中国PM_2_5污染与社会经济的空间关系及成因_杨昆
- 格式:pdf
- 大小:2.79 MB
- 文档页数:10
燃煤成为此次雾霾中污染物的主要来源之一进入新年的其次周,有气象记录以来的最严峻雾霾持续数日覆盖我国中东部地区。
日前,美国航空航天局发布了中国华北地区卫星图,在雾霾的覆盖下,大地已慢慢失去轮廓。
依据估算,我国是全球pm2.5污染最严峻的区域之一,尤其是京津冀、长三角、珠三角等地区极为严峻。
我国大部分地区的pm2.5年平均浓度超过世界卫生组织健康标准值,在中东部地区,这个数字则远超过我国最新发布的空气质量二级标准。
如此持续、大范围的雾霾天气从何而来?西南高校资源环境学院院长谢德体分析认为,其中一项重要源头就是“以燃煤为主的能源结构”。
中国科学院大气物理所的观测讨论也显示,燃煤成为此次雾霾中污染物的主要来源之一。
以煤为主体的能源供需格局,正成为业界反思的重点。
用煤格局:再权衡再选择火电厂冷却塔升腾而起的水蒸气往往被误认为是空气污染物排放,而更深层的迷茫在于:假如煤炭作为“看家能源”不得不大规模地利用,我们是应当集约地利用(火电厂),还是分散地利用(工业锅炉、民用燃煤)?是在煤炭基地建电厂,还是在能源需求中心建电厂?挥之不去的pm2.5污染,使这些问题的解答更显迫切。
高度依靠煤炭消费,成为导致我国环境污染不断加重的直接因素。
数据显示,2022年,中国煤炭消费34.25亿吨,占一次能源消费总量的68.8%。
而全世界煤炭消费占一次能源消费总量的比重不到30%。
短期内,中国经济进展想要摆脱以煤炭为主的能源消费结构尚不现实。
中国煤炭消耗量占全球的40%,而且仍在以年均5%的速度增长。
同时,电力需求也是主要通过燃煤发电得到满意,而燃煤电站的新建步伐还在连续。
目前,电力行业是我国耗煤“第一大户”,约占全社会耗煤量的50%。
电力行业属于高架源排放,排出的二氧化硫和氮氧化物等污染物,在大气中集中和传输的距离较远,不仅造成酸雨污染,还会引起区域范围的细颗粒物大气污染。
所以,掌握电力行业燃煤的污染将成为重点。
就在一年前,2022年1月,《火电厂大气污染物排放标准》开头实施。
谈中国PM2.5的污染来源及危害谈中国PM2.5的污染来源及危害近年来,中国的PM2.5污染问题日益严重,成为了人们关注的焦点之一。
PM2.5指的是大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,它能够长时间悬浮在空气中,并且可以被人们吸入到肺部,对人体健康和环境造成严重的危害。
本文将重点探讨中国PM2.5的污染来源及其危害。
首先,中国的PM2.5主要来源于工业排放和机动车尾气。
随着中国工业的快速发展,各类工厂和厂区的规模不断扩大,工业废气中的颗粒物大量排放到空气中,成为PM2.5主要的源头之一。
同时,随着汽车保有量的快速增长,机动车尾气排放的PM2.5也得到了极大的增加。
据统计,全国范围内,机动车尾气排放占到了PM2.5的20%以上,成为主要的污染来源之一。
其次,燃煤也是PM2.5污染的重要来源。
由于中国依然依赖煤炭作为主要能源,燃煤引起的大气污染问题凸显。
在煤炭的燃烧过程中,释放出大量的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物,其中包括PM2.5。
尤其是冬季供暖季节,大量的家庭和工业用户启动燃煤锅炉,导致燃煤排放大幅增加,进一步加剧了PM2.5的污染程度。
除此之外,还有一些其他的污染源也会对PM2.5的浓度产生贡献。
例如,工地扬尘、生物质燃烧、焚烧工艺、烟草燃烧等。
这些污染源虽然相对于工业和交通尾气来说贡献较小,但在特定环境和条件下,也会对PM2.5的浓度产生较大影响。
中国PM2.5的污染对人类健康和环境造成了严重的危害。
首先,PM2.5颗粒物具有极强的渗透力,可以进入人体的呼吸系统,导致呼吸道疾病的发生和加重。
一些研究表明,长期接触高浓度的PM2.5会增加慢性阻塞性肺病、哮喘、肺癌等呼吸系统疾病的患病风险。
其次,PM2.5颗粒物中还携带着各种有害物质,如重金属、毒素等,进入人体后会对内脏器官和神经系统造成直接损害。
此外,PM2.5的大量堆积还会影响能见度,对交通、旅游等产生负面影响。
对环境而言,PM2.5的沉积会导致土壤污染、水质污染等,影响生态平衡。
谈中国PM2.5的污染来源及危害谈中国PM2.5的污染来源及危害近年来,随着中国城市化进程的加速和工业化水平的提高,PM2.5污染已经成为中国空气污染的重要组成部分。
PM2.5是指直径小于或等于2.5微米的悬浮颗粒物,其来源众多且复杂,对人类健康和环境造成了严重威胁。
本文将从不同角度深入探讨中国PM2.5的污染来源及危害,并提出应对措施。
一、工业排放是主要来源之一工业排放是中国PM2.5污染的主要来源之一。
工业生产过程中,许多企业会释放大量的污染物,如烟尘、硫化物、氮氧化物等,这些物质在大气中会形成PM2.5。
特别是一些重工业城市,如沿海地区的钢铁、电力和化工行业,其排放量巨大,直接导致了当地的PM2.5水平升高。
此外,农村地区的小型工业和家庭作坊也是重要的污染源。
二、汽车尾气是重要因素随着私家车数量的快速增长,汽车尾气排放成为中国PM2.5污染的重要因素之一。
尤其是在大城市的交通拥堵情况下,车辆长时间停滞在路上会产生大量的尾气污染物。
燃烧汽车燃油产生的一氧化碳、氮氧化物和挥发性有机物等,都会形成PM2.5。
因此,治理车辆尾气排放将对缓解PM2.5污染有重要意义。
三、能源消耗带来的污染大量的能源消耗也是中国PM2.5污染的重要来源之一。
煤炭是中国主要的能源之一,但燃烧煤炭会产生大量的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等有害物质,成为PM2.5的重要组成部分。
此外,工业和个人使用化石燃料也会释放出大量的污染物,如石油和天然气的燃烧排放的有害物质,进一步加重了PM2.5的污染程度。
四、农业活动造成的间接排放农业活动也是PM2.5污染的重要间接来源。
农业生产中,使用农药和化肥会导致土壤和水源的污染,进而影响空气质量。
农作物的残渣在农田中焚烧和垃圾堆填也会产生大量的有害气体和颗粒物。
此外,禽畜养殖行业也会释放氨气和甲烷,这些气体在大气中与其他污染物相互反应形成PM2.5。
PM2.5污染对人类和环境造成了严重威胁。
PM_(2.5)污染对公共健康和社会经济的影响研究粗放式的经济发展方式给我国带来了严重的空气污染。
以PM<sub>2.5</sub>为主的雾霾席卷全国,成为我国当前面临的最严重的空气污染物。
我国PM<sub>2.5</sub>污染与排放存在一定程度的空间错位,即污染与排放存在空间不匹配现象。
由于PM<sub>2.5</sub>污染的易扩散性,因此需要从空间经济学的角度构建模型来分析其对公共健康的影响。
PM<sub>2.5</sub>浓度过高会直接导致居民发生各类疾病甚至早逝,造成严重的直接公共经济损失。
然而,PM<sub>2.5</sub>污染不仅会对公共健康产生影响,其对农业、工业、交通运输业等部门的间接影响也不容忽视。
基于我国当前面临的严峻的PM<sub>2.5</sub>污染形势,本文在梳理国内外文献的基础上,运用可持续发展、环境经济学、健康经济学和运筹学等学科的理论以及支付意愿法、空间分离分析法、空间自相关分析法、空间计量模型和环境CGE模型等研究方法和模型,分析我国PM<sub>2.5</sub>污染现状成因、主要来源及其空间效应,探讨影响公共健康变动的多种因素,分析我国PM<sub>2.5</sub>所导致的直接公共健康影响和间接社会经济影响以及在控制PM<sub>2.5</sub>污染的情境下我国可获得的经济效益,最终提出本文的研究结论和相关政策建议。
本文的主要研究工作与创新点如下:1.分析我国当前面临的PM<sub>2.5</sub>污染形势,探讨我国污染的成因来源以及发达国家的历史经验。
我国的PM<sub>2.5</sub>污染有明显的区域差异,以京津冀为核心的华北地区PM<sub>2.5</sub>污染尤为严重。
收稿日期:1999-08-16作者简介:王玮(1962-),男,北京市人,副研究员,博士后.中国PM 215污染状况和污染特征的研究王 玮,汤大钢,刘红杰,岳 欣,潘 志,丁 焰(中国环境科学研究院,北京 100012)摘要:近10余年来在中国的城市地区和清洁地区进行了PM 215的采集和分析,其中包括PM 215的质量浓度、离子和元素成分、酸度和酸化缓冲能力以及来源解析,研究结果表明,中国大部分地区PM 215的污染较重,不论是质量浓度,还是各种主要成分浓度,在T SP 和PM 10中都占有很高的比重,而PM 215的酸度也远远高于TSP 和PM 10,特别是近年来PM 215污染还有相对加剧的趋势。
关键词:大气污染;大气气溶胶;PM 215;酸性降水中图分类号:X513 文献标识码:A 文章编号:1001-6929(2000)01-0001-05Research on Corren t Pollu tion Sataus and PollutionCharacteristics of PM 215in Chin aWANG Wei,TANG Da -gang,LIU Hong -jie,YUE Xin,PAN Zhi,DING Yan(Chinese Research A cademy of Environment al Sciences,Beijing 100012)Abstract:Sampling and analysis of PM 215have been carried out in municipal areas and clean areas in China during the past fifteen years,including mass density of PM 215,compositions of ions and elements,acidity and buffer ability of acidit y tog et her with source ap -po rtionment.Research showed t hat PM 215pollution is serious in most areas in China and the acidity of PM 215is much higher than that of T SP and PM 10.M oreover,t here is a trend that the PM 215pollution is intensifying in recent years.Key words:atmospheric pollution;atmospheric aerosol;PM 215;acidic precipitation大气气溶胶和气态大气污染物是大气污染的两大基本要素。
国内空气PM2.5的污染现状与优化途径分析作者:王稚真倪佳慧来源:《环境与发展》2020年第04期摘要:经济发展不应以牺牲环境为代价。
目前存在的环境污染中,以PM2.5污染最为严重,对城市居民出行及生命健康造成威胁,本文对空气中PM2.5污染现状进行分析,并突出对应优化途径,旨在为进一步改善空气PM2.5现状奠定坚实基础。
关键词:空气;PM2.5;污染现状;优化途径;协同控制中图分类号:X831 文献标识码:A 文章编号:2095-672X(2020)04-00-02DOI:10.16647/15-1369/X.2020.04.039Abstract:Economic development should not be at the expense of the environment.At present,PM2.5 pollution is the most serious among the existing environmental pollution, which poses a threat to the travel and life and health of urban residents. This paper analyzes the current situation of PM2.5 pollution in the air, and highlights the corresponding optimization approaches, in order to lay a solid foundation for further improving the current situation of PM2.5 in the air.Key words:Air; PM2.5;Pollution status;Optimization approach;Collaborative control自改革開放以来我国经济迅猛发展,经济发展也导致一系列环境问题接踵而来。
长三角雾霾污染的时空演变及影响因素作者:宁自军隗斌贤刘晓红来源:《治理研究》2020年第01期摘要:本文运用Theil指数、莫兰指数、Kendall系数和空间计量模型等方法,对长三角都市圈城市群2014-2017年PM2.5的时空格局演变与影响因素进行了实证分析后发现,长三角区域空气质量持续得以改善,但呈现“北高南低”“冬高夏低”的时空差异特征,地区差异呈缩小态势,区域PM2.5污染呈现明显的“U”型曲线。
同时大气污染季节变动呈高度一致性,在空间分布上具有显著的正自相关关系,各城市雾霾污染的空间分布具有邻域之间的空间关联结构。
由于区域雾霾污染呈现多种污染源耦合构成的复合污染态势,并且区域内各省市具有地方性污染特征,加上雾霾污染治理中不同利益主体的不同利益诉求,这就要求针对污染源种类制定精细化的雾霾防治政策,实现地方性法规与国家法规政策的互补,并基于合作博弈选择逻辑从整个社会的利益出发,使治理法规政策体现制度性、公平性和合理性。
关键词:大气污染;时空演变;影响因素;地方治理中图分类号:C916文献标志码:A文章编号:1007-9092(2020)01-0082-011一、引言以江、浙、沪为核心的长三角地方经过40多年的高速发展,现已成为中国经济总量最大、最具活力的都市经济圈。
随着工业化、城市化和长三角一体化的深入推进,长三角地区因二氧化硫、烟粉尘、碳氧化物等污染物的过度排放而导致大气环境质量下降已成為制约区域经济发展的瓶颈,并严重影响人们的健康和生活。
党的十八大以来,习近平总书记多次就大气污染防治工作作出重要指示,2013年9月国务院发布《大气污染防治行动计划》,长三角地区两省一市将大气污染防治列入重点民生工程,加快了雾霾治理的法规建设,通过科技支撑和管理创新等系列措施推动区域雾霾治理的工作,区域空气质量整体持续改善。
2018年长三角地区PM2.5年均浓度较2013年下降39%,但区域大气环境形势依然严峻,冬季频繁发生的重雾霾天气特别是对人类健康的影响已成为群众最关心的突出环境问题。
《雾霾的成因和治理》篇一雾霾的成因与治理一、引言近年来,雾霾现象逐渐成为我国众多城市面临的重要环境问题。
它不仅严重影响了人们的日常生活和健康,也敲响了环境保护的警钟。
本文将探讨雾霾的成因、其对人类生活的危害,以及治理雾霾的有效措施。
二、雾霾的成因雾霾主要由大气中的细颗粒物(PM2.5和PM10)组成,这些颗粒物主要来源于工业生产、汽车尾气、建筑扬尘、生活垃圾等。
具体成因如下:1. 工业排放:工业生产过程中产生的废气,如燃煤、燃油等产生的二氧化硫、氮氧化物等,是雾霾的主要来源之一。
2. 汽车尾气:随着汽车保有量的不断增加,汽车尾气排放的颗粒物也越来越多,对雾霾的形成起到了推波助澜的作用。
3. 建筑扬尘:建筑施工过程中产生的扬尘,以及道路清洁时产生的二次扬尘,也是雾霾的重要来源。
4. 生活垃圾:部分生活垃圾未经妥善处理,随意焚烧或填埋,产生的烟尘和有害气体也是雾霾的成因之一。
三、雾霾对人类生活的危害雾霾对人类生活的危害是多方面的,主要表现在以下几个方面:1. 呼吸系统疾病:雾霾中的细颗粒物能直接进入人体呼吸道,引发支气管炎、哮喘等疾病。
2. 心血管疾病:长期暴露在雾霾环境中,会增加患心血管疾病的风险。
3. 交通安全:雾霾天气能见度低,影响交通安全,增加交通事故发生的概率。
4. 心理影响:雾霾天气使人感到压抑、烦躁,影响人们的心理健康。
四、治理雾霾的有效措施针对雾霾问题,我们需要从多个方面入手,采取综合措施进行治理:1. 调整能源结构:减少煤炭等传统能源的使用,增加清洁能源的比重,如风能、太阳能等。
2. 工业污染治理:加强工业排放的监管,对排放不达标的企业进行整改或关闭。
3. 汽车尾气治理:推广新能源汽车,限制高排放车辆的行驶,加强车辆尾气排放的检测与治理。
4. 城市绿化:增加城市绿化面积,种植能够吸收颗粒物的植物,减少扬尘。
5. 生活垃圾处理:加强生活垃圾的处理与回收,禁止随意焚烧或填埋。
6. 法律法规建设:制定和完善相关法律法规,加大对环境污染行为的处罚力度,提高违法成本。
乌鲁木齐市冬季PM2.5重污染特征及其社会经济影响因素闫文琪;吕爱华;张克潭;张裕芬;冯银厂;王娇【期刊名称】《南开大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2013(046)006【摘要】分析了社会经济因素对乌鲁木齐市冬季PM2.5重污染的影响,并选取国内其他城市进行比较研究.结果表明,乌鲁木齐市的城市发展规模、产业发展模式给环境空气质量尤其是PM2.5浓度的持续改善带来巨大压力:(1)人口规模持续增长,空间分布不合理;(2)中心城区机动车数量和密度不断增加,交通拥堵问题严重;(3)经济增长快速,但产业发展模式有待优化;(4)单位GDP能耗大,能源利用效率亟待提高.城市社会经济发展对大气环境质量有着根本的影响,根据大气环境承载力去定位和规划城市发展的方向和规模,是从源头上解决冬季PM2.5重污染问题的关键途径.【总页数】7页(P20-26)【作者】闫文琪;吕爱华;张克潭;张裕芬;冯银厂;王娇【作者单位】南开大学环境科学与工程学院,国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室,天津300071;乌鲁木齐市环境监测中心站,新疆乌鲁木齐830000;乌鲁木齐市环境监测中心站,新疆乌鲁木齐830000;南开大学环境科学与工程学院,国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室,天津300071;南开大学环境科学与工程学院,国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室,天津300071;南开大学环境科学与工程学院,国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室,天津300071【正文语种】中文【中图分类】X51【相关文献】1.乌鲁木齐市重污染期间PM2.5污染特征与来源解析 [J], 王敬;毕晓辉;冯银厂;张裕芬;吴建会;吕爱华2.西安市冬季重污染天PM2.5高分辨率及其中碳气溶胶污染特征分析 [J], 钱婧;韩婧;阮幸3.冬季PM2.5中含碳气溶胶的污染特征——长江三角洲地区一次区域重污染过程分析 [J], 沙丹丹;王红磊;朱彬;林旭;郭婷;施双双;蒋琳;李月娥4.乌鲁木齐市冬季重污染天气下 PM2.5中重金属污染特征及来源解析 [J], 纪元;康宏;李刚5.北京4个功能区春冬季大气重污染期间PM10和PM2.5化学污染特征及影响因素分析 [J], 刘艳菊;杨峥;刘庆阳;亓学奎;张婷婷;王欣欣;朱明淏因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
我国大气污染的成因与防治随着我国经济的快速发展,大气污染问题逐渐突显出来,对人类健康和环境造成了巨大的威胁。
本文将探讨我国大气污染的成因以及相关的防治措施。
一、成因分析1. 工业排放工业化进程中产生的大量尾气和工业废气是我国大气污染的主要原因之一。
工业企业通常使用煤炭、石油等化石燃料进行生产,排放出二氧化硫、氮氧化物等大量有害物质,导致空气质量下降。
2. 交通排放随着汽车数量的急剧增加,尾气排放成为严重的大气污染源。
汽车尾气中的一氧化碳、可吸入颗粒物等对人体健康有害,同时也对环境造成了极大的破坏。
3. 农业活动农业活动中使用的化肥、农药等化学品的使用和大量畜禽养殖导致了农业源的大气污染。
化肥中所含的氮、磷等元素如果不合理使用,会导致氮氧化物和细颗粒物的排放增加,加剧了大气污染问题。
4. 生活方式大量的生活废弃物、垃圾的随意焚烧和不合理的垃圾处理方式也造成了我国大气污染的一大成因。
焚烧废弃物产生的有毒气体和颗粒物对空气质量产生了严重影响。
二、防治措施为了减少大气污染对人体健康和环境造成的威胁,我国已经采取了一系列的防治措施。
1. 环保法律法规的制定和落实我国出台了一系列的环境保护法律法规,对大气污染进行了严格的限制和管理。
例如,实施了VOCs挥发性有机物排放控制标准和大气污染防治法等,以加强对工业、交通和农业等领域的污染管控。
2. 提升工业排放标准我国鼓励工业企业提升自身的环保设施,减少废气排放。
通过技术改造和设备升级,降低工业废气中污染物的排放浓度,达到减少大气污染的目标。
3. 推广清洁能源发展清洁能源是减少大气污染的关键措施之一。
我国加大了对可再生能源的投入力度,推广使用风能、太阳能等清洁能源,减少对化石燃料的使用,从根源上减少大气污染的产生。
4. 强化交通管理加强对汽车尾气排放的管理是减少大气污染的重要途径。
我国已经实施了车辆尾气排放标准,并推动发展新能源汽车,减少传统燃油车的使用,从而降低汽车尾气对大气环境的污染。
地理研究GEOGRAPHICAL RESEARCH 第35卷第6期2016年6月V ol.35,No.6June,2016中国PM 2.5污染与社会经济的空间关系及成因杨昆,杨玉莲,朱彦辉,李岑,孟超(1.云南师范大学信息学院,昆明650500;2.西部资源环境地理信息技术教育部工程研究中心,昆明650500)摘要:中国高能耗的经济增长模式和不生态的城镇化模式是PM 2.5污染的主要诱因,为了弄清PM 2.5的本质,着重研究PM 2.5污染的产出机理与模型。
首先用逐步回归分析法,确定对PM 2.5影响较大的变量,再对PM 2.5及其相关变量进行空间相关分析,在GIS 技术与空间统计学的支持下,建立中国区域性细颗粒物空气污染评估模型。
结果表明:中国PM 2.5污染具有东高西低的区域差异特点,这与中国人口分布密度特征曲线(胡焕庸线)所划分出的人口空间分布特点相一致。
考虑了空间效应影响的模型拟合度(R 2=0.71)优于传统统计模型(R 2=0.62)。
PM 2.5与总人口、人均汽车保有量的平方、第二产值比例的平方成正比,与森林覆盖率的平方成反比,其中对PM 2.5贡献率最大的是人均汽车保有量。
关键词:PM 2.5;社会经济;空间分布;空间统计;GISDOI:10.11821/dlyj2016060051引言虽然中国政府一再强调转变经济发展方式,提高经济增长质量,但在客观上,由于资源、能源、科学技术水平的约束,中国经济增长依然以粗放式增长为主。
这种方式限制了中国经济持续健康发展,导致了各种环境问题,环境污染及破坏所引发的国内国际冲突也逐渐增多[1]。
2010年11月,美国驻北京大使馆在推特上发表PM 2.5监测数据,超过了500μg/m 3,网友戏称为“机器爆表”,虽然数据只在小范围内传播,但各种社交网络平台还是让PM 2.5爆红[2,3],民众对身处的环境感到恐慌。
这些事情的发生也引发了中国环境政策的深刻改革。
2011年9月,环境保护部在发布的《环境空气PM 10和PM 2.5的测定重量法》[4]中首次对PM 2.5的测定进行了规范,但在修订的《环境空气质量标准》中,并没有将PM 2.被纳入强制性监测指标。
2012年2月,环境保护部在发布的《环境空气质量标准》(GB3095-2012)[5]中依照世界卫生组织建议的最宽松的过渡期标准,增设了PM 2.5的浓度限值,即年平均浓度限值大于等于35µg/m 3,24h 平均浓度限值大于等于75µg/m 3。
这项规定于2016年1月1日开始实行。
PM 2.5表面能够吸附许多有毒有害物质[6],由于它的颗粒直径小于或等于2.5µm ,容易被人吸入,如果人长期暴露在含有PM 2.5的空气中会增加健康风险[7,8],如肺癌、心血管疾病、其他呼吸道疾病等。
PM 2.5还能远距离传输,长时间停留在大气中,从而使大气能见度降低[9],因而对人们的生产和生活容易造成不利影响。
所以对PM 2.5的研究和治理刻收稿日期:2016-01-09;修订日期:2016-04-20基金项目:国家科技支撑计划项目(2013BAJ07B00);云南科技计划项目(2012CA024);高等学校博士学科点专项科研基金项目(20115314110005)作者简介:杨昆(1963-),男,云南曲靖人,教授,博士生导师,研究方向为地理信息系统。
E-mail:kmdcynu@1051-1060页网络出版时间:2016-06-20 11:08:06网络出版地址:/kcms/detail/11.1848.P.20160620.1108.010.html地理研究35卷1052不容缓。
自20世纪80年代起,美国和一些欧洲国家开展了大规模的PM2.5研究[10]。
而中国对PM2.5的研究起步较晚,研究主要包括PM2.5的监测方法[11]、观测站网建设发展[12]及利用监测得到的PM2.5数据与气象因素进行定性、定量分析[13]以及对人体健康影响的分析[14,15]。
目前对PM2.5值的估算方法可分为四种:①利用遥感技术从大气环境遥感影像数据反演大气气溶胶厚度(AOD)[16,17],进而估算PM2.5浓度;②根据监测点的数据进行空间插值[18];③回归模型[19];④混合模型[20]。
对PM2.5的研究尺度也逐渐从小尺度转向大中尺度,但都缺乏从本质上来研究PM2.5污染的产出机理与评估模型。
本文认为,PM2.5污染本质上与能源结构、产业结构、生态结构及城镇化进程有关。
研究表明,由煤炭、石油及其他矿物燃烧产生的废气,及机动车尾气是PM2.5一次细颗粒和二次细颗粒的主要来源,且后者是PM2.5升高的最主要原因[21,22]。
中国处于工业化、城镇化的快速发展时期,机动车保有量、能源消耗量也随之增加,如果不对PM2.5污染进行治理与预防,必然导致PM2.5污染的进一步加剧。
中国特殊的地理条件决定了人口分布的总体特征是东多西少,人口的聚集为PM2.5污染的加剧提供了可能性。
2010年9月,美国国家航空航天局(NASA)公布了由两位加拿大科学家利用卫星测量和计算机模拟信息制作的2001-2006年全球PM2.5污染分布图[23],反映出中国PM2.5污染严重的地区正好是经济发达和人口稠密的东部地区。
位置会产生两类空间效应:空间异质性和空间依赖。
空间异质性,即空间差异,不同空间位置上的事物和现象具有不同的特点。
空间依赖是事物和现象在空间上相互依赖、相互制约和相互作用,不仅意味着空间上的观测值缺乏独立性,空间相关的强度及模式由绝对位置(格局)和相对位置(距离)共同决定[24]。
PM2.5是一个区域性很强的问题,即空间依赖性。
某地区的PM2.5既有本地排放的,也有异地飘来的。
空间效应的存在违背了传统的统计理论基于在独立观测值的假定,因此对于表现出空间效应(特征)问题的识别估计应采用空间统计学来研究。
空间统计研究起步于20世纪70年代,其核心就是认识与地理位置相关的数据间的空间依赖、空间关联等关系,通过空间位置建立数据间的统计关系[25]。
目前基于空间位置的统计已经广泛运用于社会经济领域以探索它们的分布规律[26-29],本文也可运用空间统计来研究全中国和多个城市PM2.5的空间分布规律及成因。
基于以上分析,结合GIS技术、空间统计学,从PM2.5污染形成的根本驱动因子出发,建立中国区域细颗粒物空气污染评估模型,进而为PM2.5控制策略提供依据。
2数据来源与研究方法2.1数据来源PM2.5实时监测数据的获取是本研究的核心,从全国城市空气质量实时发布平台[30]获得2013年的PM2.5实时监测数据,454个监测点,共71个城市。
根据PM2.5形成的本质,选取总人口、国内生产总值、第二产值比例、人均汽车保有量、煤炭消耗量、人均GDP、城镇人口比例、城市建成区面积、森林覆盖率、建成区绿化覆盖率10个指标,这些数据均来自2014年中国统计年鉴[31]。
2.2空间相关分析1969年Tober提出地理学第一定律,即任何事物都是空间相关的,距离近的事物空间相关性大。
空间相关性分析包括全局空间自相关分析和局部空间自相关分析。
全局空间自相关分析主要分析空间数据的整体分布特征,一般用Moran's I指数、Geary's指数、5期杨昆等:中国PM2.5污染与社会经济的空间关系及成因General G测量;局部空间相关分析主要用来探测局域子系统的空间集聚区、异常值等,常用Moran散点图、LISA、G统计量来测度。
选用General G和局域G统计量来进行PM2.5及影响因素的空间相关分析,其值可通过ArcGIS10软件计算获得。
2.3空间回归模型传统的统计模型是基于数据独立、均匀分布假设的前提下建立的,空间相关性的存在违背了这一原则。
因此,在进行空间相关性分析后,如果表明空间效应发挥了作用,那么必须将其考虑到模型的建立中。
空间回归模型是在传统的计量模型基础上考虑空间效应建立的模型,有空间滞后模型(Spatial Lag Model,SLM),可用来探讨变量在一地区是否有扩散现象;空间误差模型(Spatial Error Model,SEM)可用来度量邻近地区因变量的误差冲击对本地区观察值的影响程度。
Anselin给出了其通用形式[32]:y=ρW1y+Xβ+ξξ=λW2ξ+ε(1)ε~N()0,σ2Ιn式中:y为PM2.5;W1y、W2为空间权重矩阵;ρ为W1y的参数;X为影响PM2.5的变量;ε为随机项误差;λ为自回归参数。
选择相邻性方法确定空间权重矩阵,即:Wij =ìíî0,区域i和区域j不相邻1,区域i和区域j相邻(2)当ρ=0和λ=0时,式(1)变为一般的线性回归模型(OLS):y=Xβ+ε(3)当λ=0时,式(1)变为空间滞后模型(SLM):y=ρW1y+Xβ+ε(4)当ρ=0,式(1)变为空间误差模型(SEM):y=Xβ+λW2u+ε(5)为确定SLM和SEM哪个模型更适合模拟PM2.5,需要根据最小二乘法(Ordinary Least Squares,OLS)估计结果的拉格朗日乘数(Lagrange Mulitplier)形式LMERR、LMLAG及其稳健(robust)的R-LMERR、R-LMLAG。
Anselin等提出判别准则:如果LMLAG比LMERR在统计上显著,R-LMAG显著而R-LMERR不显著,则选用SLM模型;如LMERR比LMLAG在统计上显著,且R-LMERR显著而R-LMAG不显著,则选用SEM模型。
3结果分析3.1PM2.5年均浓度空间分布及各变量相关性分析计算每个监测点的年平均值后,利用AcrGIS10软件对监测点做反距离权重内插,得到全国PM2.5的年均浓度表面图(图1)。
因搜集到的社会经济数据指标是按省级行政区统计的,而全国PM2.5的年均浓度表面图不具有行政区划意义。
为了便于PM2.5与社会经济数据因素的分析,利用ArcGIS10软件将全国PM2.5的年均浓度空间分布图转为矢量图,再将此图与中国行政区划矢量图进行叠加操作中的标识(Identity)分析,得到各省的PM2.5年均浓度值。
根据中国环保网的空气质量检测标准,24h的PM2.5平均值标准值分级如下:0~35µg/m3为优,35~75µ/m3为良,75~115µg/m3为轻度污染,115~150µg/m3为中度污染,150~250µg/m3为重度污染,250µg/m3以上为严重污染(图2)。
1053地理研究35卷世界卫生组织表示,PM 2.5年平均浓度超过10µg/m 3就会对人体造成伤害,而中国所有省份的PM 2.5年平均浓度都大于该值。