陳松蹊

只有我們使用公平、客觀和科學(xué)的空氣質(zhì)量評估方法，才能真正調(diào)動(dòng)地方政府治理大氣污染的積極性和科學(xué)性，而不公平的評估方法將扭曲大氣防治政策的效果

近年來，重度空氣污染頻繁滋擾中國北方地區(qū)。大氣污染，作為一個(gè)困擾人們生活和健康的問題，再次凸顯出來。

空氣質(zhì)量盤點(diǎn)還需用數(shù)據(jù)說話

中國大力度的空氣污染治理開始于2013年9月發(fā)布的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》。其給出了主要區(qū)域2017年空氣質(zhì)量要達(dá)到的具體指標(biāo)：“到2017年，全國地級及以上城市可吸入顆粒物（PM2.5）濃度比2012年下降10%以上，優(yōu)良天數(shù)逐年提高；京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域細(xì)顆粒物濃度分別下降25%、20%、15%左右，其中北京市細(xì)顆粒物年均濃度控制在60?g/m3（微克/立方米）左右”。四年過去了，人們普遍關(guān)心的問題是空氣質(zhì)量好轉(zhuǎn)了多少？2017年的空氣質(zhì)量目標(biāo)能達(dá)到嗎？

要想科學(xué)地回答這兩個(gè)問題，我們就需要分析空氣污染物數(shù)據(jù)，并從中找到答案。從更高層面來說，要尋找目前華北地區(qū)大氣污染防治僵局的原因，我們應(yīng)該充分利用大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)。從環(huán)境大數(shù)據(jù)找到污染的變化趨勢和后果是中國大氣環(huán)境研究中比較欠缺的環(huán)節(jié)。應(yīng)該說，同大氣污染的化學(xué)機(jī)制和物理機(jī)制方面的研究相比，中國目前對環(huán)境大數(shù)據(jù)的分析明顯不足。

北京大學(xué)環(huán)境統(tǒng)計(jì)團(tuán)隊(duì)近期對北京市中心城區(qū)25個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)的PM2.5和其他大氣污染物的數(shù)據(jù)集進(jìn)行了分析。該分析去除掉氣象因素的變異影響，得到了每個(gè)季節(jié)PM2.5和其他污染物的平均濃度。圖1給出了自2013年春季到2016年秋季，經(jīng)過氣象因素調(diào)整后的PM2.5、二氧化氮（NO2）和二氧化硫（SO2）的平均濃度水平。

最令人可喜的是，北京SO2平均濃度水平自2014年起的大幅下降。從2015年開始，北京春、夏季的SO2含量已經(jīng)進(jìn)入個(gè)位數(shù)時(shí)代。這是北京市自2013年開始大力推行煤改氣的結(jié)果。

圖1也顯示，北京的PM2.5在2015年有較大改善（13%）。然而2016年前三個(gè)季度的數(shù)據(jù)表明，在排除氣象因素之后，2016年北京中心城區(qū)空氣質(zhì)量同2015年相比，并沒有改善，其中秋季的空氣質(zhì)量比2015年同期變差了。我們對河北和天津66個(gè)國控站并結(jié)合17個(gè)氣象站的分析也發(fā)現(xiàn)，2015年是PM2.5濃度水平最低的一年，2016年秋季的PM2.5濃度也有相當(dāng)大的反彈。圖1還說明北京的NO2濃度自2013年起沒有顯著改善。這一情形在圖2中也可得到驗(yàn)證。

圖2是利用污染原始數(shù)據(jù)計(jì)算的六種污染狀態(tài)的所占時(shí)間比率。圖2顯示：同2015年相比，2016年夏季的污染情況同2015年夏季持平；但2016年秋季的優(yōu)良空氣占比下降，污染空氣的占比增加。

人們可能要問，在經(jīng)歷了三年整治之后，在河北省大力實(shí)行去鋼鐵及其他高排放行業(yè)的產(chǎn)能之后，在SO2下降的前提下，是什么原因?qū)е铝?016年華北地區(qū)PM2.5污染“頑固不化”的困局？在目前經(jīng)濟(jì)普遍回暖的大背景下，如何保持2015年空氣質(zhì)量改善的成果，無疑將是2017年中國大氣污染治理面臨的一大挑戰(zhàn)。

邁入環(huán)境保護(hù)的數(shù)據(jù)時(shí)代

中國自2013年1月起正式開始在74個(gè)城市對細(xì)顆粒物和其他五種大氣污染物濃度進(jìn)行逐小時(shí)實(shí)時(shí)播報(bào)，并于2015年1月將實(shí)時(shí)播報(bào)的城市擴(kuò)大到338個(gè)，目前全國已有近1500個(gè)國控監(jiān)測站點(diǎn)（不包含省級）。這一大氣污染物數(shù)據(jù)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)將隨著國務(wù)院新頒布的《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案》（簡稱方案）進(jìn)一步擴(kuò)大。《方案》中提出環(huán)境監(jiān)測要“天地一體”，強(qiáng)化高新技術(shù)的使用。這意味著我們將擁有一個(gè)體量巨大的三維空間和時(shí)間的多污染物數(shù)據(jù)集，這一數(shù)據(jù)集同中央氣象局在全國幾千個(gè)觀測站點(diǎn)的逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)，以及地理信息系統(tǒng)、中國統(tǒng)計(jì)局等多個(gè)數(shù)據(jù)源一起構(gòu)成了大氣污染與氣象、地理、經(jīng)濟(jì)各個(gè)因素的海量數(shù)據(jù)。這標(biāo)志著中國的大氣環(huán)境保護(hù)與管理已經(jīng)邁入了數(shù)據(jù)時(shí)代。

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個(gè)技術(shù)關(guān)鍵是建立以海量數(shù)據(jù)、大氣環(huán)境理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析方法的空氣污染評估診斷模型體系。這一體系將通過數(shù)據(jù)分析給出區(qū)域空氣污染的科學(xué)診斷，提煉出空氣質(zhì)量管理的策略，為重獲藍(lán)天和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的決策提供關(guān)鍵性的技術(shù)支持。

中國的空氣監(jiān)測還有待改進(jìn)

我們觀測的大氣污染物濃度主要受污染排放、氣象因素及其交互作用的影響。

氣象因素對污染物的傳輸和擴(kuò)散有著重要影響，但是在大氣污染治理中我們只能控制污染排放，因此空氣質(zhì)量評估的一個(gè)核心問題是去除污染物數(shù)據(jù)中氣象因素的“貢獻(xiàn)”，客觀量化污染物排放對空氣質(zhì)量的影響。之前的研究發(fā)現(xiàn)，北京城區(qū)PM2.5近75%的變化可以由氣象因素解釋。這說明目前各級大氣管理部門使用的空氣質(zhì)量指標(biāo)受氣象因素的影響很大，客觀程度有待提高。我們要根據(jù)所處的天氣條件對PM2.5濃度進(jìn)行調(diào)整。換句話說，我們在作環(huán)境污染評估比較的時(shí)候，要去掉天氣的影響，從而能估算到排放量的實(shí)際變化，這樣才科學(xué)合理。

在過去幾年中，北大環(huán)境統(tǒng)計(jì)團(tuán)隊(duì)分析了北京城區(qū)PM2.5的逐時(shí)濃度數(shù)據(jù)，通過對PM2.5與氣象變量建立統(tǒng)計(jì)學(xué)模型，以多年氣象數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)調(diào)整的PM2.5月均值和分位數(shù)濃度為依據(jù)，獲得可公平比較的污染濃度估計(jì)。該方法又被拓展到分析比較其他重要城市多站點(diǎn)的空氣質(zhì)量。同時(shí)，該研究也發(fā)現(xiàn)，在一些主要城市，有些站點(diǎn)的污染物數(shù)據(jù)缺失比例高達(dá)50%以上。目前，對全國國控站數(shù)據(jù)系統(tǒng)的質(zhì)量監(jiān)測還有待改進(jìn)。

統(tǒng)計(jì)學(xué)助力空氣質(zhì)量研究

大氣污染防治與管理的一個(gè)重要方面是利用多源空氣污染物數(shù)據(jù)，科學(xué)地評估空氣污染的狀況，從而準(zhǔn)確度量大氣污染防治策略的效果，及時(shí)提出調(diào)整和改進(jìn)方案。但通過提煉數(shù)據(jù)來評估空氣污染現(xiàn)狀和防治政策效果，需要運(yùn)用先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析技術(shù)與診斷模型。

1.空氣質(zhì)量評估方法。大氣污染濃度受天氣因素的影響很大，而每年的氣象條件（風(fēng)力、氣溫等）可能變化很大。這使得直接從濃度數(shù)據(jù)計(jì)算平均數(shù)得到的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不能完全反映排放水平。在可比氣象條件下，公平的評估方法是開展空氣質(zhì)量管理的一個(gè)重要手段。我們應(yīng)當(dāng)研發(fā)在可比氣象條件下度量污染物濃度的統(tǒng)計(jì)學(xué)診斷方法，用于公平地評價(jià)不同時(shí)間和地點(diǎn)的污染物水平及變化趨勢。同時(shí)利用污染物時(shí)間-空間分布的統(tǒng)計(jì)模型，結(jié)合統(tǒng)計(jì)觀察研究方法，獲得在不同時(shí)間和空間位置下客觀評價(jià)空氣質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)診斷方法。需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，只有使用公平、客觀和科學(xué)的空氣質(zhì)量評估方法，才能真正調(diào)動(dòng)地方政府治理大氣污染的積極性和科學(xué)性。不公平的評估方法將扭曲大氣防治政策的效果。

2.大氣污染物數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控。隨著眾多污染物數(shù)據(jù)在全國范圍內(nèi)的收集，這一海量數(shù)據(jù)的質(zhì)量將成為大氣質(zhì)量管理的重要保障。在PM2.5成為空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之前，中國各城市藍(lán)天天數(shù)是通過PM10的濃度來計(jì)算的，該指標(biāo)也被納入了政府官員的業(yè)績考核內(nèi)。有研究發(fā)現(xiàn)一些地區(qū)的PM10數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，甚至出現(xiàn)人為干擾。具體表現(xiàn)在PM10的統(tǒng)計(jì)分布在某些地方存在很強(qiáng)的不連續(xù)性。這種不連續(xù)性是大氣化學(xué)和物理規(guī)律所不能解釋的。

大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量主要受以下四個(gè)方面影響：（1）數(shù)據(jù)的變異程度。去除氣象因素后監(jiān)測數(shù)據(jù)的變異程度大則表示數(shù)據(jù)質(zhì)量不高。（2）數(shù)據(jù)缺失分布狀況。2013年很多國控站點(diǎn)的污染物數(shù)據(jù)有超過50%的缺失，非國控站點(diǎn)就更嚴(yán)重。雖然數(shù)據(jù)缺失比率在過去兩年有所下降，但有些站點(diǎn)還是很高，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)質(zhì)量。這就需要利用統(tǒng)計(jì)學(xué)缺失數(shù)據(jù)技術(shù)，尋找數(shù)據(jù)缺失同氣象條件和污染狀況的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。（3）污染物數(shù)據(jù)（主要是PM2.5）受到人為干擾。我們可以通過多污染物間的統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律，診斷一個(gè)地區(qū)PM2.5數(shù)據(jù)同其他污染物的匹配性。利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，挖掘遙感數(shù)據(jù)與PM2.5及其他污染物數(shù)據(jù)的內(nèi)在關(guān)系，交叉驗(yàn)證地面觀測的污染濃度。（4）地面監(jiān)測站點(diǎn)分布稀疏，造成區(qū)域數(shù)據(jù)觀測不完整。這就需要利用統(tǒng)計(jì)方法，對監(jiān)測站點(diǎn)布局再優(yōu)化，提高站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的代表性和收集效率。

3.對污染與宏觀經(jīng)濟(jì)、人口健康的計(jì)量分析。世界各國的經(jīng)驗(yàn)表明，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展往往伴隨著污染問題，而污染問題也反過來制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。對經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境污染之間的關(guān)系，人們常用庫茲涅茨倒U型曲線進(jìn)行量化：初始階段的經(jīng)濟(jì)發(fā)展將導(dǎo)致污染增加，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段，污染會(huì)逐漸降低。不同國家處于該曲線的不同階段，在不同的國家社會(huì)背景下該曲線也會(huì)呈現(xiàn)各種差異。該曲線常用于指導(dǎo)不同國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展策略。不同的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)會(huì)對污染狀況造成不同的影響，例如，有研究發(fā)現(xiàn)社會(huì)公共物品的開支比例增加和支出結(jié)構(gòu)優(yōu)化會(huì)減少污染。

除了經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對污染的影響，污染排放反過來也會(huì)給國家的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)帶來巨大沖擊。就第一產(chǎn)業(yè)農(nóng)業(yè)而言，愈發(fā)嚴(yán)重的大氣污染狀況，包括臭氧、SO2以及霧霾等，均嚴(yán)重地威脅各個(gè)國家的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出。印度的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，1996-1984年的霧霾使得印度的水稻產(chǎn)量降低了3.9%，而在1985-1998年該影響達(dá)到了10.6%。

此外，大氣污染對民眾的健康威脅也是研究的熱點(diǎn)之一。研究表明顆粒污染物的短期暴露對居民死亡率有顯著影響，并且對老人、兒童及患有慢性心肺疾病的人有更加嚴(yán)重的影響。哈佛大學(xué)和美國癌癥協(xié)會(huì)的研究證實(shí)，長期暴露在顆粒污染物中會(huì)對人體健康有重大影響，顆粒污染物每增加10?g/m3，死亡率就會(huì)增加約4%。近期的研究表明污染物組成成分的差異對健康也有顯著不同的影響。

中國的大氣污染問題歸根結(jié)底是經(jīng)濟(jì)問題。研究環(huán)境污染如何因經(jīng)濟(jì)活動(dòng)而產(chǎn)生，同時(shí)量化環(huán)境污染對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響以及開展相關(guān)政策分析，具有重要意義。我們將研究宏觀經(jīng)濟(jì)如何影響大氣污染，在實(shí)證分析和經(jīng)濟(jì)理論建模相結(jié)合的基礎(chǔ)上對污染物數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，為大氣污染治理提供政策建議。同時(shí)，也將對政府在末端治理和結(jié)構(gòu)性調(diào)整方面的政策進(jìn)行研究，對區(qū)域間經(jīng)濟(jì)和污染的空間相關(guān)性進(jìn)行分析，為宏觀經(jīng)濟(jì)政策的制定和地方政府跨區(qū)域政策的配合提供科學(xué)基礎(chǔ)。

（作者為國家特聘專家、北京大學(xué)統(tǒng)計(jì)科學(xué)中心主任）