黑龍江省大氣污染物時(shí)空分布特征及影響因素

伍昱飛, 葉華香, 臧淑英

(哈爾濱師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，寒區(qū)地理環(huán)境監(jiān)測(cè)與空間信息服務(wù)黑龍江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 哈爾濱 150025)

隨著中國(guó)城市化和工業(yè)化的高速發(fā)展，大氣環(huán)境污染問題日益凸顯，對(duì)人們的生產(chǎn)生活和身心健康造成嚴(yán)重的影響，引發(fā)民眾對(duì)環(huán)境健康的擔(dān)憂，成為一個(gè)重大的民生問題。《2018中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》顯示，217個(gè)城市空氣環(huán)境質(zhì)量仍超標(biāo)，占比64.2%。其中嚴(yán)重污染822 d，比2017年增加20 d，可見中國(guó)城市大氣污染形勢(shì)依舊很嚴(yán)峻。在十九大報(bào)告中，習(xí)近平總書記指出，加快生態(tài)文明體制改革，建設(shè)美麗中國(guó)，必須推進(jìn)綠色發(fā)展、著力解決突出環(huán)境問題、加大生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度等措施[1]。因此，大氣環(huán)境問題也成為社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)，同時(shí)也受到了很多學(xué)者的關(guān)注，掌握其污染的時(shí)空分布特征、影響因子等，對(duì)區(qū)域的綠色可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。

關(guān)于大氣污染問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從不同的角度進(jìn)行了相關(guān)研究。在研究區(qū)域上主要包括全球、全國(guó)等大尺度方面，同時(shí)也包含典型的省份、城市群以及城市。Hafiz等[2]探討了空氣污染的健康成本對(duì)亞洲國(guó)家財(cái)政狀況的影響；黃小琥等[3]研究了中國(guó)城市主要大氣污染物時(shí)空分布特征及其相關(guān)性；李力等[4]對(duì)京津冀、珠三角城市群空氣質(zhì)量時(shí)空特征與影響機(jī)理進(jìn)行了分析。在省級(jí)層面，王化杰等[5]研究了安徽省大氣污染物演化規(guī)律。也有研究者從環(huán)境學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、地理學(xué)等多角度，基于探索性空間數(shù)據(jù)和空間計(jì)量模型[6-8]等方法分析了大氣污染物時(shí)空分布特征及變化規(guī)律[9]、空間溢出效應(yīng)[10-11]等。在影響因素方面主要是從自然和人文兩個(gè)角度闡明內(nèi)在演變機(jī)理。自然方面，楊瑩等[12]在分析哈爾濱空氣質(zhì)量指數(shù)分布特征的基礎(chǔ)上研究其與氣象要素的相關(guān)因素，結(jié)果顯示AQI與風(fēng)速、氣壓、氣溫、相對(duì)濕度有相關(guān)性；李文杰等[13]從不同角度研究了空氣質(zhì)量與沙塵暴的關(guān)系。人文方面則有梁偉等[14]探討了城鎮(zhèn)化率對(duì)空氣質(zhì)量的影響及空間效應(yīng)；藺學(xué)芹等[9]分析了城市空氣質(zhì)量與能源消耗、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面的響應(yīng)關(guān)系。

黑龍江省地處中國(guó)中高緯度地區(qū)，2013年以來，省內(nèi)大多數(shù)城市經(jīng)常出現(xiàn)空氣質(zhì)量指數(shù)“爆表”情況，加強(qiáng)對(duì)黑龍江省空氣質(zhì)量研究顯得尤為重要。由于受數(shù)據(jù)完整性的影響，收集了2015—2018年黑龍江省13個(gè)市地的常規(guī)大氣污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)定量分析、IDW(inverse distance weighted)空間插值法和灰色關(guān)聯(lián)方法對(duì)省內(nèi)空氣質(zhì)量狀況及影響因素進(jìn)行分析，以期為地區(qū)大氣污染的防控治理工作提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

黑龍江省位于中國(guó)東北部(圖1)，東接俄羅斯，西鄰吉林內(nèi)蒙古，屬溫帶大陸季風(fēng)性氣候與寒溫帶氣候。地勢(shì)呈東南、西北和北部較高，西南和東北部較低。全省境內(nèi)有黑龍江、烏蘇里江、松花江和綏芬河四大水系。黑龍江省位于東北亞區(qū)域腹地，是亞洲與太平洋地區(qū)陸路通往俄羅斯和歐洲大陸的重要通道，中國(guó)沿邊開放的重要窗口，是中國(guó)重要的林業(yè)基地、能源基地、商品糧基地和重工業(yè)基地。

圖1 研究區(qū)域

1.2 數(shù)據(jù)來源與分析方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本文收集了黑龍江生態(tài)環(huán)境保護(hù)廳記錄的2015—2018年黑龍江省13個(gè)市地的大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)日均值以及6種主要大氣污染物濃度SO2、NO2、CO、PM2.5、PM10、O3(以質(zhì)量濃度計(jì))。經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化指標(biāo)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指標(biāo)、城市機(jī)動(dòng)車保有量等指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于相應(yīng)年份的黑龍江省統(tǒng)計(jì)年鑒、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)。

《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)對(duì)SO2、NO2、PM10和 PM2.54種污染物的濃度年均值限值進(jìn)行了規(guī)定，但未對(duì)CO和O3進(jìn)行濃度年均值限定。根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范，對(duì)4種規(guī)定濃度年度限制的大氣污染物以濃度年均值進(jìn)行評(píng)價(jià)，而對(duì)于CO 以日均值的第95百分位數(shù)代表年均濃度，O3以日最大8 h滑動(dòng)平均值的第90百分位數(shù)代表年均濃度。同時(shí)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ 633—2012 中環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI) 技術(shù)規(guī)定(試行) 中，將空氣污染指數(shù) AQI分為6級(jí)：AQI≤50(優(yōu))、51300(嚴(yán)重污染)。

對(duì)于部分缺失的數(shù)據(jù)采用月平均值進(jìn)行平滑處理。在分析數(shù)據(jù)時(shí)，結(jié)合實(shí)際情況，將每年4月16日至10月14日規(guī)定為非供暖期，共計(jì)182 d(2016年供暖期為184 d)。

1.2.2 分析方法

運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)定量分析法、IDW空間插值法和灰色關(guān)聯(lián)方法進(jìn)行相關(guān)研究。下面簡(jiǎn)單介紹灰色關(guān)聯(lián)法。

灰色系統(tǒng)理論是由中國(guó)學(xué)者鄧聚龍?zhí)岢龅摹；疑P(guān)聯(lián)分析可適用于樣本小、數(shù)據(jù)少的研究對(duì)象，近幾年被廣泛使用[15]。

灰色關(guān)聯(lián)分析的基本操作步驟如下。

1)原始數(shù)據(jù)的初始化：

(1)

為便于各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行比較分析，利用均值化處理對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化。

2)計(jì)算比較數(shù)列和參考數(shù)列的絕對(duì)差值：

Δi(k)=|x′0(k)-x′i(k)|

(2)

3)指標(biāo)體系的灰色系數(shù)：

γ[x0(k),xi(k)]=

(3)

式中，ξ為常數(shù)，通常情況下ξ取0.5，本文中ξ取0.5。

4)計(jì)算灰色關(guān)聯(lián)度并排列關(guān)聯(lián)序：

綜合灰色關(guān)聯(lián)度的計(jì)算公式為

(4)

由式(4)得，關(guān)聯(lián)系數(shù)γ越大，表明對(duì)參考序列與對(duì)比序列的關(guān)聯(lián)水平越高。其關(guān)聯(lián)度劃分為：弱(0<γ<0.35)、中(0.35<γ<0.65)、較強(qiáng)(0.65<γ<0.85 )、極強(qiáng)(0.85<γ<1)。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑龍江省污染物時(shí)間分布特征

2.1.1 AQI的時(shí)間分布特征

由研究區(qū)域研究數(shù)據(jù)可得，從2015—2018年，AQI從66.34降到了53.94，降幅18.69%，區(qū)域整體空氣質(zhì)量向更加清潔的方向發(fā)展，其主要原因是黑龍江省加大了地區(qū)大氣污染的治理力度。近年來，政府連續(xù)頒布的《黑龍江省大氣污染防治專項(xiàng)行動(dòng)方案》及《黑龍江省大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》等方案規(guī)劃有關(guān)，具體有推進(jìn)鍋爐改造及淘汰，嚴(yán)控燃煤污染；升級(jí)改造治理設(shè)施，嚴(yán)治工業(yè)企業(yè)污染；推行綠色交通，嚴(yán)管機(jī)動(dòng)車污染；強(qiáng)化大氣污染綜合治理，嚴(yán)防城鄉(xiāng)面源污染；加強(qiáng)重污染天氣應(yīng)對(duì)，嚴(yán)格特殊時(shí)段環(huán)境空氣質(zhì)量管控等一系列重大舉措。

黑龍江省的AQI在年內(nèi)整體呈現(xiàn)出“U”形變化規(guī)律(圖2)，其中年最高值一般出現(xiàn)在每年的1—4和10—12月，全年AQI的最低值一般在8月或9月出現(xiàn)。從整體上看，年內(nèi)AQI的波動(dòng)在減小，年際AQI呈下降趨勢(shì)。

圖2 2015—2018年研究區(qū)AQI月均值

2.1.2 污染物的時(shí)間變化特征

2015—2018年，黑龍江省6種主要污染物濃度基本隨著年度的推移呈現(xiàn)波動(dòng)式的變化趨勢(shì)。其中PM2.5、PM10和NO2年均質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)一致，先減后增再減，三者的年均濃度最大值出現(xiàn)在2015年，分別為39.54、65.83、23.33 μg/m3；最小值出現(xiàn)在2018年，分別為27.76、50.49、19.54 μg/m3；SO2的年均質(zhì)量濃度則逐年遞減，由2015年的20.67 μg/m3下降到2018年的10.94 μg/m3，降幅為47.05%；CO的第95百分位數(shù)，2015—2017年基本保持不變，維持在0.77 mg/m3左右，2018年降低到0.57 mg/m3。此外， O38 h的第90百分位數(shù)先有2015年的71.83 μg/m3降低至2016年的66.99 μg/m3，后逐年升高至2018年的71.91 μg/m3，略高于研究初期水平。

黑龍江省6種污染物的月均值濃度如圖3所示，不同月份主要污染物見表1。由圖3可知，PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO的濃度變化趨勢(shì)整體上較為一致，在年內(nèi)呈現(xiàn)出“U”形的變化規(guī)律；而O3變化趨勢(shì)則相反，呈現(xiàn)倒“U”形的變化規(guī)律。

由圖3和表1得出，1—5月和10—12月PM2.5和PM10為研究區(qū)的主要污染物，這可能是因?yàn)楹浼竟?jié)常見的穩(wěn)定天氣條件和大規(guī)模供暖導(dǎo)致其排放量增大[16]，同時(shí)與季節(jié)性揚(yáng)塵天氣[17]和區(qū)域性秸稈焚燒對(duì)濃度抬升也有較大關(guān)系[18]。6—8月主要污染物除顆粒物外，O3也是主要污染物之一，與O3污染主要是集中在4—9月，是夏季影響許多城市空氣質(zhì)量的首要污染物[19]的研究較為一致。

圖3 研究區(qū)各污染物濃度月均值

表1 2015—2018年黑龍江省不同月份首要污染物種類

2.1.3 污染等級(jí)變化特征

黑龍江省各級(jí)環(huán)境空氣質(zhì)量級(jí)別占比見表2。從表2可以看出，黑龍江省優(yōu)良天氣的天數(shù)占所有統(tǒng)計(jì)天數(shù)的比例最高，為90.57%，其次是輕度和中度污染，分別占比6.24%和1.72%，而重度和嚴(yán)重污染所占比最小，僅為1.47%。結(jié)合黑龍江省特點(diǎn)，分別對(duì)供暖期和非供暖期的污染等級(jí)天數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。從表2中可以看出，非供暖期空氣質(zhì)量整體優(yōu)于供暖期，其中優(yōu)良天數(shù)的比例非供暖期以97.38%高于供暖期的84.42%。污染天數(shù)比例則供暖期的15.58%則是非供暖期2.62%的6倍。這一情況的出現(xiàn)和供暖期內(nèi)大量燃煤及燃燒秸稈有關(guān)。在供暖初期的十月，既有燃煤量的增加，還有大量周邊地區(qū)的秸稈燃燒，使得空氣質(zhì)量嚴(yán)重下滑。除此之外，黑龍江省冬季寒冷，混合層高度低，易出現(xiàn)逆溫等穩(wěn)定天氣狀態(tài)，導(dǎo)致省內(nèi)供暖期內(nèi)污染情況嚴(yán)重。供暖期及供采暖期氣象間明顯差異導(dǎo)致污染狀況不同。從年度變化角度看，合格率從2015年的87.42%提升到2018年的94.09%。污染情況相對(duì)比較嚴(yán)重的供暖期重度污染和嚴(yán)重污染的比例也從4.55%降低至1.01%，降幅77.80%。由此可見，隨著大氣污染物防治的各項(xiàng)政策及規(guī)章制度的頒布和落實(shí)，空氣質(zhì)量提升明顯。

表2 2015—2018年黑龍江省各級(jí)環(huán)境空氣質(zhì)量級(jí)別占比 %

2.2 黑龍江省污染物空間分布特征

運(yùn)用反距離權(quán)重法對(duì)黑龍江省6種空氣污染物濃度進(jìn)行空間插值(圖4)。從圖4可以看出，不同的空氣污染物在空間上有著不同的分布特征。空間分布格局變化不大但變化率在空間上存在明顯差異。CO在空間分布上有較強(qiáng)空間異質(zhì)性，其中高濃度地區(qū)主要分布在哈爾濱、雞西、鶴崗、佳木斯、大興安嶺地區(qū)等城市。大興安嶺地區(qū)的CO來源可能是林區(qū)森林火災(zāi)后期大量排放出來的[20]。其他高濃度地區(qū)CO可能主要來源于燃料的不完全燃燒[21-22]。NO2濃度的空間分布基本不變，并且污染重心穩(wěn)定在哈爾濱市附近。哈爾濱作為黑龍江省的省會(huì)城市，受汽車尾氣、工業(yè)污染的影響相對(duì)較突出。O3高濃度的空間分布逐漸由省西南城市大慶開始遍布全省大多數(shù)城市，可見O3的污染在日益增加。這主要是全省各城市的發(fā)展和機(jī)動(dòng)車的增加帶來的后果，因此O3的治理形式相當(dāng)嚴(yán)峻[23]。PM2.5和PM10的空間分布以及在時(shí)間序列上的分布都比較相似，空間分布上呈現(xiàn)出東南高、西北低的態(tài)勢(shì)。時(shí)間變化則相對(duì)穩(wěn)定。這可能與東南地區(qū)人口與第二產(chǎn)業(yè)分布較西北地區(qū)密集有關(guān)[24]。全省SO2濃度分布的重點(diǎn)區(qū)域逐漸由大興安嶺黑河和哈爾濱兩個(gè)變化為僅哈爾濱一個(gè)重點(diǎn)區(qū)域。大興安嶺黑河重心處于黑龍江省最北部，年平均溫度常低于零度。生活于該地區(qū)的民眾取暖時(shí)遠(yuǎn)多于其他地區(qū)，因此伴隨著煤炭等燃燒，釋放出的SO2也相對(duì)較多。但是隨著集中供熱和燃?xì)饣慕ㄔO(shè)、對(duì)鍋爐等的限期治理，SO2也隨之減少。哈爾濱市則在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)帶來了污染源源頭排放量的增加，雖然在各種環(huán)境保護(hù)規(guī)章制度的限制下，SO2年均濃度有所控制，但相對(duì)于其他地區(qū)仍然相對(duì)處在較高的狀態(tài)。

圖4 2015、2016年黑龍江大氣污染物空間分布

3 討論——以哈爾濱市為例

城市空氣污染是自然條件和人類活動(dòng)等因素共同作用的結(jié)果。在掌握大氣污染時(shí)空分布特征的基礎(chǔ)上，明晰空氣污染的機(jī)理可為大氣污染防治提供合理的參考依據(jù)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。雖然哈爾濱市作為黑龍江省的經(jīng)濟(jì)文化中心，但是隨著城市建設(shè)的發(fā)展，也帶來了更加嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。從前文分析中可以看出，哈爾濱市的大氣污染程度略高于其他城市，同時(shí)各污染物在空間分布上以哈爾濱為重心。由于省內(nèi)多數(shù)地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)獲取困難，因此以哈爾濱市為例，在前人研究成果的基礎(chǔ)上，利用灰色關(guān)聯(lián)分析法，探討2015—2018年影響城市空氣質(zhì)量的自然和社會(huì)因素，為哈爾濱市大氣污染的防控治理工作提供理論支撐。

3.1 自然因素

不同學(xué)者從不同的角度對(duì)哈爾濱市的空氣污染的自然影響因素進(jìn)行了分析。朱紅蕊等[25]認(rèn)為AQI 與氣壓之間以正相關(guān)為主，秋冬季最為顯著；與風(fēng)速主要表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，冬季尤為顯著；與氣溫的關(guān)系受到采暖的干擾差異較大，年尺度及秋冬季呈負(fù)相關(guān)，月尺度呈正相關(guān)；與降水日數(shù)呈負(fù)相關(guān)；與相對(duì)濕度冬季表現(xiàn)為顯著正相關(guān)，而5—9月為負(fù)相關(guān)。李樹嶺等[26]對(duì)哈爾濱市2017年10月一次持續(xù)性污染過程分析后認(rèn)為，在此次重污染發(fā)展的過程中，地面相對(duì)濕度(RH)增大有利于顆粒物吸濕增長(zhǎng)和污染加劇，且污染物主要來源于秸稈焚燒，其次來源于取暖燃煤。歐娜音等[27]認(rèn)為哈爾濱市空氣污染物濃度與持續(xù)性逆溫頻率、厚度呈正相關(guān)。楊艷等[17]通過對(duì)近50年哈爾濱市沙塵暴規(guī)律的研究發(fā)現(xiàn)，哈市沙城暴主要發(fā)生在春季，少數(shù)發(fā)生在秋季和冬季，極少數(shù)發(fā)生在夏季。因此，由前人研究可得，風(fēng)速、相對(duì)濕度、氣溫、逆溫和沙塵暴等在自然因素方面對(duì)哈爾濱市空氣質(zhì)量都有影響。

3.2 經(jīng)濟(jì)社會(huì)因素

城市的空氣質(zhì)量受氣象條件、地形等自然因素的影響，同時(shí)與經(jīng)濟(jì)、科技等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素密切相關(guān)。如表3所示，在結(jié)合前人研究經(jīng)驗(yàn)并參考相關(guān)文獻(xiàn)的情況下，最終選取交通指數(shù)、城市發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為比較序列和不同年份的不同污染指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析，分析結(jié)果見表4。

表3 影響因素指標(biāo)

表4 污染指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)關(guān)聯(lián)系數(shù)

1)在交通指數(shù)方面，整體來說民用汽車以及單位公里民用汽車擁有量和CO(0.87、0.89)、O3(0.88、0.89)有著極強(qiáng)的關(guān)聯(lián)度，其次是和PM2.5(0.65、0.66)、NO2(0.71、0.73)有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)度。而摩托車擁有量和PM2.5(0.88)、PM10(0.87)的關(guān)聯(lián)度極強(qiáng)。雖然近些年黑龍江省采取一系列的環(huán)保措施成果顯著，但是私人汽車擁有量增長(zhǎng)迅速，同時(shí)汽車尾氣大量排放，依舊很大程度上影響城市空氣質(zhì)量。有學(xué)者通過電動(dòng)車的普及對(duì)空氣質(zhì)量的影響模擬后，得到電動(dòng)車對(duì)小型載客車輛50%的代替可對(duì)CO和NOx的減排產(chǎn)生積極效果[28-29]。

2)在城市發(fā)展方面，首先從人均GDP來說，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和空氣質(zhì)量密切相關(guān)，人均GDP和各項(xiàng)污染指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度從中等到極強(qiáng)(0.55～0.93)。其次，降低能源消耗強(qiáng)度有利于提升能源效率，改善空氣質(zhì)量；但能耗強(qiáng)度的降低會(huì)引起能源(尤其是化石能源)的消費(fèi)總量反彈效應(yīng)，導(dǎo)致空氣質(zhì)量惡化[30]。黑龍江省在2016—2018年制定的大氣污染防治專項(xiàng)行動(dòng)方案，將重點(diǎn)放在控制燃煤消費(fèi)總量、提高燃煤質(zhì)量、推進(jìn)建筑供熱計(jì)量和節(jié)能改造等5個(gè)方面。因此單位GDP的能源消耗強(qiáng)度與大多數(shù)污染指標(biāo)有著較強(qiáng)到極強(qiáng)的關(guān)聯(lián)度(0.64～0.99)。從城鎮(zhèn)人口占總?cè)丝诒壤齺碚f，除了和SO2(0.59)的關(guān)聯(lián)度在中等以外，其中和顆粒物的關(guān)聯(lián)度為(0.77)和(0.79)屬較強(qiáng)關(guān)聯(lián)度，和其余指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度極強(qiáng)，在(0.86～0.88)。城鎮(zhèn)化的提升與發(fā)展，在消耗大量能源與產(chǎn)生不用程度大氣環(huán)境問題的同時(shí)，也會(huì)使得公眾的環(huán)保意識(shí)提高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，環(huán)境的治理水平也將得到提升。隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展的提升，人口和不同產(chǎn)業(yè)大量聚集，勞動(dòng)效率必將得到提升，但同時(shí)單位污染物的產(chǎn)出量增加[28]，使得環(huán)境惡化加速；隨著環(huán)境的惡化，民眾的環(huán)保意識(shí)增強(qiáng)。從而在社會(huì)的發(fā)展中，更為嚴(yán)格的環(huán)境規(guī)章開始實(shí)施，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)開始加速升級(jí)，清潔能源得以更多地運(yùn)用，環(huán)境質(zhì)量逐步提升。哈爾濱市戶籍城鎮(zhèn)化率由2015年的48.3% 提升到2018年的49.1%，常住人口城鎮(zhèn)化率升至65.3%，同時(shí)哈爾濱市全年天氣合格率也從2015年的66.3%提升到2018年的85.2%。由此表明，新型城鎮(zhèn)化提升了城市質(zhì)量的內(nèi)涵，有效改善空氣質(zhì)量。城市綠化率與各指標(biāo)相關(guān)性除SO2(0.61)中等關(guān)聯(lián)度以外，與其余指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度在0.81～0.92，有較強(qiáng)到極強(qiáng)的關(guān)聯(lián)度。隨著城市的建設(shè)與發(fā)展，綠色植被面積逐漸減少，取而代之的是愈加嚴(yán)重的城市熱島效應(yīng)及其他環(huán)境問題，因此城市綠地建設(shè)的重要性逐漸凸顯。同時(shí)哈爾濱市也積極落實(shí)國(guó)務(wù)院《城市綠化條例》，并結(jié)合哈爾濱實(shí)際，頒布《哈爾濱市城市綠化條例》等法律法規(guī)，提高當(dāng)前城市綠化覆蓋率，可以在一定程度上緩解城市空氣污染問題。

3)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方面，從關(guān)聯(lián)度系數(shù)均值來看，第二產(chǎn)業(yè)增加值(0.80)相對(duì)第一產(chǎn)業(yè)增加值(0.78)和第三產(chǎn)業(yè)增加值(0.74)與各項(xiàng)污染指標(biāo)有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)度。第二產(chǎn)業(yè)對(duì)于空氣質(zhì)量的主要影響因素是化石燃料的燃燒和建筑業(yè)產(chǎn)生的揚(yáng)塵等。哈爾濱市是中國(guó)最早一批的工業(yè)基地之一，即使其重工業(yè)相對(duì)較為發(fā)達(dá)，但大量工廠每天都在向大氣中排放大量的廢氣和有毒有害氣體。而且哈爾濱市地處中國(guó)的東北部，遠(yuǎn)離政治和經(jīng)濟(jì)中心，雖然有重化工業(yè)作為哈爾濱市的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，但是隨著傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式逐漸喪失原有的活力，使哈爾濱的經(jīng)濟(jì)面臨轉(zhuǎn)型與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等多重挑戰(zhàn)[31]，也使得政府在依靠傳統(tǒng)第一第二產(chǎn)業(yè)的同時(shí)又很難高要求的對(duì)重化工業(yè)進(jìn)行整治以保證清潔生產(chǎn)。再加之隨著城市建設(shè)，建筑業(yè)所帶動(dòng)的鋼鐵水泥業(yè)等行業(yè)也直接或間接地加劇了空氣污染，同時(shí)在施工過程中所產(chǎn)生的揚(yáng)塵也污染著周邊空氣。在第一產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，對(duì)于空氣質(zhì)量的影響主要集中在農(nóng)田的秸稈燃燒，加上同一時(shí)期相對(duì)穩(wěn)定的大氣狀態(tài)，經(jīng)常造成空氣質(zhì)量指數(shù)爆表。有研究表明[32]，第三產(chǎn)業(yè)能耗低，對(duì)資源的依賴小、污染小，發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，提高第三產(chǎn)業(yè)的比重，能夠有效改善空氣質(zhì)量。

4 結(jié)論

1)從時(shí)間變化角度看，隨著年份增加，區(qū)域整體空氣質(zhì)量狀況向更加清潔的方向發(fā)展。AQI和PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO的濃度變化趨勢(shì)相對(duì)一致，在年內(nèi)呈現(xiàn)出“U”形的變化規(guī)律。這是人類活動(dòng)和自然因素作用的結(jié)果。寒冷季節(jié)常見的穩(wěn)定天氣條件和大規(guī)模供暖導(dǎo)致污染物排放量增大，加劇了空氣污染。春季氣溫回暖，土壤表層松動(dòng)，加之強(qiáng)對(duì)流帶來的不穩(wěn)定大氣，易形成揚(yáng)塵天氣，導(dǎo)致空氣污染加重。夏季則降水增多，濕度升高，空氣對(duì)流旺盛，都有利于污染物的擴(kuò)散和稀釋，從而降低了污染物濃度。O3的質(zhì)量濃度分布則呈現(xiàn)出“倒U”形的變化規(guī)律。這主要是由于人為排放的“NOx”和“VOCs”在同期高溫和高強(qiáng)度太陽(yáng)輻射等因素影響光化學(xué)反應(yīng)二次轉(zhuǎn)化形成的。

2)從空間變化角度看，不同的空氣污染物在空間上有著不同的分布特征。空間分布格局變化不大但變化率在空間上存在明顯差異。整體來說，黑龍江省內(nèi)的污染重心在哈爾濱市，東南城市群污染程度高于西北城市群。

3)采用灰色關(guān)聯(lián)分析法探究空氣質(zhì)量的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響，結(jié)果表明：①民用汽車以及單位公里民用汽車擁有量和CO、O3的關(guān)聯(lián)度極強(qiáng)。而摩托車擁有量和PM2.5、NO2的關(guān)聯(lián)度極強(qiáng)。私人汽車擁有量增長(zhǎng)迅速，同時(shí)汽車尾氣大量排放，很大程度上影響城市空氣質(zhì)量。②人均GDP、單位GDP的能源消耗強(qiáng)度、城鎮(zhèn)化率對(duì)空氣質(zhì)量的影響都具有兩面性。隨著人均GDP增長(zhǎng)，人們對(duì)清潔空氣質(zhì)量要求越來越高的同時(shí)，也使得政府有更多的資金去保護(hù)環(huán)境、治理大氣。單位GDP的能源消耗強(qiáng)度的減少有利于提升能源效率，改善空氣質(zhì)量，同時(shí)也引起能源(尤其是化石能源)的消費(fèi)總量反彈效應(yīng)，導(dǎo)致空氣質(zhì)量惡化。城鎮(zhèn)化的提升與發(fā)展在消耗大量能源與產(chǎn)生不用程度大氣環(huán)境問題的同時(shí)，也會(huì)使得公眾的環(huán)保意識(shí)提高，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，環(huán)境的治理水平也將得到提升。③第二產(chǎn)業(yè)增加值和第一產(chǎn)業(yè)增加值對(duì)空氣質(zhì)量有著不同程度的污染。第二產(chǎn)業(yè)對(duì)于空氣質(zhì)量的影響主要是化石燃料的燃燒和建筑業(yè)產(chǎn)生的揚(yáng)塵等。在第一產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，對(duì)于空氣質(zhì)量的影響主要集中在農(nóng)田的秸稈燃燒，加上同一時(shí)期相對(duì)穩(wěn)定的大氣狀態(tài)，經(jīng)常造成空氣質(zhì)量指數(shù)爆表。第三產(chǎn)業(yè)能耗低，對(duì)資源的依賴小，污染小，發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，提高第三產(chǎn)業(yè)的比重，能夠有效改善空氣質(zhì)量。