宿州市空气质量变化趋势及主要影响因素分析
摘要：本文以《宿州市环境质量公报》（2013-2015年）公布的数据为研究对象，详细分析了全市空气质量年际变化和影响因素，为相关部门下一步采取有效措施提供参考。
关键词：空气质量变化；主要影响因素；趋势
中图分类号：X-651 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）04-0032-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.014
Abstract： This paper analyzes the interannual variation of air quality and its influencing factors in detail in the data released by Suzhou Environmental Quality Bulletin （2013-2015）， and provides reference for the next step to take effective measures.
Key words： Air quality change； Main influencing factors； Trend
随着工业化、城市化进程的加快，城市环境污染问题日益受到社会各界的普遍关注，尤其是城市大气环境污染，已经成为我国最严重的环境问题之一[1]，不仅是重要的环境问题，甚至是重大的民生问题。目前，物元分析、层次分析、主成分分析、模糊综合评价以及空气污染指数等方法，在城市大气环境质量管理方面应用较为广泛。对城市大气环境质量的预测多集中在神经网络非线性运算以及灰色系统等方面，各种方法各具优势，在应用中相互结合和补充，提升了城市大气环境预测的精度。
城市大气环境质量主要受到自然因素和人类活动影响，对城市大气环境进行整体分析能够能够帮助人们掌握城市大气环境变化特点，及时采取有效措施予以防治具有积极的现实意义。由于获取的城市大气环境数据不完全，本文采取灰色理论分析宿州市空气质量的关键影响因子，为全市大气污染总量控制和削减提供参考依据。
1 分析方法
1.1 数据来源
根据国务院2013年发布的《大气污染防治行动计划》的相关规定，本文采用了宿州市环保局发布的《宿州市环境质量公报》（2013-2015年）中SO2、NO2、PM10、PM2.5四个指标的年平均值以及空气质量达标率作为主要分析对象。
1.2 空气质量评价
本文采用了灰色聚类法进行空气质量评价，选2013-2015年为聚类对象，SO2、NO2、PM10、PM2.5四个指标为聚类指标，根据《环境空气质量标准》（GB3095-2012）规定，将空气质量分为2个灰类，对聚类指标进行无量纲处理后进行聚类分析
1.3 影响因子分析
分别将SO2、NO2、PM10、PM2.5四个指标年平均值以及年空气质量达标率作为参考序列X0，各影响因素序列为Xi，然后将参考序列呈负相关关系的影响因素序列进行倒数化算子变换，记为XiD，参考序列与影响因素序列在k时刻的关联系数为ε（k），则第i列相关因素的关联度（Ri）为：
2 结果分析
2.1 空气质量年际变化评价
根據宿州市历年（2013年-2015年）大气主要污染物浓度变化来看，宿州市空气质量整体呈现上升趋势。2013-2014年，全市空气质量优良天数逐年增加，从2013年的334天上升到2014年的351天，全年优良率由91.5%提升到了96.2%，增加了4.7个百分点。但，2015年的空气优良天数较上一年有了大幅度减少，从351天下降到了266天，优良率由96.2%下降到了72.9%，下滑幅度较大。三年来，全市空气主要污染物SO2、NO2、PM10、PM2.5四个指标的年均浓度均呈现逐年下降趋势。2015年，城区环境空气质量不符合国家环境空气质量 （GB 3095-2012）II级标准，污染天数为99天，首要的污染物为细颗粒物（PM2.5），市区空气质量指数均值为88.4，空气质量一般，主要污染时间集中在1月下旬、2月中旬、6月中旬、10月中旬、11月上旬、12月下旬，首要污染物为细颗粒物（PM2.5）。SO2年均值和日均值均达到了国家二级标准；NO2、PM10、PM2.5年均值为国家二级标准（《环境空气质量标准（GB3095-2012）》）。
采用灰色聚类法评价宿州市空气质量。每年聚类系数最大的灰类即为当年空气质量的类别。结果显示，2013年、2014年全市空气质量为二类，2015年时二类和三类聚类系数持平。反映出当前全市城区大气环境质量整体不容乐观，较2013、2014年均有不同程度的加重现象。由聚类系数的趋势可以看出，宿州市的空气质量在持续向好方向发展，但在2015年、2016年空气质量污染有了明显加重趋势。（2016年的全市优良率为62.6%，较2015年下降了10.3个百分点，污染天数为137天，增加了38天），离国家二级环境空气标准有一定差距，全市大气的主要污染物为细颗粒物和可吸入颗粒物。
2.2 影响因素分析
2.2.1 环境空气季节变化
宿州市属于北亚热带季风气候和温暖带季风气候过渡区，属温暖带半湿润以后，年降水量774-895毫米，四季气候变化大，冬季时间长，每年梅雨期持续时间长，因此，每年的5月开始至9月份，城区污染物浓度明显下降。而春冬两季气候干燥、昼夜温差较大，容易形成逆温和大雾等气象，这些因素不利于空气中的污染物扩散，因此，在每年的1月、2月、11月和12月城区的污染物浓度明显要高于其他月份。春季风速较大，地面扬尘会增加空气中的可吸入颗粒物浓度，具体来说，可吸入颗粒物，冬春季要明显高于夏秋两季；二氧化硫冬季最高，夏季最低，春秋两季次之。二氧化氮冬季最高、夏季最低，春秋两季基本持平。
2.2.2 大气污染物特征
“大气十条”颁布实施后，宿州市加大了全市大气环境监测和整治工作。2013年、2014年，大气首要污染物均为可吸入颗粒物，2013年较上一年上升了38.2%，2014年则在2013年基础上下降了10.6%，2013-2014年全市二氧化硫、二氧化氮的年均值均呈现下降趋势，全市无酸雨。2015-2016年，全市大气首要污染物分别为细颗粒物、细颗粒物和可吸入颗粒物。二氧化硫、二氧化氮的年均值均呈现持平或下降趋势，2016年的天气优良率较2015年有了较大幅度下滑，距达到国家二级环境空气质量标准尚有差距。全市大气污染形势不容乐观。全市二氧化硫、二氧化氮的年均值均继续呈现下降趋势。2016年市区空气质量指数均值较2015年增加了0.7，为99.1，属空气质量一般。
2.3 环境空气影响因素
2.3.1 产业结构的优化调整
从国外先进国家的发展经验来看，产业结构的调整是减少经济增长过程中能源、资源消耗同步增长的关键性措施，也是改善环境空气质量的重要途径。宿州市作为传统农业大市，第一产业比重大，非农产业发展相對滞后[2]。全市“三产”结构比从2013年的24.8：42.0：33.2发展为19.2：38.0：42.8（2016年），全市第一二产业的比重均呈现了下降区域，第三产业占比增幅加快。产业结构由能耗高、污染重的工业产业为主转变为能耗低、污染轻的第三产业为主。但全市的机动车保有量、市政建设、建筑业等快速增长，导致的汽车尾气和扬尘等加剧了空气大气污染。
2.3.2 节能减排及重点污染源的综合整治初见成效
近年来，宿州市全面加大推进节能降耗工作。根据宿州市公布的《2016年规上工业能源消费情况分析》来看，首先是能源消费量增速回落，2016年全市1294家规上工业企业综合能源消费347.3万t标准煤，较2015年下降了0.1%，重工业能占全部工业用能的比重高达80.3%，其用能总量增速持续下降是规上工业综合能源消费量增速持续回落的直接原因。能源消费品结构优化，全市能源消费品种中，原煤消费量占比74.2%，比2015年下降了5.5%，规上工业用电消费量占比14.6%，较2015年提升了1.2%，这两项能源消费比重结构的一降一升，促进了全市能源消费品种结构的持续优化。
2.3.3 机动车尾气的控制
近年来，随着全市经济的快速增长和市民收入的不断增加，市民的购买力不断增强，全市的机动车保有量也呈现出较大幅度的增长势头，以汽车为例，2016年末全市民用汽车拥有量25.13万辆，较2015年增长了16.8%。近年来，宿州市加大了市区机动车尾气治理，对高排放机动车进行专项整治，并对防治机动车污染作出了具体安排和部署，开展机动车尾气遥感监测，推动了空气质量自动监测站的升级改造。
2.3.4 其他
细颗粒物、可吸入颗粒物是宿州市当前空气环境污染中的首要污染物。这两种污染物来源复杂，除了燃煤、工业废气的有组织排放源外，还有来自机动车的尾气、市政建设施工、土壤风沙的二次扬尘等组织排放源。近年来，宿州扩大了工业污染源烟尘的控制区建设范围，加大了环境监管力度，有效控制工业源烟气排放，加快推进全市煤气等清洁能源的使用，以及城市绿化建设，在一定程度上降低了可吸入颗粒物和细颗粒物浓度的增加[3]。
3 结论
（1）近年来宿州市大气环境整治做了许多工作，但大气环境质量距达到国家二级环境空气质量标准尚有差距，2016年，全年天气优良率为62.6%，有137天属于污染天数。从年际变化显示细颗粒物和可吸入颗粒物成为宿州市环境空气中的首要污染物，但浓度呈现下降趋势。二氧化硫、二氧化氮年均浓度均呈现下降趋势，空气污染处于由燃煤型向机动车尾气转变的过程，表现出了复合污染的特征。
（2）空气污染源增加与环境空气保护措施的相互作用推动了宿州市近年来的主要变化趋势。一方面，产业结构变化、重点污染源整治、能源结构调整、清洁能源的推广使用和机动车排放标准的提高等都对市区大气环境污染起到了很好的抑制作用。但另一方面，全市高耗能工业能耗占比居高不下，其中，电力、热力的生产和供应，化学原料和化学制品制造、黑色金属冶炼和压延等占全部规模以上工业总产值比重为21.3%，综合能耗占全部规上能耗68.7%。高耗能行业以占比不到三成的产值消耗了近七成的能耗[4]。
（3）近年来可吸入颗粒物、细颗粒物等成为首要污染物，虽然全市管理部门已经作出了巨大努力，采取了一系列举措，出台了《宿州市大气污染防治实施细则》《宿州市大气污染专项整治工作行动方案》等，但整体形势不容乐观，对空气中的主要污染物来源、形成机理、控制对策等研究还有待进一步强化。
参考文献
[1]王红梅，黄晓.20年来昆明市环境空气质量变化趋势及影响因素分析[J].环境科学导刊，2010，（2）：71-74.
[2]杨肃昌，马素琳. 城市经济增长对空气质量的影响——基于省会城市面板数据的分析[J]. 城市问题，2015，（12）：4-11.
[3]陈焕盛，王自发，吴其重，吴剑斌，晏平仲，唐晓，王哲. 空气质量多模式系统在广州应用及对PM10预报效果评估[J]. 气候与环境研究，2013，（04）：427-435.
[4]曹静，王鑫，钟笑寒. 限行政策是否改善了北京市的空气质量[J]. 经济学（季刊），2014，（03）：1091-1126.
作者简介：季心红（1969-），女，大专，工程师，研究方向为环境监测。
关键词：空气质量变化；主要影响因素；趋势
中图分类号：X-651 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）04-0032-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.014
Abstract： This paper analyzes the interannual variation of air quality and its influencing factors in detail in the data released by Suzhou Environmental Quality Bulletin （2013-2015）， and provides reference for the next step to take effective measures.
Key words： Air quality change； Main influencing factors； Trend
随着工业化、城市化进程的加快，城市环境污染问题日益受到社会各界的普遍关注，尤其是城市大气环境污染，已经成为我国最严重的环境问题之一[1]，不仅是重要的环境问题，甚至是重大的民生问题。目前，物元分析、层次分析、主成分分析、模糊综合评价以及空气污染指数等方法，在城市大气环境质量管理方面应用较为广泛。对城市大气环境质量的预测多集中在神经网络非线性运算以及灰色系统等方面，各种方法各具优势，在应用中相互结合和补充，提升了城市大气环境预测的精度。
城市大气环境质量主要受到自然因素和人类活动影响，对城市大气环境进行整体分析能够能够帮助人们掌握城市大气环境变化特点，及时采取有效措施予以防治具有积极的现实意义。由于获取的城市大气环境数据不完全，本文采取灰色理论分析宿州市空气质量的关键影响因子，为全市大气污染总量控制和削减提供参考依据。
1 分析方法
1.1 数据来源
根据国务院2013年发布的《大气污染防治行动计划》的相关规定，本文采用了宿州市环保局发布的《宿州市环境质量公报》（2013-2015年）中SO2、NO2、PM10、PM2.5四个指标的年平均值以及空气质量达标率作为主要分析对象。
1.2 空气质量评价
本文采用了灰色聚类法进行空气质量评价，选2013-2015年为聚类对象，SO2、NO2、PM10、PM2.5四个指标为聚类指标，根据《环境空气质量标准》（GB3095-2012）规定，将空气质量分为2个灰类，对聚类指标进行无量纲处理后进行聚类分析
1.3 影响因子分析
分别将SO2、NO2、PM10、PM2.5四个指标年平均值以及年空气质量达标率作为参考序列X0，各影响因素序列为Xi，然后将参考序列呈负相关关系的影响因素序列进行倒数化算子变换，记为XiD，参考序列与影响因素序列在k时刻的关联系数为ε（k），则第i列相关因素的关联度（Ri）为：
2 结果分析
2.1 空气质量年际变化评价
根據宿州市历年（2013年-2015年）大气主要污染物浓度变化来看，宿州市空气质量整体呈现上升趋势。2013-2014年，全市空气质量优良天数逐年增加，从2013年的334天上升到2014年的351天，全年优良率由91.5%提升到了96.2%，增加了4.7个百分点。但，2015年的空气优良天数较上一年有了大幅度减少，从351天下降到了266天，优良率由96.2%下降到了72.9%，下滑幅度较大。三年来，全市空气主要污染物SO2、NO2、PM10、PM2.5四个指标的年均浓度均呈现逐年下降趋势。2015年，城区环境空气质量不符合国家环境空气质量 （GB 3095-2012）II级标准，污染天数为99天，首要的污染物为细颗粒物（PM2.5），市区空气质量指数均值为88.4，空气质量一般，主要污染时间集中在1月下旬、2月中旬、6月中旬、10月中旬、11月上旬、12月下旬，首要污染物为细颗粒物（PM2.5）。SO2年均值和日均值均达到了国家二级标准；NO2、PM10、PM2.5年均值为国家二级标准（《环境空气质量标准（GB3095-2012）》）。
采用灰色聚类法评价宿州市空气质量。每年聚类系数最大的灰类即为当年空气质量的类别。结果显示，2013年、2014年全市空气质量为二类，2015年时二类和三类聚类系数持平。反映出当前全市城区大气环境质量整体不容乐观，较2013、2014年均有不同程度的加重现象。由聚类系数的趋势可以看出，宿州市的空气质量在持续向好方向发展，但在2015年、2016年空气质量污染有了明显加重趋势。（2016年的全市优良率为62.6%，较2015年下降了10.3个百分点，污染天数为137天，增加了38天），离国家二级环境空气标准有一定差距，全市大气的主要污染物为细颗粒物和可吸入颗粒物。
2.2 影响因素分析
2.2.1 环境空气季节变化
宿州市属于北亚热带季风气候和温暖带季风气候过渡区，属温暖带半湿润以后，年降水量774-895毫米，四季气候变化大，冬季时间长，每年梅雨期持续时间长，因此，每年的5月开始至9月份，城区污染物浓度明显下降。而春冬两季气候干燥、昼夜温差较大，容易形成逆温和大雾等气象，这些因素不利于空气中的污染物扩散，因此，在每年的1月、2月、11月和12月城区的污染物浓度明显要高于其他月份。春季风速较大，地面扬尘会增加空气中的可吸入颗粒物浓度，具体来说，可吸入颗粒物，冬春季要明显高于夏秋两季；二氧化硫冬季最高，夏季最低，春秋两季次之。二氧化氮冬季最高、夏季最低，春秋两季基本持平。
2.2.2 大气污染物特征
“大气十条”颁布实施后，宿州市加大了全市大气环境监测和整治工作。2013年、2014年，大气首要污染物均为可吸入颗粒物，2013年较上一年上升了38.2%，2014年则在2013年基础上下降了10.6%，2013-2014年全市二氧化硫、二氧化氮的年均值均呈现下降趋势，全市无酸雨。2015-2016年，全市大气首要污染物分别为细颗粒物、细颗粒物和可吸入颗粒物。二氧化硫、二氧化氮的年均值均呈现持平或下降趋势，2016年的天气优良率较2015年有了较大幅度下滑，距达到国家二级环境空气质量标准尚有差距。全市大气污染形势不容乐观。全市二氧化硫、二氧化氮的年均值均继续呈现下降趋势。2016年市区空气质量指数均值较2015年增加了0.7，为99.1，属空气质量一般。
2.3 环境空气影响因素
2.3.1 产业结构的优化调整
从国外先进国家的发展经验来看，产业结构的调整是减少经济增长过程中能源、资源消耗同步增长的关键性措施，也是改善环境空气质量的重要途径。宿州市作为传统农业大市，第一产业比重大，非农产业发展相對滞后[2]。全市“三产”结构比从2013年的24.8：42.0：33.2发展为19.2：38.0：42.8（2016年），全市第一二产业的比重均呈现了下降区域，第三产业占比增幅加快。产业结构由能耗高、污染重的工业产业为主转变为能耗低、污染轻的第三产业为主。但全市的机动车保有量、市政建设、建筑业等快速增长，导致的汽车尾气和扬尘等加剧了空气大气污染。
2.3.2 节能减排及重点污染源的综合整治初见成效
近年来，宿州市全面加大推进节能降耗工作。根据宿州市公布的《2016年规上工业能源消费情况分析》来看，首先是能源消费量增速回落，2016年全市1294家规上工业企业综合能源消费347.3万t标准煤，较2015年下降了0.1%，重工业能占全部工业用能的比重高达80.3%，其用能总量增速持续下降是规上工业综合能源消费量增速持续回落的直接原因。能源消费品结构优化，全市能源消费品种中，原煤消费量占比74.2%，比2015年下降了5.5%，规上工业用电消费量占比14.6%，较2015年提升了1.2%，这两项能源消费比重结构的一降一升，促进了全市能源消费品种结构的持续优化。
2.3.3 机动车尾气的控制
近年来，随着全市经济的快速增长和市民收入的不断增加，市民的购买力不断增强，全市的机动车保有量也呈现出较大幅度的增长势头，以汽车为例，2016年末全市民用汽车拥有量25.13万辆，较2015年增长了16.8%。近年来，宿州市加大了市区机动车尾气治理，对高排放机动车进行专项整治，并对防治机动车污染作出了具体安排和部署，开展机动车尾气遥感监测，推动了空气质量自动监测站的升级改造。
2.3.4 其他
细颗粒物、可吸入颗粒物是宿州市当前空气环境污染中的首要污染物。这两种污染物来源复杂，除了燃煤、工业废气的有组织排放源外，还有来自机动车的尾气、市政建设施工、土壤风沙的二次扬尘等组织排放源。近年来，宿州扩大了工业污染源烟尘的控制区建设范围，加大了环境监管力度，有效控制工业源烟气排放，加快推进全市煤气等清洁能源的使用，以及城市绿化建设，在一定程度上降低了可吸入颗粒物和细颗粒物浓度的增加[3]。
3 结论
（1）近年来宿州市大气环境整治做了许多工作，但大气环境质量距达到国家二级环境空气质量标准尚有差距，2016年，全年天气优良率为62.6%，有137天属于污染天数。从年际变化显示细颗粒物和可吸入颗粒物成为宿州市环境空气中的首要污染物，但浓度呈现下降趋势。二氧化硫、二氧化氮年均浓度均呈现下降趋势，空气污染处于由燃煤型向机动车尾气转变的过程，表现出了复合污染的特征。
（2）空气污染源增加与环境空气保护措施的相互作用推动了宿州市近年来的主要变化趋势。一方面，产业结构变化、重点污染源整治、能源结构调整、清洁能源的推广使用和机动车排放标准的提高等都对市区大气环境污染起到了很好的抑制作用。但另一方面，全市高耗能工业能耗占比居高不下，其中，电力、热力的生产和供应，化学原料和化学制品制造、黑色金属冶炼和压延等占全部规模以上工业总产值比重为21.3%，综合能耗占全部规上能耗68.7%。高耗能行业以占比不到三成的产值消耗了近七成的能耗[4]。
（3）近年来可吸入颗粒物、细颗粒物等成为首要污染物，虽然全市管理部门已经作出了巨大努力，采取了一系列举措，出台了《宿州市大气污染防治实施细则》《宿州市大气污染专项整治工作行动方案》等，但整体形势不容乐观，对空气中的主要污染物来源、形成机理、控制对策等研究还有待进一步强化。
参考文献
[1]王红梅，黄晓.20年来昆明市环境空气质量变化趋势及影响因素分析[J].环境科学导刊，2010，（2）：71-74.
[2]杨肃昌，马素琳. 城市经济增长对空气质量的影响——基于省会城市面板数据的分析[J]. 城市问题，2015，（12）：4-11.
[3]陈焕盛，王自发，吴其重，吴剑斌，晏平仲，唐晓，王哲. 空气质量多模式系统在广州应用及对PM10预报效果评估[J]. 气候与环境研究，2013，（04）：427-435.
[4]曹静，王鑫，钟笑寒. 限行政策是否改善了北京市的空气质量[J]. 经济学（季刊），2014，（03）：1091-1126.
作者简介：季心红（1969-），女，大专，工程师，研究方向为环境监测。
