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[提要]以2010-2017年江西省各城市PM10數據為基礎,對江西省霧霾污染時空演化特征進行研究,具體包括對PM10的年變化特征、季度變化特征與月均變化特征進行分析,并根據2018年12月的PM10數據進行日變化分析,在此基礎上,對江西省城市霧霾污染的社會經濟影響因素進行分析。結果表明,近年來江西省雖采取了一系列措施控制霧霾污染,并取得一定成效,但仍需進一步加大霧霾污染的控制及治理力度,從而促使江西省空氣環境質量更加符合生態文明試驗區的標準。
[關鍵詞]江西省;霧霾污染;時空演化;社會經濟;影響因素
一、研究背景
江西省作為長江經濟帶的重要組成部分,于2017年正式實施《國家生態文明試驗區(江西)實施方案》,將江西省定位為生態環境保護管理制度創新區[1]。據《江西省環境狀況公報》顯示,2016年江西省5個城市PM10年均值數據超過國家二級標準(70ug/m3)[2],全省年均值為72ug/m3,與上年相比上升4ug/m3。PM10是空氣動力學中直徑小于等于10微米的顆粒物,因其對大氣質量的不利影響,PM10成為研究霧霾污染的重要指標[3]。因此,研究江西省城市PM10濃度的時間動態規律、空間格局分布及其社會經濟影響因素對于霧霾污染治理具有重要理論和實踐意義。本文基于2010-2017年的江西省環境狀況公報與江西省11個城市環境月報,研究江西省PM10濃度的時空變化規律與分布特征,從而為江西省霧霾污染的聯防聯控措施提供支撐,以期為城鎮化、工業化的合理規劃提供科學依據。
二、江西省城市霧霾污染時空分布特征
(一)年均變化特征江西省各城市2010-2017年PM10年含量分布如圖1所示。由圖1可知,江西省2010-2017年PM10年含量在56-116ug/m3之間,總體趨勢呈波動狀,南昌、萍鄉、九江、新余、宜春、贛州、上饒、吉安八個城市PM10年均濃度均超過國家二級標準(70ug/m3)[2],其中最大值為116ug/m3,出現在2013年的南昌市;最小值56ug/m3,為2015年的宜春市。從各城市PM10年含量發展趨勢來看,近幾年中,南昌、景德鎮、九江、鷹潭各市的PM10含量呈下降趨勢,其中南昌市在2013年達到最高值后急劇下降,其他城市均呈穩步的緩慢降低趨勢,即霧霾污染有所改善;新余、贛州、上饒、吉安等市在短暫的下降之后又呈現上升趨勢,萍鄉、撫州、宜春呈現不規則波動變化趨勢。作為江西省省會,南昌市PM10年含量在2013年達到全省近8年PM10含量最高值后陡然下降,這與南昌市2013-2014年進行經濟轉型有較大關聯。南昌市實行重大項目加快經濟轉型,且在2014年江西省落實“大氣污染防治行動計劃實施細則”,南昌市作為省會積極響應,推動產業轉型,同時加大大氣污染治理力度,使南昌市2014年PM10年含量大幅下降。鷹潭市的PM10年含量總體上處于全省最低,聯系鷹潭市的經濟發展來分析,其礦產資源不豐富,化工、冶金等的重工業產業較少,工業增長速度較慢,從源頭上控制了PM10污染,因此鷹潭市PM10污染與其他城市相比更輕,空氣質量較好。
(二)季均變化特征江西省為亞熱帶濕潤氣候,四季分明,根據氣象條件來劃分,江西省春季為3-5月,夏季為6-8月,秋季為9-11月,冬季為12月-次年2月[4]。江西省各城市PM10季均分布圖如圖2所示。由圖2可知,霧霾污染具有較為明顯的季節性變化規律。總體上2010-2017年多數城市PM10含量季均變化趨勢為冬>春>秋>夏,且多數城市冬季PM10質量濃度超國家二級標準,南昌、萍鄉PM10含量超100ug/m3,其中最大值為104.54ug/m3,為南昌冬季;最小值為50.75ug/m3,為撫州夏季,說明冬季PM10污染態勢嚴重且未能得到有效解決。從各個城市發展趨勢來看,南昌、萍鄉、宜春、新余的PM10濃度季均值相對較高,上饒、鷹潭、景德鎮、吉安濃度季均值較低。從季均值特征可分析,冬季PM10濃度較高而夏季空氣質量最好,說明季節性因素是影響PM10濃度變化的重要因素之一。冬季燃煤產生較多PM10,且天氣干燥,易出現逆溫現象,不利于空氣顆粒污染物的流動與消散。季節性因素難以控制,因此要對PM10污染的預防能力與各城市之間聯防聯控能力提出更高要求,從而最大化減少PM10危害。
(三)月均變化特征江西省各城市PM10月均分布圖如圖3所示。由圖3可知,各城市PM10的月均濃度變化較為一致,特征曲線呈現“U”型分布,在6-8月PM10濃度最低,在1月和12月為PM10濃度峰值,其中PM10濃度月均值最大值在萍鄉的1月,最小值在吉安的7月,且除景德鎮以外,其他城市均在1月和12月超出國家二級標準,尤其是萍鄉和南昌超過100ug/m3。從各個城市的變化趨勢來看,各城市之間月變化趨勢相似度較高,新余、萍鄉月變化較大,鷹潭、贛州、景德鎮月變化較小。其中,新余在3月份PM10濃度出現上漲回升現象,其他城市大多在5月、10月出現回升現象;另一方面,多數城市于2月份PM10濃度呈下降趨勢。從總體變化趨勢來看,月均值變化趨勢與季均變化吻合。從月均變化特征進行分析,1月、12月各城市PM10濃度處于全年最高水平,與其氣候及外部原因有較大的聯系。1月、12月春運時期為汽車流量高峰期,尾氣排放導致PM10濃度增加,且燃煤增加、燃放爆竹煙花現象頻繁產生大量空氣顆粒污染物污染,因此PM10在1月、12月濃度最高。6-8月燃煤等外部影響情況較少,林地、綠地的吸附、直流功能較強,空氣凈化效果最佳,因此空氣質量在6-8月最優。
(四)日均變化特征日變化特征選用2018年12月22日0時至20時的PM10數據進行分析。自2017年底江西省正式實施《國家生態文明試驗區(江西)實施方案》,并且推出相關政策與措施后,江西省各城市的空氣污染逐漸好轉。鑒于冬季為一年污染最嚴重時期,因此選用2018年冬季隨機一天的PM10濃度變化狀況,分析PM10日變化特征,并研究相關措施在控制PM10污染時的效益。江西省各城市PM10日變化如圖4所示。從圖4可以看出,江西省各城市PM10濃度從0時至20時呈增加趨勢,且一天當中PM10濃度變化差距不大,PM10濃度的控制較為穩定。一天當中各個城市之間趨勢呈“W”型分布。從各城市來分析,萍鄉、宜春、景德鎮、九江的PM10濃度值居高,新余、南昌、鷹潭、贛州、上饒、吉安、撫州PM10濃度值則較低。從其日變化特征來看,各城市PM10值呈遞增趨勢,究其原因,一天中隨著時間推移,汽車流通量、工廠運作、生活用煤等逐漸增多,空氣中PM10濃度隨之增加。20時之后,各城市歸于平靜,加之植物及空氣流動凈化功能加強,使得0時PM10濃度為全天最低。從PM10日變化數值來看,相較于2010-2017年的年、月均值,2018年PM10日變化值減少較多,這與近年江西省的經濟轉型與采取的措施有巨大聯系。以燃燒秸稈為例,燃燒秸稈產生大量懸浮顆粒物,對空氣造成污染。2018年,江西省實行“秸稈禁燒”,從秸稈這一源頭上減少了PM10的產生,對PM10的控制與治理具有極大的促進效應。另外,在生態文明試驗區建設背景下,生態文明建設有序推進。基于新發展理念,江西省各城市經濟發展轉型,推進城市綠化建設,并對霧霾污染源頭進行高效治理,各城市之間對大氣污染進行有意識的聯防聯控,使空氣污染的預防與控制力度加大。同時,政府通過產業結構調整促進霧霾污染的治理,企業采取開發新能源、提高能源利用率等方式,居民積極采用清潔能源生產生活,共同參與到治理霧霾污染中,促進江西省空氣質量呈現好轉趨勢[5]。
三、江西省城市霧霾污染的社會經濟影響因素
通過對PM10濃度變化的分析,可以得出PM10污染主要有社會、經濟這兩方面因素,加之冬季存在季節性因素與污染的區域傳輸等輔助因素影響。社會因素主要有機動車尾氣、工業排放、燃煤排放、揚塵等污染源與人口增長、燃放煙花爆竹、環保意識薄弱、綠化建設等人類活動,而這些社會因素大部分受經濟因素如經濟發展模式、技術水平等因素影響。此外,季節性因素引起的不利氣象條件和區域傳輸等,包括周邊地區污染傳輸與冬季北方霧霾污染輸入性影響,由此分析得出江西省PM10污染的影響因素框架圖[6]。如圖5所示:
(一)經濟因素一是經濟發展。在粗放型經濟當中,發展經濟往往以犧牲環境為代價,導致經濟增長與生態環境效益成反比。近些年,雖進行經濟轉型,但第二產業仍然占據經濟發展較大比重。據江西省2017年國民經濟和社會發展統計公報顯示,江西省三次產業結構之比為9.4:47.9:42.7,第二產業對GDP增長的貢獻率為47%,說明工業仍為江西省經濟發展的重要支撐,而造成PM10污染的主要原因之一正是工業消耗的有色金屬、煤炭等原料及建筑業產生的大量揚塵,表明江西省產業結構亟待轉型和升級[7]。二是技術水平。較東部其他省市而言,江西省經濟發展程度較低,生態環境保護工作起步晚,大氣污染治理水平偏低,在引進先進技術控制與治理污染方面較為落后。脫硫脫氮技術、潔凈煤技術是我國目前極力推行和發展的大氣污染防治措施,而就江西省近些年的PM10濃度來看,部分城市PM10濃度不降反升,表明更應大力引進先進技術,并積極采用新能源,積極推廣有害物質回收利用技術,從而減輕因工業發展而造成的PM10污染所帶來的危害。
(二)社會因素一是污染源。PM10污染源主要由工業排放、機動車尾氣排放、燃煤排放、揚塵等組成,江西省大多數機動車仍然以燃油為動力為主,從而機動車尾氣大量排放有害污染物質。此外,天氣干燥時機動車行駛過程中易產生揚塵,導致城市霧霾天氣[6]。而燃煤排放除工業燃煤之外,生活燃煤也逐漸成為PM10產生的主要原因之一,尤其以冬季為主,冬季天氣轉冷,各城市尤其在農村多燃煤取暖為主,加劇了PM10污染。此外農田燃燒秸稈,也會造成大量的顆粒物污染。二是人為活動影響。一方面,隨著經濟發展,江西省常住人口數量逐年增長,用電、交通等需求不斷增加。截止2017年末,江西省民用汽車保有量已達到473.3萬輛,比上年增長16.2%,與此同時,在生產與生活當中加劇能源消耗,產生大量污染物質,從而加重PM10對空氣質量的不利影響;另一方面,江西省大氣污染治理相關的條例、政策推行較晚,例如禁燃煙花爆竹政策于2018年2月份才全面推行,省內部分城市未大范圍貫徹該政策,加之部分市民環保意識薄弱,較少將環境保護落實到生活中,以致冬季仍存在燃放煙花爆竹現象,增加空氣中PM10質量濃度,從而導致生活污染來源成為PM10污染來源的組成之一。三是綠化建設。在快速發展的城鎮化進程中,部分城市土地用途缺乏良好規劃,綠化工作推進滯后,空氣凈化鏈條被破壞,對顆粒物吸收能力大大減弱,使漂浮的PM10缺乏消散條件。同時,城市建筑施工、工業排放造成大量PM10污染,而城市之間的熱島效應使得空氣顆粒物的消散環境變差[8],加之逐年增長的汽車流量導致汽車尾氣污染嚴重,加重空氣顆粒污染物的比重,最終造成江西省內PM10含量未能進行良好的控制,且部分城市呈現惡化態勢。
(三)其他因素根據PM10季均值分析可得出PM10污染具有明顯季節性特征,冬季PM10濃度明顯高于夏季,這是因為江西省冬季天氣干燥,降雨減少,對空氣中漂浮顆粒吸附性與沖刷效力減弱,且冬季逆溫現象頻繁,空氣對流能力較差,出現靜風現象,PM10聚集難以消散。而相比夏季,雨水充足,且對流旺盛,對污染物的沖刷與凈化能力較強,所以夏季PM10濃度處于一年中最低值,空氣質量最佳。另外,區域之間的傳輸也是帶來顆粒物污染的原因之一。江西省是典型的南方省份,雖沒有采暖季,但受風向影響,空氣易受北方氣團外來輸入性影響,從而帶來北方顆粒物污染[9]。且受地形地勢影響,周邊省市重工業污染易擴散至江西省,導致空氣質量受外來輸入影響,從而更易引發重度污染狀況的產生。
四、結語
通過對霧霾污染的年均、季均、月均和日均變化特征研究,發現近年來江西省霧霾污染治理取得一定成效,但仍有不足之處,這與江西省的城市化、工業化的推進和經濟發展模式有密切聯系。通過對江西省霧霾污染社會經濟因素分析得知,霧霾污染影響因素較為復雜,造成污染的各影響因素之間相互聯系。江西省近年來雖推出眾多措施治理并取得成效,但與生態文明建設的要求仍有差距,省內各城市應進行協同治理,在經濟發展和生態發展中不斷創新機制,實現經濟高質量發展,共同建設美麗江西。
[參考文獻]
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作者:曾浩 徐雨婷 黃雅琪 單位:東華理工大學經濟與管理學院