辛凱，陳運(yùn)啟

（1.哈爾濱電站設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究所有限公司，哈爾濱 150046；2.中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300074）

世界衛(wèi)生組織即WHO 早在2018年的《世界衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)公報(bào)》中便已明確提出，2016年，全世界大約有91%的人長年累月無法呼吸到清新的空氣，而絕大多數(shù)人仍然暴露于室外嚴(yán)重的空氣污染當(dāng)中，且程度遠(yuǎn)高于世衛(wèi)組織所規(guī)定的環(huán)境安全標(biāo)準(zhǔn)2.5 倍標(biāo)準(zhǔn)[1]。僅在2016年，全世界因?yàn)槭彝饪諝馕廴径斐傻某鞘幸约班l(xiāng)村地區(qū)死亡人口便超過了700 萬人，在當(dāng)年的世界總死亡人口中，占到了約八分之一[2]。

國內(nèi)有一批學(xué)者，借助于豐富的方法，針對(duì)空氣污染和質(zhì)量等角度的具體問題開展了系統(tǒng)性的研究工作。張向敏，羅燊等2020年著眼于2015年中國343 個(gè)不同區(qū)域的空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）這一數(shù)據(jù)，借助于統(tǒng)計(jì)分析與空間自相關(guān)的重要分析方法，針對(duì)全國以及陸地表層系統(tǒng)9 個(gè)不同區(qū)域的空氣質(zhì)量時(shí)空變化特征做了詳細(xì)的分析[3]。郭雯雯，陳永金等2020年篩選出了2016—2019年期間，各個(gè)城市空氣質(zhì)量的有關(guān)指數(shù)數(shù)據(jù)，外加6 項(xiàng)不同污染物濃度參數(shù)。借助于克里金插值與統(tǒng)計(jì)分析的相關(guān)方法，探討出了其空間分布特征與時(shí)間變化等方面的態(tài)勢(shì)[4]。李靜萍與周景博2017年根據(jù)構(gòu)建相關(guān)的結(jié)構(gòu)方程模式，以2014年我國區(qū)域內(nèi)113 個(gè)環(huán)保重點(diǎn)城市為調(diào)研區(qū)域，針對(duì)工業(yè)化和城市化進(jìn)程在室內(nèi)空氣品質(zhì)方面所產(chǎn)生的直接負(fù)面影響，做了比較深入的研究[5]。

荊門市地處我國腹地中心位置，是一座擁有老工業(yè)背景的重要城市之一。伴隨著近些年來經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐的逐漸加快，工業(yè)化、城市化發(fā)展，以及機(jī)動(dòng)車保有量短時(shí)間內(nèi)迅猛增加，外加城區(qū)加快改造以及房地產(chǎn)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，空氣污染也隨之體現(xiàn)出了不斷嚴(yán)重的態(tài)勢(shì)。筆者針對(duì)荊門市有關(guān)空氣質(zhì)量問題做了深層次的調(diào)查，進(jìn)而及時(shí)掌握空氣污染質(zhì)量在時(shí)空方面的變化特征和具體影響因素，并且提出針對(duì)性的完善措施。

1 空氣質(zhì)量指數(shù)AQI 與評(píng)價(jià)過程

在公式（1）當(dāng)中：IAQIP代表的是污染物P 的空氣質(zhì)量分指數(shù)。CP代表的是污染物P的實(shí)測(cè)濃度值。具體數(shù)據(jù)如表1所示，BPHi代表的是表1 當(dāng)中，和CP最為接近的污染物項(xiàng)目濃度限值的高位值。BPLo代表的是表1 當(dāng)中和CP最為接近的污染物項(xiàng)目濃度限值的低位值。IAQIHi代表的是表1 當(dāng)中和BPHi相對(duì)應(yīng)的空氣質(zhì)量分指數(shù)。IAQILo代表的是表1 當(dāng)中和BPLo相對(duì)應(yīng)的空氣質(zhì)量分指數(shù)。

表1 空氣質(zhì)量分指數(shù)以及相對(duì)應(yīng)的污染物項(xiàng)目濃度限值Tab.1 Air quality sub-index and the corresponding pollutant item concentration limit

對(duì)比計(jì)算六項(xiàng)不同的污染物空氣質(zhì)量分指數(shù)IAQI，將其中的最大值當(dāng)做AQI，見式（2）所示[7]。

最后再按照AQI數(shù)值的具體大小，完成空氣質(zhì)量等級(jí)的有關(guān)劃分工作。如果AQI數(shù)值越大，那么其級(jí)別也隨之越高，這表明空氣污染的程度越嚴(yán)重。在AQI超出50 的情況下，將最大空氣質(zhì)量分指數(shù)相應(yīng)的污染物，當(dāng)做實(shí)際首要的污染物。

3 荊門市空氣質(zhì)量時(shí)間特征分析

3.1 指標(biāo)選取原則及說明

各污染的空氣質(zhì)量分指標(biāo)，對(duì)其含量原始統(tǒng)計(jì)經(jīng)過了無量綱處理，并統(tǒng)一計(jì)算為指標(biāo)形式，但依舊能表達(dá)各區(qū)域內(nèi)所有污染含量的相對(duì)水準(zhǔn)，故可以用它代表各污染物含量水平分類。AQI的評(píng)估結(jié)果更貼近于公民的實(shí)際感知，可將它當(dāng)作評(píng)估空氣品質(zhì)的重要指標(biāo)體系。故以AQI指標(biāo)、AQI指標(biāo)等級(jí)、AQI指標(biāo)類型和在測(cè)算AQI指標(biāo)時(shí)確定的當(dāng)日空氣主要污染數(shù)量作為分類指標(biāo)[8]。

3.2 荊門市空氣質(zhì)量綜合指數(shù)時(shí)空變化特征

3.2.1 空氣質(zhì)量綜合指數(shù)的時(shí)間變化特征

從2015年開始，根據(jù)GB 3095—2012 評(píng)定的荊門市近六年內(nèi)的空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)和優(yōu)良率進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，同時(shí)參照2019—2020年城區(qū)的空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析了荊門市近六年內(nèi)空氣質(zhì)量的總體狀況，如表2所示。

表2 2015—2020年荊門市空氣質(zhì)量狀況統(tǒng)計(jì)Tab.2 Statistics of air quality in Jingmen City from 2015 to 2020 天

在表2 中可發(fā)現(xiàn)，荊門市空氣質(zhì)量優(yōu)良率已由2015年的66.3%上升至2020年的80.2%，反映出荊門市空氣質(zhì)量水平在近六年間有了較顯著的提升，優(yōu)良率逐漸提高。對(duì)天數(shù)變動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3 2019～2020年荊門市空氣質(zhì)量各類別變化天數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果Tab.3 2019～2020 inspection results of the number of days of air quality changes in each category in Jingmen City

單樣本t 檢測(cè)結(jié)果顯示t值為4.358，而雙尾t檢測(cè)的結(jié)果P值為0.012 ＜0.05，有充分理由否定原假定，并采用了顯著性檢測(cè)結(jié)果，即說明荊門市2020年的整體空氣質(zhì)量情況要顯著高于去年[9]。

癩阿小推的還真是地方，就推在柳紅的胸脯上，而且還用了蠻力。胸脯本是女人最柔弱的部位，哪里經(jīng)得起男人用力推搡，柳紅只感到一陣鉆心的巨痛，眼淚頓時(shí)奪眶而出，整個(gè)人像被碾碎了一般，散作無數(shù)塊痛的碎片；但在每塊碎片的疼痛背后，隨之而來的卻是勾人魂魄的麻酥，柳紅嘴里忍不住嘣出急促的呻吟聲。

針對(duì)2019～2020年荊門市空氣污染關(guān)鍵污染物天數(shù)而言，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4所示。

在表4 中即可發(fā)現(xiàn)，中、重度污染天氣的主要污染物基本上是PM2.5，表明了盡管荊門市的PM2.5污染情況在前面分析中已經(jīng)明顯地改善，但空氣污染狀況依舊嚴(yán)峻。綜上所述，和2019年比較，2020年荊門市空氣質(zhì)量將有了較小幅度的改善，而接下來空氣污染防控的重心應(yīng)放在對(duì)PM2.5、O3和NO2三種污染類型的綜合治理上。

表4 2019～2020年荊門市空氣污染關(guān)鍵污染物天數(shù)Tab.4 2019～2020 Key Pollutant Days of Air Pollution in Jingmen City

4 結(jié)果與分析

4.1 荊門市空氣污染物濃度整體趨勢(shì)分析

通過蒙特卡羅隨機(jī)模擬方法計(jì)算得出了近些年荊門地區(qū)的各年度空氣質(zhì)量綜合指數(shù)中集聚的Moran’I 指標(biāo)，從而得知Moran’I 指標(biāo)中除2016年春季值是負(fù)數(shù)之外，其余年份的各年度的Moran’I 指數(shù)取值都是正，而且P 取值也都低于0.05，并且都通過了假設(shè)檢驗(yàn)，表明荊門地區(qū)近些年各季度（2016年春季除外）的空氣質(zhì)量綜合指數(shù)與總體呈現(xiàn)了明顯的空間正相關(guān)，如圖1所示[10]。

圖1 荊門市近些年各季度的Moran’I 指數(shù)曲線圖Fig.1 The Moran’I index curve of each quarter in Jingmen City in recent years

4.2 荊門市空氣質(zhì)量影響因素分析

4.2.1 自然因素對(duì)空氣質(zhì)量的影響

（1）平均氣溫對(duì)空氣質(zhì)量的影響

根據(jù)AQI 等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)將荊門市2015～2020年AQI劃分為6 個(gè)級(jí)別，分別探討空氣優(yōu)良天氣、輕度污染天氣及中、重度污染天氣條件下AQI 與氣溫的關(guān)系.統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表5所示。

表5 平均氣溫對(duì)空氣質(zhì)量的影響統(tǒng)計(jì)Tab.5 Statistics on the influence of average temperature on air quality

綜合統(tǒng)計(jì)表明，平均溫度與AQI、API 指數(shù)間的相關(guān)系數(shù)為R1=-0.273（ρ＜0.05），表明在上述多種因素聯(lián)合影響下，荊門市地區(qū)平均溫度對(duì)AQI、API指數(shù)間的正相關(guān)性比較明顯。R1＜0 則表示荊門市空氣質(zhì)量水平和平均溫度具有負(fù)相關(guān)關(guān)系，即平均溫度越低，AQI、API 指數(shù)也相應(yīng)越高，整體空氣質(zhì)量也相應(yīng)越差。

（2）降水量對(duì)空氣質(zhì)量的影響

為了研究降水量對(duì)空氣質(zhì)量影響，將荊門市2020年有降水的229 d 按降水量級(jí)分類。相關(guān)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，見表6所示。

表6 不同降水量級(jí)和空氣質(zhì)量之間的關(guān)系Tab.6 The relationship between different precipitation levels and air quality

而從荊門市地區(qū)2020年空氣質(zhì)量與各自然因素之間的正相關(guān)系數(shù)分析和地區(qū)空氣質(zhì)量與降水量之間的偏相關(guān)關(guān)系分析，地區(qū)降雨量與AQI、API 指數(shù)之間的正相關(guān)系數(shù)R2= -0.213（ρ＜0.05），表明在諸多因素的聯(lián)合影響下，荊門市地區(qū)降雨量與AQI、API指數(shù)之間具有明顯負(fù)相關(guān)的關(guān)系，即地區(qū)降雨量越小，AQI、API 指數(shù)就越高，地區(qū)空氣質(zhì)量也相應(yīng)更差。

（3）平均氣壓對(duì)空氣質(zhì)量的影響

根據(jù)AQI 等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)將荊門市2015—2020年AQI劃分為6 個(gè)級(jí)別，分別探討空氣優(yōu)良天氣、輕度污染天氣及中、重度污染天氣條件下AQI 與氣壓的關(guān)系.統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明：空氣優(yōu)良天氣時(shí)，AQI 與最高氣壓、平均氣壓呈較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系；輕度污染天氣時(shí)，AQI 與氣壓的相關(guān)性均較弱；中度及重度污染天氣時(shí)，AQI 與與氣壓呈較強(qiáng)負(fù)相關(guān)關(guān)系.相關(guān)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，見表7所示。

表7 平均氣壓對(duì)空氣質(zhì)量的影響統(tǒng)計(jì)Tab.7 Statistics on the influence of average air pressure on air quality

可見平均值壓力越高，AQI、API 值也越高，空氣品質(zhì)就相對(duì)越差。而其他研究成果亦證實(shí)了，各重點(diǎn)地區(qū)污染質(zhì)量濃度與壓力之間均呈正相關(guān)的關(guān)系。這與上述兩個(gè)分析結(jié)論相比，可作為荊門市地區(qū)冬季污染含量更高的可能原因。偏相關(guān)系數(shù)r3= 0.149（ρ＞ 0.05），表明單位的日均壓力對(duì)AQI、API 指數(shù)的負(fù)面影響并不明顯。

5 建議和措施

5.1 減少能源消費(fèi)總量

減少燃煤總量，大力推廣潔凈燃料政策。在中國北方地區(qū)，要因地制宜地貫徹國家冬季清潔采暖五年計(jì)劃要求，穩(wěn)步推動(dòng)“煤改氣”的進(jìn)程。加大對(duì)余電、淺層地能、生物質(zhì)能等潔凈燃料的交付使用，強(qiáng)化對(duì)煤層氣的資源化綜合利用，積極推進(jìn)生物天然氣工程建設(shè)的高效實(shí)施，通過拓展消納途徑、積極實(shí)施政府收購優(yōu)惠政策，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)燃煤消費(fèi)的減量替代。通過高效發(fā)展核電工業(yè)、大力推動(dòng)生物天然氣供需體系、盡快建立低功率輸電費(fèi)用通道、優(yōu)先利用低碳燃料、強(qiáng)化商品煤質(zhì)量管理，在依法履行節(jié)約環(huán)境保護(hù)要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)市民生產(chǎn)生活中能源的消耗清潔高 效。

5.2 開展交通防治工程

大力開展柴油貨車超標(biāo)污染專項(xiàng)整治工作，協(xié)調(diào)推進(jìn)汽車“油路車”整治工程和車船環(huán)境污染綜合防控工程。推進(jìn)對(duì)老、舊、黃等機(jī)動(dòng)車、船舶、機(jī)具的淘汰進(jìn)程，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)潔凈能源機(jī)動(dòng)車、船舶等的推廣應(yīng)用。進(jìn)一步保障國家船舶污染限制區(qū)管理規(guī)定在珠三角洲、長三角洲、環(huán)渤海京津冀等重要地區(qū)海域內(nèi)的有效推進(jìn)與落地，促進(jìn)國家重點(diǎn)工業(yè)公司和工業(yè)園區(qū)貨運(yùn)從高速公路運(yùn)輸轉(zhuǎn)為軌道交通。由此進(jìn)一步健全遙感監(jiān)控網(wǎng)，建立“天地車人”合一的排放監(jiān)測(cè)體系。

5.3 增加城市綠化覆蓋率

當(dāng)前荊門的總體規(guī)劃顯示，在提高綠化覆蓋率方面，目標(biāo)到2022年，全市林木綠化率從44%上升到60%以上。為此，在平原地區(qū)，荊門要于2022年底完成百萬畝造林工程。此外，繼續(xù)建設(shè)城市森林和生態(tài)休閑公園，這都是增加綠化面積很好的實(shí)施手段。由分析可知，在現(xiàn)有綠化覆蓋率基礎(chǔ)上，提高6%左右，2022年綠化面積將為52%，可以顯著改善空氣質(zhì)量。

6 結(jié)論

論文主要根據(jù)荊門市區(qū)域內(nèi)及五個(gè)縣級(jí)市內(nèi)的14 個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位，SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5六大空氣污染指數(shù)，以及2015～2021年環(huán)境空氣質(zhì)量檢測(cè)的真實(shí)有效數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對(duì)荊門市空氣質(zhì)量時(shí)間分布特點(diǎn)以及影響因素展開了探討，得知主要污染的含量最高水平隨時(shí)間變化規(guī)律表現(xiàn)為，除臭氧含量以外的各污染含量最高水平為冬天最大，夏季較低，再次是秋季；而主要污染物臭氧的含量最高水平變化規(guī)律則與其他時(shí)期恰恰相反，具體表現(xiàn)為夏季最大，冬天較低，再次是秋季。與此相應(yīng)的夏季主要污染為O3污染，而冬天為PM2.5污染。NO2、CO 和PM10含量水準(zhǔn)在全年的波動(dòng)都相對(duì)而言比較平穩(wěn)，但PM2.5、O3和SO2含量水準(zhǔn)在全年性的波動(dòng)中比較嚴(yán)重。

當(dāng)前在平原地區(qū)，荊門要于2022年底完成百萬畝造林工程。此外，繼續(xù)建設(shè)城市森林和生態(tài)休閑公園，這都是增加綠化面積很好的實(shí)施手段。由分析可知，在現(xiàn)有綠化覆蓋率基礎(chǔ)上，提高6%左右，2022年綠化面積將為52%，可以顯著改善空氣質(zhì)量。