测点数据一致。这也是容易理解的:因为北京地处平原,灰霾容易扩散。(图见http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=609047&do=blog&id=627097

关于问题(2),要复杂些,因为PM2.5对应的粒子的空气动力学性能和PM10有较大差异。但是,如果风速较低,给予时间让悬浮物充分扩散,二者在空间的分布大约也有充分的一致性。

wikipedia词条Aerosolhttp://en.wikipedia.org/wiki/Aerosol可知:

在风速较低情况下,空气动力特性的分类是使用Knudsen numberhttp://en.wikipedia.org/wiki/Knudsen_number)来划分的:

                 Kn=λ/L    

其中L是指粒子的半径,而λ是指大气气体分子的平均自由程。容易查知在1个大气压情况,一般温度下,大气分子平均自由程大约是68nm,所以我们所讨论的PM10Kn都是Kn<<1的情况下,而PM2.5的很大部分颗粒也满足Kn<<1的情况。所以PM2.5PM10之间的动力学行为有高度的相似性。

加之北京地势平坦,更是利于悬浮物充分扩散,也就进一步提高了PM2.5PM10分布的一致性。

综上而论,我认为Estimation of Citywide Air Pollution in Beijing》一文采用线性模型是有充分道理的,是实际情况的一级近似,也是良好的近似。

b. Estimation of Citywide Air Pollution in Beijing》的结论论证

为了说明模型的合理性,作者给出了各个PM10的观测点和美使馆的PM2.5原始数据之间的相关系数,其变化范围为在0.690.81之间,应该说有很高的相关性。当然文章还给了些佐证,但是都不如这个证据有说服力。

至于关于美使馆所测比北京市实际的PM2.5的平均值偏高的结论,我只能说,有可能。

至于文章的其他结论和讨论,并非完全学术,我不加评论。



https://blog.sciencenet.cn/blog-731678-660146.html

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