中国雾霾产生原因与防治途径研究
刘会
摘要：本文利用2014年31个省市的截面数据，分析了我国雾霾形成的区域特征与产品源特征。主要发现：1.我国雾霾主要集中于华东北地区，空间集聚特征显著。构成雾霾的主要废气物质的排放也呈现显著的空间集聚特征；2.工业部门是构成雾霾三种主要物质的主要部门，且工业部门中的焦炭、电力、钢铁与水泥四种产品产量与三种废气物质的排放量呈现极为显著的相关性。鉴于上述发现，建议：1.成立区域防霾治霾联席制度；2.对关键生产源头重点治理，量化监控；3.鼓励群众与媒体的监督积极性，强化责任追究机制。
关键词：雾霾；地区源；产品源；集中度；贡献度
中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）02-0061-06
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.02.011
1 序言
1.1 雾霾的空间分布与危害性
从近几年雾霾发生的区域与情况分析，我国雾霾最为严重的地区主要集中于华中、华东与华北地区。其中，最为严重的雾霾区覆盖了辽宁、北京、天津、河北、山西、河南、山东与江苏等地区。重雾霾区主要集中于华中北地区。根据全国PM2.5的实时监测数据，并对重雾霾区放大后如图1所示：
由图可知，雾霾主要集中于辽宁、河北、北京、天津、山西、河南、山东等地区。同时，雾霾特别严重的区域主要集中于各省省会城市，如石家庄，郑州与济南等省会城市。位于省会城市近邻的周边地区也相应表现出较为严重的雾霾情况。
从地理分布上看，发生严重雾霾的区域连接成片，整体性较强而随机性较弱。这就意味著雾霾并不是偶然发生的天气现象，而是与特定区域的产业布局存在紧密联系。雾霾天气对社会生产和人的健康构成了严重的负面影响，尤其是对人体健康具有直接的危害。雾霾多呈现酸性，严重雾霾使得人体在呼吸中吸入大量酸性粉尘，对呼吸道、胃部和肺部可以造成不同程度的破坏，轻者致使胃部不适、呕吐，并引发感染性疾病，重者可以引发突发性疾病，甚至死亡。
1.2 雾霾的构成
雾霾是雾与霾的统称。前者由悬浮近地表的微小水滴、冰晶构成的气溶胶系统，后者则是由大气中的粉尘、硫酸、硝酸与有机碳氢化合物等构成。雾霾是大气污染较为严重的表征状态，主要构成要素为粉尘（灰尘）、氮氧化物及二氧化硫。雾霾是多种废气组织的合成物，其实质是社会生产造成的各种危害物质的无序排放，并在空气流动过程里相互反应形成雾霾。因此，导致雾霾产生的并不是某个特定地区，或某个部门，而是多个地区多个部门在无序排放中共同促成的。
1.3 研究现状
针对近几年频繁出现的雾霾天气，国内学者给予了高度关注和研究。部分学者认为，雾霾的形成是因为气象条件造成。例如张人禾、李强等（2014）从气象条件分析了雾霾形成的原因，认为气象因子可以解释超过2/3的雾霾天气逐日变化的方差，方差贡献达到0.68。也有学者认为工业与农业生产造成的污染是形成雾霾的主要原因。例如顾为东（2014）研究发现雾霾源于工业生产中形成的二次气溶胶颗粒和农村土壤、水源污染产生的二次气溶胶颗粒的叠加效应。另有学者认为，雾霾的形成与法律、制度与责任追究机制不健全存在密切关系。例如白洋、刘晓源（2013）研究认为，立法观念滞后，政府责任缺失，是形成雾霾天气的重要原因。目前，对于雾霾形成的原因与治理方法意见纷纭，说法不一。但是，我们忽略了对雾霾产生的生产源头和空间集聚现象的研究。治理雾霾需要从具体地区和具体生产部门着手，从生产环节扼制雾霾形成条件的产生。有鉴于此，本文从雾霾形成的三大要素出发，研究雾霾构成要素的地区源和生产源，为有效治理雾霾问题提供参考依据。
2 雾霾的来源
2.1 雾霾构成要素的地区源
如上所述，构成雾霾的主要因素为粉尘、二氧化硫及氮氧化物三种废气物质。这三种废气物质主要是从哪里产生的呢？我们从两个视角进行研究：一是从地区角度进行探讨；二是从生产部门和产品的源头角度进行分析。
我们首先对三种物质排放的地区结构进行分析。据2015年《中国统计年鉴》，31个省市三种物质排放情况依次如图2所示：
各地区粉尘排放量中，河北、山西、山东、辽宁、内蒙古、河南、新疆、黑龙江、江苏、陕西等地区最为显著（排名顺序由高到低）；SO2排放量的顺序由高到低依次为：山东、内蒙古、山西、河南、河北、辽宁、贵州、江苏、新疆、四川；NOx的排放量顺序由高到低为：山东、河北、河南、内蒙古、江苏、广东、山西、辽宁、新疆、安徽。三种废气物质排放量主要集中于华北地区。在三种废气物质排放量的四分位图中，存在显著的交集部分，具体包括：内蒙古、辽宁、河北、山西、山东、河南、江苏等省份。尽管北京与天津地区三种物质排放量较低，却被河北、辽宁、山西与山东等排放量密集区域所包围。31个省市粉尘、SO2、NOx排放量结构如图3所示：
根据产业经济学理论对市场集中度的定义，我们对三种废气物质的空间集中度进行了统计，具体如表1所示：
2.2 雾霾构成要素的生产部门与产品源
从上文分析可知，雾霾的形成存在着特定的地区源头。接下来，我们分析雾霾产生的生产源头。从生产部门与生活部门角度，粉尘、SO2、NOx排放结构依次如图4所示：
三种废气物质的生产部门排放中，以工业部门排放最为严重，生活排放的较少。其中，在氮氧化物的排放中，机动车的排放量较大。各地区机动车排放量已经接近工业生产排放量的半数，少数地区甚至超过工业排放量。显然，我国各地区工业部门是雾霾形成主要因素的产生根源。紧接着，我们对工业部门的主要产品产量与三种废气物质排放量的关系进行了考察。根据中国工业统计年鉴，我国主要工业产品主要包括：焦炭、钢铁、水泥、初级形态的塑料制品、烧碱、造纸、硫酸、发电量等。我们以上述八种工业产品为例，分析工业产品产量与三种废气物质排放量的关系。对三种废气物质来源的分析顺序为焦炭、钢铁、水泥、初级形态的塑料制品、烧碱、造纸、硫酸、发电量，具体结果如表2所示：
由表2，粉尘排放方面，焦炭、钢铁、电力与水泥四种工业品生产部门的产量与粉尘排放量由强到弱依次呈现异常显著的关系。其中，焦炭产品的产量与粉尘排放量呈现的关系最为显著，且贡献度最高。SO2排放方面，所有工业品产量与SO2排放量均呈现显著关系。其中，焦炭产量对SO2排放量贡献度最大，且最为显著，其次为电力产量，其余工业品如水泥、烧碱、钢铁等贡献度依次递减。NOx排放方面，贡献度最大且最为显著的工业品为电力，其次为水泥，焦炭、烧碱等工业品贡献度依次递减。综合起来，电力、焦炭、钢铁、水泥与烧碱五种工业品产量对三种废气物质排放的贡献度最大，也最为显著，其中尤以焦炭为最。我们将主要大煤矿、火电厂的地理分布与重雾霾区地理分布进行了比较，如图5：
如图5所示，大型煤矿与主要火电厂分布特征显著吻合。煤矿分布与重霾区的地理分布相互密切吻合。因此，煤炭开采、火力发电与重霾区的地理空间分布特征是一致的。由此进一步表明，从生产源头分析，我国重霾形成的最重要原因在于煤炭的开采、使用与电力生产。
3 雾霾的防治途径
综合上述分析，我国雾霾形成的原因可以從两个角度进行解释：（1）区域特征明显。从构成雾霾的三种主要废气物质的地区排放情况分析，山东、内蒙古、山西、河南、河北、辽宁等地区为主要排放地区。其中，以山东、山西、河北与河南地区尤为显著。（2）能源生产引发雾霾的特征显著。从三种废气物质排放量与各种主要工业品产量的统计关系分析，焦炭所代表的煤炭生产部门及其下游的电力生产部门构成了废气物质的主要排放源。鉴于上述结论，本文建议如下：
3.1 从重点区域着手，构建联合治霾联席制度
从地理分布上分析，雾霾的形成并不是由某特定地区单独造成，具有地域的协同性。因此，要从根本上解决雾霾问题，应促使废气排放的重点区域形成联合治理与执法的制度。而要形成联合治霾的联席制度，则应尽快建立与完善区域治霾组织管理规章制度与法律规范，形成轮流坐席、定期汇报、协同方案、齐步落实的高效率管理模式。为确保制度的效率，进一步强化与明确责任追求机制，建立公正透明的奖惩制度是必要的。
3.2 从重点行业着手，强化生产源头的治理
在废气物质的排放中，工业部门占据绝大部分。而工业部门中的煤炭、电力钢铁、水泥的生产又是构成废气物质排放的关键源头。因此，环境监管应从重点排放废气物质的工业产品生产源头抓起。进一步强化与落实除污除废专业设备的安装与改进，大力提高企业治污防污能力。对重点排污企业或工业集中区域的排污排废情况进行全面布控，量化监督。
3.3 建立与完善监督机制，积极鼓励群众和媒体的监督功能
为防止相关职能机构在环境执法中出现寻租行为，杜绝吃拿卡要，避免环境执法形式化、过场化，应积极鼓励群众和媒体的监督和举报。重视举报热线建设，加大投入，使得环境问题可以及时、快速、高效、通畅地反馈到环境职能部门。
参考文献
[1]顾为东.中国雾霾特殊形成机理研究[J].宏观经济研究，2014（6）：3-7.
[2]张人禾.2013年1月中国东部持续性强雾天气产生的气象条件分析[J].中国科学，2014（1）：27-36.
[3]赵秀娟，蒲维维，孟伟，马志强，董璠，何迪.北京地区秋季雾霾天PM2.5污染与气溶胶光学特征分析[J].环境科学，2013（2）：416-423.
[4]吕效谱，成海容，王祖武.中国大范围雾霾期间大气污染特征分析[J].湖南科技大学学报（自然科学版），2013（3）：104-110.
[5]白洋，刘晓源.“雾霾”成因的深层法律思考及防治措施[J].中国地质大学学报（社会科学版），2013（6）：27-33.
[6]马丽梅，张晓.中国雾霾污染的空间效应及经济、能源结构影响[J].中国工业经济，2014（4）：19-31.
[7]张军英，王兴峰.雾霾的产生机理与防治对策措施研究[J].环境科学与管理，2013（10）：157-165.
摘要：本文利用2014年31个省市的截面数据，分析了我国雾霾形成的区域特征与产品源特征。主要发现：1.我国雾霾主要集中于华东北地区，空间集聚特征显著。构成雾霾的主要废气物质的排放也呈现显著的空间集聚特征；2.工业部门是构成雾霾三种主要物质的主要部门，且工业部门中的焦炭、电力、钢铁与水泥四种产品产量与三种废气物质的排放量呈现极为显著的相关性。鉴于上述发现，建议：1.成立区域防霾治霾联席制度；2.对关键生产源头重点治理，量化监控；3.鼓励群众与媒体的监督积极性，强化责任追究机制。
关键词：雾霾；地区源；产品源；集中度；贡献度
中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）02-0061-06
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.02.011
1 序言
1.1 雾霾的空间分布与危害性
从近几年雾霾发生的区域与情况分析，我国雾霾最为严重的地区主要集中于华中、华东与华北地区。其中，最为严重的雾霾区覆盖了辽宁、北京、天津、河北、山西、河南、山东与江苏等地区。重雾霾区主要集中于华中北地区。根据全国PM2.5的实时监测数据，并对重雾霾区放大后如图1所示：
由图可知，雾霾主要集中于辽宁、河北、北京、天津、山西、河南、山东等地区。同时，雾霾特别严重的区域主要集中于各省省会城市，如石家庄，郑州与济南等省会城市。位于省会城市近邻的周边地区也相应表现出较为严重的雾霾情况。
从地理分布上看，发生严重雾霾的区域连接成片，整体性较强而随机性较弱。这就意味著雾霾并不是偶然发生的天气现象，而是与特定区域的产业布局存在紧密联系。雾霾天气对社会生产和人的健康构成了严重的负面影响，尤其是对人体健康具有直接的危害。雾霾多呈现酸性，严重雾霾使得人体在呼吸中吸入大量酸性粉尘，对呼吸道、胃部和肺部可以造成不同程度的破坏，轻者致使胃部不适、呕吐，并引发感染性疾病，重者可以引发突发性疾病，甚至死亡。
1.2 雾霾的构成
雾霾是雾与霾的统称。前者由悬浮近地表的微小水滴、冰晶构成的气溶胶系统，后者则是由大气中的粉尘、硫酸、硝酸与有机碳氢化合物等构成。雾霾是大气污染较为严重的表征状态，主要构成要素为粉尘（灰尘）、氮氧化物及二氧化硫。雾霾是多种废气组织的合成物，其实质是社会生产造成的各种危害物质的无序排放，并在空气流动过程里相互反应形成雾霾。因此，导致雾霾产生的并不是某个特定地区，或某个部门，而是多个地区多个部门在无序排放中共同促成的。
1.3 研究现状
针对近几年频繁出现的雾霾天气，国内学者给予了高度关注和研究。部分学者认为，雾霾的形成是因为气象条件造成。例如张人禾、李强等（2014）从气象条件分析了雾霾形成的原因，认为气象因子可以解释超过2/3的雾霾天气逐日变化的方差，方差贡献达到0.68。也有学者认为工业与农业生产造成的污染是形成雾霾的主要原因。例如顾为东（2014）研究发现雾霾源于工业生产中形成的二次气溶胶颗粒和农村土壤、水源污染产生的二次气溶胶颗粒的叠加效应。另有学者认为，雾霾的形成与法律、制度与责任追究机制不健全存在密切关系。例如白洋、刘晓源（2013）研究认为，立法观念滞后，政府责任缺失，是形成雾霾天气的重要原因。目前，对于雾霾形成的原因与治理方法意见纷纭，说法不一。但是，我们忽略了对雾霾产生的生产源头和空间集聚现象的研究。治理雾霾需要从具体地区和具体生产部门着手，从生产环节扼制雾霾形成条件的产生。有鉴于此，本文从雾霾形成的三大要素出发，研究雾霾构成要素的地区源和生产源，为有效治理雾霾问题提供参考依据。
2 雾霾的来源
2.1 雾霾构成要素的地区源
如上所述，构成雾霾的主要因素为粉尘、二氧化硫及氮氧化物三种废气物质。这三种废气物质主要是从哪里产生的呢？我们从两个视角进行研究：一是从地区角度进行探讨；二是从生产部门和产品的源头角度进行分析。
我们首先对三种物质排放的地区结构进行分析。据2015年《中国统计年鉴》，31个省市三种物质排放情况依次如图2所示：
各地区粉尘排放量中，河北、山西、山东、辽宁、内蒙古、河南、新疆、黑龙江、江苏、陕西等地区最为显著（排名顺序由高到低）；SO2排放量的顺序由高到低依次为：山东、内蒙古、山西、河南、河北、辽宁、贵州、江苏、新疆、四川；NOx的排放量顺序由高到低为：山东、河北、河南、内蒙古、江苏、广东、山西、辽宁、新疆、安徽。三种废气物质排放量主要集中于华北地区。在三种废气物质排放量的四分位图中，存在显著的交集部分，具体包括：内蒙古、辽宁、河北、山西、山东、河南、江苏等省份。尽管北京与天津地区三种物质排放量较低，却被河北、辽宁、山西与山东等排放量密集区域所包围。31个省市粉尘、SO2、NOx排放量结构如图3所示：
根据产业经济学理论对市场集中度的定义，我们对三种废气物质的空间集中度进行了统计，具体如表1所示：
2.2 雾霾构成要素的生产部门与产品源
从上文分析可知，雾霾的形成存在着特定的地区源头。接下来，我们分析雾霾产生的生产源头。从生产部门与生活部门角度，粉尘、SO2、NOx排放结构依次如图4所示：
三种废气物质的生产部门排放中，以工业部门排放最为严重，生活排放的较少。其中，在氮氧化物的排放中，机动车的排放量较大。各地区机动车排放量已经接近工业生产排放量的半数，少数地区甚至超过工业排放量。显然，我国各地区工业部门是雾霾形成主要因素的产生根源。紧接着，我们对工业部门的主要产品产量与三种废气物质排放量的关系进行了考察。根据中国工业统计年鉴，我国主要工业产品主要包括：焦炭、钢铁、水泥、初级形态的塑料制品、烧碱、造纸、硫酸、发电量等。我们以上述八种工业产品为例，分析工业产品产量与三种废气物质排放量的关系。对三种废气物质来源的分析顺序为焦炭、钢铁、水泥、初级形态的塑料制品、烧碱、造纸、硫酸、发电量，具体结果如表2所示：
由表2，粉尘排放方面，焦炭、钢铁、电力与水泥四种工业品生产部门的产量与粉尘排放量由强到弱依次呈现异常显著的关系。其中，焦炭产品的产量与粉尘排放量呈现的关系最为显著，且贡献度最高。SO2排放方面，所有工业品产量与SO2排放量均呈现显著关系。其中，焦炭产量对SO2排放量贡献度最大，且最为显著，其次为电力产量，其余工业品如水泥、烧碱、钢铁等贡献度依次递减。NOx排放方面，贡献度最大且最为显著的工业品为电力，其次为水泥，焦炭、烧碱等工业品贡献度依次递减。综合起来，电力、焦炭、钢铁、水泥与烧碱五种工业品产量对三种废气物质排放的贡献度最大，也最为显著，其中尤以焦炭为最。我们将主要大煤矿、火电厂的地理分布与重雾霾区地理分布进行了比较，如图5：
如图5所示，大型煤矿与主要火电厂分布特征显著吻合。煤矿分布与重霾区的地理分布相互密切吻合。因此，煤炭开采、火力发电与重霾区的地理空间分布特征是一致的。由此进一步表明，从生产源头分析，我国重霾形成的最重要原因在于煤炭的开采、使用与电力生产。
3 雾霾的防治途径
综合上述分析，我国雾霾形成的原因可以從两个角度进行解释：（1）区域特征明显。从构成雾霾的三种主要废气物质的地区排放情况分析，山东、内蒙古、山西、河南、河北、辽宁等地区为主要排放地区。其中，以山东、山西、河北与河南地区尤为显著。（2）能源生产引发雾霾的特征显著。从三种废气物质排放量与各种主要工业品产量的统计关系分析，焦炭所代表的煤炭生产部门及其下游的电力生产部门构成了废气物质的主要排放源。鉴于上述结论，本文建议如下：
3.1 从重点区域着手，构建联合治霾联席制度
从地理分布上分析，雾霾的形成并不是由某特定地区单独造成，具有地域的协同性。因此，要从根本上解决雾霾问题，应促使废气排放的重点区域形成联合治理与执法的制度。而要形成联合治霾的联席制度，则应尽快建立与完善区域治霾组织管理规章制度与法律规范，形成轮流坐席、定期汇报、协同方案、齐步落实的高效率管理模式。为确保制度的效率，进一步强化与明确责任追求机制，建立公正透明的奖惩制度是必要的。
3.2 从重点行业着手，强化生产源头的治理
在废气物质的排放中，工业部门占据绝大部分。而工业部门中的煤炭、电力钢铁、水泥的生产又是构成废气物质排放的关键源头。因此，环境监管应从重点排放废气物质的工业产品生产源头抓起。进一步强化与落实除污除废专业设备的安装与改进，大力提高企业治污防污能力。对重点排污企业或工业集中区域的排污排废情况进行全面布控，量化监督。
3.3 建立与完善监督机制，积极鼓励群众和媒体的监督功能
为防止相关职能机构在环境执法中出现寻租行为，杜绝吃拿卡要，避免环境执法形式化、过场化，应积极鼓励群众和媒体的监督和举报。重视举报热线建设，加大投入，使得环境问题可以及时、快速、高效、通畅地反馈到环境职能部门。
参考文献
[1]顾为东.中国雾霾特殊形成机理研究[J].宏观经济研究，2014（6）：3-7.
[2]张人禾.2013年1月中国东部持续性强雾天气产生的气象条件分析[J].中国科学，2014（1）：27-36.
[3]赵秀娟，蒲维维，孟伟，马志强，董璠，何迪.北京地区秋季雾霾天PM2.5污染与气溶胶光学特征分析[J].环境科学，2013（2）：416-423.
[4]吕效谱，成海容，王祖武.中国大范围雾霾期间大气污染特征分析[J].湖南科技大学学报（自然科学版），2013（3）：104-110.
[5]白洋，刘晓源.“雾霾”成因的深层法律思考及防治措施[J].中国地质大学学报（社会科学版），2013（6）：27-33.
[6]马丽梅，张晓.中国雾霾污染的空间效应及经济、能源结构影响[J].中国工业经济，2014（4）：19-31.
[7]张军英，王兴峰.雾霾的产生机理与防治对策措施研究[J].环境科学与管理，2013（10）：157-165.
