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中国由于缺乏PM2.5浓度的长期观测，对PM2.5的人群暴露和健康效应的研究较为困难。另外，基于站点的地基观测很难捕捉在城市区域内复杂下垫面的污染物的空间分布。基于卫星观测的气溶胶光学厚度（AOD）反演地面PM2.5浓度提供一种新型的方法来反演和重构当前和历史长期的高时空分辨率的PM2.5浓度。NASA的两颗卫星（Terra和Aqua）上搭载的MODIS仪器对地球进行长期观测并提供10公里分辨率（从2014年开始提供3公里分辨率）的AOD产品。为了更好的描述污染物在城市区域内的空间分布，我们利用MODIS观测的光谱数据，根据暗背景算法反演了中国1公里分辨率的AOD数据。AOD和PM2.5的关系受到气溶胶垂直分布，吸湿增长和消光效率的影响。我们提出一种基于地基观测数据（能见度和相对湿度）的AODPM2.5模型反演了从2001年到目前为止中国1公里分辨率的PM2.5浓度。与地基观测的年均PM2.5的比较验证中，相关系数在0.8以上。分析长期的高分辨率的卫星PM2.5数据发现，珠三角地区PM2.5在2004年后开始逐渐下降，这个趋势与有限的地基观测得到的趋势一致。分析珠三角地区人群对PM2.5的暴露水平发现，由于人口密度和污染物的空间分布的正相关，若使用污染物浓度的空间平均代替一个区域内的人口对污染物的暴露水平可能会导致极大的低估。分析珠三角地区PM2.5产生的健康效应发现，对PM2.5的长期暴露会产生每年高达约45,000人的额外死亡和3,174亿人民币的经济损失。