汾渭平原城市大氣污染控制研究

劉 彤，錢羽佳，吝欣如

（陜西科技大學經(jīng)濟與管理學院，陜西 西安 710021）

近年來大氣污染嚴重地區(qū)從京津冀地區(qū)、珠三角地區(qū)轉(zhuǎn)移到了汾渭平原地區(qū)，現(xiàn)需要對其進行大氣污染治理。汾渭平原地處陜西、山西、河南三省份結(jié)合處，對該地區(qū)城市的大氣污染治理效果值得我們關(guān)注。

以往對于大氣污染的研究關(guān)注點在京津冀地區(qū)以及珠三角地區(qū)，汾渭平原的研究相對較少，并且對汾渭平原的研究也缺少對城市防控效率的評價研究，本文便彌補這一缺漏，對城市防控效率進行排名，從各城市排名的變化中進行分析并得出相關(guān)結(jié)論。

1 汾渭平原大氣污染控制效果評價指標

我國《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》規(guī)定了以PM2.5平均濃度、PM10平均濃度、SO2平均濃度、N02平均濃度、CO日均值第95百分位濃度以及O3日最大8小時平均第90百分位濃度作為空氣質(zhì)量的評價指標[1-2]，故在此次研究中也將以此作為大氣污染的主要評價準則。而經(jīng)濟的發(fā)展會對生態(tài)產(chǎn)生較大的影響[3]，汾渭平原地處經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，為進一步探究經(jīng)濟對大氣污染的影響[4]，在本次的研究中加入了可以代表各地區(qū)經(jīng)濟的各產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值。對于某一地區(qū)的污染程度，相關(guān)污染物的總濃度反應(yīng)的是一個地區(qū)的總體狀態(tài)，屬于一個絕對指標，而污染負荷是區(qū)域或某環(huán)境要素對污染物的負載量[5]，于污染物總體而言，污染負荷更加準確地反映了一個地區(qū)的大氣污染情況。根據(jù)上述情況，綜合考慮添加部分指標后建立以下的大氣污染控制評價體系（詳見表2-1）。

表2-1 大氣污染控制評價指標體系

2 汾渭平原大氣污染控制效果評價

2.1 評價方法

主成分分析是一種研究從變量群中提取共性因子的統(tǒng)計技術(shù)，可在許多變量中找出隱藏的具有代表性的因子。將相同本質(zhì)的變量歸入一個因子，可減少變量的數(shù)目，實現(xiàn)降維，還可檢驗變量間關(guān)系的假設(shè)[6]。

2.2 評價步驟

本文采用主成分分析[7-8]進行研究，主要包括以下步驟：

步驟一：標準化處理，消除量綱影響。由于研究問題的指標來自各個方面，存在著不同單位、數(shù)量級的情況，為了使數(shù)據(jù)之間具有可比性，對數(shù)據(jù)進行標準化處理[9]。

標準化處理具體為：總指標變量有m個，對這m個變量進行主成分分析，指標記為：x1，x2，…，xm，而評價對象有n個，xij表示第i個評價對象的第j個指標的取值，將各指標值xij轉(zhuǎn)換成標準化指標

步驟二，數(shù)據(jù)的相關(guān)性檢驗，以及特征值與特征向量的計算。主成分分析適用于相似程度較高的因素之間的降維，可以通過相關(guān)系數(shù)矩陣（協(xié)方差矩 陣）、公因子方差等檢驗原始數(shù)據(jù)相關(guān)性。

λ1≥λ2≥…≥λm≥0，為矩 陣的特征值，μ1，μ2，…，μm，為特征向量。

其中，μj=（μ1j，μ2j，…，μnj）T，由特征向量組成m個新的指標變量。

式中y1是第1主成分，y2是第2主成分，…，ym是第m主成分。

主成分相關(guān)系數(shù)矩陣R=（rij）m×m

式中rii=1，rij=rji，rij是第i個指標與第j個指標的相關(guān)系數(shù)。

步驟三，由相關(guān)系數(shù)矩陣R的特征值和特征向量計算特征值的信息貢獻率和累積貢獻率[10]。稱為主成分yj的信息貢獻率；

根據(jù)計算得出的各個主成分的累計貢獻率，隨著主成分的增多，累計貢獻率也會提高，當累計貢獻率接近1時（一般大于0.85），以現(xiàn)在所得到的前p個指標變量代替原來m個指標變量。

步驟四，確定主成分之后根據(jù)成分矩陣表和步驟二計算的特征根來計算綜合得分。

bj為第j個主成分貢獻率。

2.3 評價結(jié)果及分析

根據(jù)上述步驟結(jié)合軟件得到了三年城市污染程度的綜合排名，排名越前說明污染程度越大（見表3-5）。

表3-5 三年年城市綜合得分以及排名

由排名得到以下變化圖（圖3-1）：

圖3 -12017-2019各市排名變化圖

對比11個城市，2019年臨汾、運城、渭南污染程度較高，而寶雞、呂梁、三門峽在大氣污染方面控制較好；2018年臨汾、運城、呂梁污染程度較高，寶雞、咸陽、三門峽、西安在大氣污染方面控制較好；2017年臨汾、呂梁污染程度較高，寶雞、咸陽、銅川、三門峽在大氣污染方面控制較好，三年間晉中、臨汾、運城、三門峽、寶雞排名比較穩(wěn)定。

3 結(jié)論與政策建議

近幾年來，隨著環(huán)境治理全國空氣污染最嚴重的區(qū)域從京津冀、珠三角轉(zhuǎn)移到了汾渭平原[11]，據(jù)綜合評價結(jié)果為提升各地大氣污染治理效果提出以下幾個方面的建議：

3.1 把控污染來源，因地制宜采取措施

空氣污染物的分為工業(yè)性污染、生活性污染以及交通污染等[12]，污染物主要有燃料的燃燒排出的煙塵、SO2、NOX、CO、CO2等，其次不同工業(yè)生產(chǎn)性質(zhì)、規(guī)模、工藝流程也會排放不同的空氣污染物，如冶金工業(yè)排出的金屬氧化物，化工企業(yè)排出的硫化氫、氟化氫和氨等。除此之外生活中居民取暖和做飯用到的木材、煤炭或液化石油氣，在這些燃料燃燒的過程中，會排出大量懸浮顆粒物、SO2、CO、CO2等，造成局部大氣污染。而交通工具排放的污染物也會造成空氣污染。由全國城市空氣質(zhì)量報告可以得出在不同月份不同城市的主要污染物并不相同，這就要求在不同的城市制定大氣污染治理對策時要因地制宜，把握不同的側(cè)重點，找出污染的主要來源，精準治理。

3.2 推動綠色科技創(chuàng)新

經(jīng)濟與生態(tài)已經(jīng)不是相互對立的 關(guān)系，我國戰(zhàn)略要求區(qū)域經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展[13]，經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的保護相互促進，互利共贏[14]，所以面對大氣污染問題可以推動綠色科技創(chuàng)新，用新型的科技達到治理的效果。

3.3 加強政府支持與監(jiān)督

污染治理的實施需要政府的支持，例如財政投入，稅收優(yōu)惠、財政補貼等。政策鼓勵企業(yè)注重技術(shù)研發(fā)，或是采用關(guān)閉重污染工廠、規(guī)定工廠上脫硫工藝，減少粉塵排放，采取集中供熱等措施，節(jié)約能源的同時減少污染物的排放。推行使用純電動交通工具、車輛限行，鼓勵多乘坐公共交通工具[15]，減少能源浪費的同時減少溫室氣體排放等措施促進大氣污染治理。