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目前，世界正在经历着快速的城市化、工业化和全球化。全球变化的速度、范围和深度正在从局地、区域和全球等不同尺度直接影响人类赖以生存的生态系统。人类活动导致的大气总悬浮颗粒物污染和城市热岛效应已经成为全球发展所面临的共同挑战，已对城市生态环境造成了巨大的压力，是当前受到关注的2个重大科学问题。实现城市可持续发展的关键是依据生态学原理，对环境、经济、政策、社会、文化等因素之间的相互作用关系进行生态学的辨识、规划和管理。
为了有效地控制广州市大气污染物，达到综合治理的目的，研究分析大气中各种主要污染物浓度的变化规律以及与气象因子之间的关系，将是解决这一问题的重要前提。本文利用广州市大气环境地面自动监测系统监测的多年数据和广州气象卫星地面站观测的多年地面气温资料及在5个代表性的功能区现场采样的数据，进行数理统计分析研究，得到了广州市大气中主要污染物TSP和城市热岛及气象因子之间的一些规律。对这些规律的辩识将推动人类对城市生态系统复杂性的理解，为解决广州市可持续发展领域中急待解决的环境问题提供科学基础。主要结果如下：
1.广州市大气以TSP作为首要污染物出现的概率最高，占62％，其次为SO2(12.3％)和NOx(6.4％)。TSP的浓度呈现逐年下降的趋势，但是仍然比美国、香港和欧盟国家的要高。大气污染指数API月平均值与气温和降雨量有显著的负相关性，相关系数分别为0.897和0.845。2000年到2005年的6年时间里，广州市大气污染指数API值低于内地城市的北京、天津、南京、杭州、苏州和上海，高于深圳、珠海和汕头。交通污染和工业污染已经成为广州市大气污染的主要来源之一。
2.1959年-2005年以来，广州市的城市热岛有逐年增强的趋势，特别是自20世纪80年代以来城市热岛效应尤其明显，呈线性增长的趋势(线性相关系数为0.933)。70年代、80年代、90年代和2000年-2005年的平均城市热岛强度值分别比前十年上升0.40℃、0.43℃、0.57℃、0.65℃和0.79℃。城市热岛的月份变化与广州市的大气背景特别是降雨有直接的关系，在雨季期间(4月-9月)，热岛强度值比较低，热岛强度月平均值与月平均降雨量呈现极为显著的负相关性(相关系数达到0.779)。城市热岛的日变化中以08:00的增幅最高，其次为02:00时。其中，每天最低温度的热岛强度值也呈现稳定增长的趋势，显示出全球气温升高及广州市城市化进程对市区气温已经产生了深刻的影响。本研究还显示，广州市大气TSP的浓度与城市热岛强度有极为显著的负相关关系(相关系数为0.653)。
3.广州市四个代表性功能区，即交通繁忙区、商业区、工业区、社区、郊区的大气TSP水平及与城市热岛及其它气象因素关系的研究结果表明，各功能区大气TSP浓度以工业区最高，日平均浓度为0.2734mg/m3，依次分别为交通繁忙区(0.2071 mg/m3)，商业区(0.1798 mg/m3)，中大社区(0.1554mg/m3)。多重比较的结果表明，工业区大气TSP日平均值极显著地高于商业区、中大社区和对照点郊区，显著高于交通繁忙。天河立交采样点TSP浓度也显著高于郊区采样点。作为背景点的郊区日平均TSP浓度为0.1416mg/m3。
4.在各功能区区域内，大气TSP浓度与温度呈现显著的负相关性，相关系数为0.176。除了工业区的广钢采样点大气TSP浓度与UHI强度之间存在极其显著的正相关以外，其它功能区TSP与UHI强度之间并不存在明显的相关性。各功能区大气TSP浓度与UHI强度总体上呈现出正相关的趋势。各功能区风速很小、风向不定、通风不良、静风频率大是造成广州市大气TSP污染和加深城市热岛危害的重要原因。
5.不同功能区大气TSP浓度与城市热岛之间的相关性不一致，说明广州市区域大气TSP与城市热岛的关系容易受到其它因素的干扰，如城市区域气候、城市地形地貌、街道布局、城市管理水平及环境治理的力度等诸多因素的影响与制约。在较小尺度上，观测到的大气总悬浮颗粒物与城市热岛的规律，在较大尺度上不一定有效，需要验证与修正，因为不同尺度上，与大气总悬浮颗粒物、城市热岛现象相联系的生态环境问题差异很大，这正是生态复杂性之所在。
6.市区大气TSP中的重金属镉和铅含量明显高于郊区的。镉/铅日平均值(ng/m3)按照大小顺序依次为：工业区(9327.82/6243.25)>商业区(590.25/631.41)>交通繁忙区(238.84/624.08)>中大社区(260.76/425.36)>郊区(68.03/206.71)。广州市各功能区大气镉与铅的污染比较严重，特别是工业区大气TSP中镉污染程度十分严重。
广州市如同世界上的其它许多大城市一样，正面临着城市环境保护和环境修复与治理的巨大压力。因此，必须强化城市环境综合治理的力度、提倡城市地区志愿项目的社区参与。显然，要将广州市建设成为一个绿色环保的生态城市、一个宜住的城市，大气TSP污染的治理、UHI危害的缓解还有很长的一段路要走。