省級空氣質量管理評估指標體系的構建及實證研究*

李 荔 趙秋月 李 冰

(江蘇省環境科學研究院，江蘇省環境工程重點實驗室，江蘇 南京 210036)

長三角地區是國家大氣污染防治的重點區域，近年來伴隨著大氣復合污染狀況的日趨嚴重，長三角區域灰霾事件頻發[1]。據報道，1980—2000年長三角地區能見度從13.2 km大幅下降至 10.5 km[2];10～100 nm的超細粒子數濃度比北美和歐洲城區高2～3倍[3]。江蘇作為大氣污染防治的重點區域之一，全省2014年PM2.5日均濃度超標率高達30.9%，年均濃度在長三角區域居于首位，達66 μg/m3，比上海、浙江分別高26.9%和24.6%，大氣污染防治形勢非常嚴峻。

在大氣污染防治管理方面，江蘇起步較北京、上海、廣東等地晚，但近年來對大氣污染防治的重視程度明顯提高，在大氣管理的各個領域都進行了嘗試與努力。為回顧與評價江蘇大氣環境管理狀況，摸清環境管理的薄弱環節，并為下一階段空氣質量管理提出針對性的建議，亟待建立科學、系統的指標體系，對江蘇空氣質量管理水平進行全面評估，并與國內典型省份進行比較分析。

1 環境指標體系

國內外關于環境指標體系主要劃分為綜合性可持續發展指標體系、區域環境規劃與管理指標體系和面向某一領域或專題研究的指標體系3大類[4]。在綜合性可持續發展指標體系上，FERRARINI等[5]構建了包括25個指標的指標體系，并評價了意大利45個城市的可持續發展水平；ZHANG等[6]、趙多等[7]建立了可持續發展指標體系并開展了實證研究；在區域環境規劃與管理指標體系方面，曹穎等[8]36,[9]提出了環境績效評估指標體系，并在國家層面和云南省開展了實證研究；王亞華等[10]32在淮河流域針對水環境管理開展了動態績效評價。此外，王金南等[11]從綜合性、簡明性、可計量性、公平性和銜接性方面對現有常用指標進行了評價，制定了全面小康社會環境指標體系。

國務院辦公廳于2014年印發了《大氣污染防治行動計劃實施情況考核辦法》及實施細則，但該辦法偏重于對大氣污染防治工作的考察，缺乏機制體制建設和政策法規標準建設方面的考量，其對管理能力略有涉及，但考慮不夠全面。亞洲清潔空氣行動中心(CAI-ASIA)從空氣污染與健康、清潔空氣管理能力、清潔空氣政策與行動等3個方面建立一套適用于城市的“清潔空氣評價工具”，在包括北京、上海在內的國內外十余個城市得到應用。但該工具不適用于省級層面，指標體系內容與國內管理實際有較大差別，指標設置較復雜，填寫工作量大。

總體來看，目前科研和管理領域尚無省級層面可用的針對空氣質量管理的評估指標體系。本研究基于CAI-ASIA發布的清潔空氣評價工具、《大氣污染防治行動計劃實施情況考核辦法》，以及江蘇現行涉及空氣質量管理的各種考核指標，借鑒專家學者已有的研究成果，兼顧科學性和管理需要，初步建立了適用于省級層面的空氣質量管理評估指標體系。

2 省級空氣質量管理評估指標體系構建

2.1 基本原則

指標體系的構建遵循科學性、可操作性和全面性的原則。科學性原則，即指標體系采取定性與定量相結合的方式，指標體系的權重由多名專家打分，對每個專家的判斷矩陣計算后進行算術平均。可操作性原則，即指標體系評分有評分說明，保證指標評分可靠真實、統計口徑一致。全面性原則，即指標體系全面涵蓋了空氣質量管理的各個方面，包括軟硬件建設、治理付出的努力以及治理成果等。

2.2 指標體系基本框架

2.2.1 指標體系建立

從一級指標來看，CAI-ASIA推出的清潔空氣評價工具分為空氣污染與健康、機制體制建設、清潔空氣管理能力、政策法規標準與措施4個維度；曹穎等[8]37建立的環境績效評價指標體系分為環境與健康、生態環境的保護與管理、資源與能源的可持續利用、環境治理能力4個維度；國家大氣污染防治行動計劃實施情況考核分為空氣質量改善和大氣污染防治重點任務完成情況兩個維度;王亞華等[10]34構建的流域水環境管理績效評價目標體系包括社會、經濟以及生態3個維度。

從二級指標來看，現有指標主要集中在治理水平和治理成效方面，對機制體制建設、能力建設和政策法規建設涉及較少。江蘇當前大氣環境年度考核內容體現在城市環境綜合整治定量考核、創建模范城市、江蘇全面建成小康社會指標體系、生態文明和生態省、江蘇省基本實現現代化指標體系、環保責任狀和藍天工程等各項考核中。具體指標包括單位GDP能耗及其下降率、單位工業增加值能耗下降率、主要污染物削減率、單位GDP主要污染物排放強度、非化石能源占一次能源消費比例、城市萬人公交車擁有量、城鎮建成區綠化覆蓋率、林木覆蓋率、城鎮綠化覆蓋率、空氣質量達到二級標準的天數比例、環境空氣質量良好天數比例等。

本研究的省級空氣質量管理評估指標體系基于文獻和資料收集與比較分析等工作構建。該體系一級指標的構建主要借鑒CAI-ASIA的清潔空氣評價工具框架，三級指標則在江蘇當前大氣環境年度考核指標的基礎上，結合實際管理需求和重點工作進行擴充。鑒于機制體制建設、能力建設和政策法規建設都是空氣質量管理的重要內容，空氣質量和減排量情況是表征大氣環境管理效果的重要指標，因此在一級指標中設置了機制體制建設、管理能力、政策法規標準、空氣質量及改善情況等4項內容。

2.2.2 指標篩選和權重確定

常用的權重確定方法包括層次分析法、灰色關聯分析法、主成分分析法、模糊聚類分析法、熵值法等。本研究采用基于專家打分法的層次分析法確定指標權重。層次分析法旨在用“成對比較”及矩陣代數法最終確定各指標在決策中的重要性，并給出權重，將復雜系統的思維過程數學化，將主觀判斷為主的定性分析定量化，適用于復雜的模糊綜合評價系統，是目前被廣泛應用的一種確定權重的方法[12]。YING等[13]在流域水環境管理績效評估、生態環境質量評價中都應用了層次分析法。在層次分析法的標度選擇方面，駱正清等[14]通過6項標準對不同標度進行了分析，建議對單一準則下的排序使用1～9標度。

本研究利用層次分析法確定省級空氣質量管理評估指標體系的權重，采用1～9標度的判斷矩陣確定指標權重，在此基礎上采用線性加權法確定空氣質量管理水平指數。

(1) 指標權重確定方法

以調查問卷的形式向管理部門、研究機構及高校專家調查指標權重，根據專家對各因素重要性的判斷得出各指標的相對重要性。在建立層級結構后，確立上下級層級間的從屬關系。假設指標體系的A層指標中下級指標B1,B2,…,Bm有聯系，則分別對下級指標的相對重要性用數值形式給出判斷，寫成判斷矩陣形式，如式(1)所示。

B=(bij)m×m

(1)

式中：B為A層指標的判斷矩陣；bij為相對于A層指標而言，下級第i個指標(Bi)與第j個指標(Bj)的相對重要性，bij通常取1,2,…,9及其倒數作為重要性的標度，標度的含義見表1；m為判斷矩陣階數。

表1 標度及含義1)

注：1)標度2、4、6、8指上述重要程度的中間情況，各標度倒數指Bi與Bj指標相比，Bj指標的重要程度。

由于受各種主客觀因素的影響，判斷矩陣很難出現嚴格一致的情況，故需對判斷矩陣的一致性進行檢驗。本研究應用yaahp軟件的群決策功能進行分析調整，確保專家打分的標度結果通過一致性檢驗，得到可信度較高的權重結果。在數據處理中，對不同專家的權重結果用加權算術平均的方法進行處理。

根據判斷矩陣，采用方根法求出最大特征根所對應的特征向量，該特征向量即為各評價因素的重要性程度，將其歸一化即得各指標權重。

(2) 指標體系及權重結果

基于第一輪問卷的指標權重確定結果，刪除了部分權重過小、難以評價或數據難以獲得的指標，如大氣排污許可證實施情況、車輛檢測與維護機構的質量控制等。在發放了兩輪問卷后，確立指標體系，并對指標體系判定結果構造判斷矩陣。本指標體系判斷矩陣4項一級指標的一致性系數(CI)分別為0.05、0、0.04、0，相應的平均隨機一致性指標標準值(RI)分別為1.12、0.89、0.89、0，CI≤RI，說明4項一級指標均通過了一致性檢驗。

(3) 評分指標及指標體系

本研究構建的省級空氣質量管理評估指標體系包括4個一級指標，其中機制體制建設、管理能力、政策法規標準、空氣質量及改善情況指標的權重分別為0.24、0.26、0.24、0.26。4個一級指標的指標體系構建見表2至表5。

表2 機制體制建設評估指標體系1)

注：1)二級指標權重指二級指標相對于一級指標的權重；三級指標權重指三級指標相對于二級指標的權重，表3、表4、表5同。

表3 管理能力評估指標體系

表4 政策法規標準評估指標體系

表5 空氣質量及改善情況評估指標體系

(4) 空氣質量管理水平指數

在確定指標權重的基礎上，采用線性加權法確定空氣質量管理水平指數(AQMI)。為便于理解，AQMI采用百分制表達，計算公式如下：

(2)

(3)

(4)

式中：IAQMI為省級空氣質量管理水平指數；wi第i個一級指標的權重；xi為第i個一級指標的空氣質量管理水平的得分；wij為第i個一級指標下第j個二級指標的權重；xij為第i個一級指標下第j個二級指標的空氣質量管理水平的得分；wijk為第i個一級指標下第j個二級指標中第k個三級指標的權重；xijk為第i個一級指標下第j個二級指標中第k個三級指標的得分。

3 實證研究

基于指標體系中每項指標的評分說明，結合調研、訪談、文件資料收集等方式，根據指標覆蓋內容的完成程度，對江蘇近年的空氣質量管理情況進行評估。由于2014年的二產比例、建成區綠化覆蓋率、每萬人擁有公共交通車輛、城市建成區主要車行道機掃率、二氧化硫年度減排率、氮氧化物年度減排率等6項指標的相關統計數據尚未公布，故暫時將評價時間定為2011—2013年。為了解江蘇與國內空氣質量管理水平較高的省份的差距，選擇廣東為橫向比較對象。

從2013年現狀來看，江蘇AQMI為68，4項一級指標中政策法規標準指標得分最高，為74分，機制體制建設指標得分次之，為72分，管理能力和空氣質量及改善情況兩個指標相對較弱，分別為63、62分。

從年際變化情況來看，2011—2013年江蘇AQMI分別為40、53、68，年增長率分別為33%和28%，其中機制體制建設、管理能力和政策法規標準3項指標的得分增長較為均衡，分別增長了30、32、30分，而空氣質量及改善情況指標增長較為緩慢，僅增長了19分。

與廣東同時期進行比較，2013年江蘇和廣東的AQMI分別為68、71，可見江蘇與廣東的空氣質量管理水平較為接近，但仍未實現趕超。4項一級指標中，管理能力指標與廣東差距最大，得分比廣東低17%；政策法規標準指標得分比廣東低3%，這是由于廣東工業地方排放標準較為系統和完整；機制體制建設和空氣質量與改善情況指標得分分別較廣東高3%、1%。2013年江蘇與廣東的4項一級指標得分見圖1。

2011—2013年江蘇空氣質量管理能力的提升主要得益于政策法規標準和機制體制建設方面的貢獻。江蘇在政策法規標準方面進步顯著，主要由于江蘇出臺了《江蘇省大氣污染防治條例》、《江蘇省大氣顆粒物污染防治管理辦法》，并修訂了《江蘇省機動車排氣污染防治條例》，綜合性法律法規建設得到大幅強化；在重點行業、高污染燃料、燃煤鍋爐整治、集中供熱、油氣回收、秸稈回收與綜合利用等方面陸續制定了規范性文件。但也應看到，江蘇在地方標準方面與廣東有明顯差距，提升空間較大：廣東制定了《廣東省污水綜合性排放標準》，火電、畜禽、水泥、鍋爐排放標準，4項重點行業VOCs排放標準，4項機動車排放標準和2項油品標準，形成了較為系統并有地方特色的標準體系。而截至2013年底，江蘇正式出臺的地方標準僅有《在用點燃式發動機輕型汽車穩態工況法排氣污染物排放限值》和《江蘇省車用汽油〈蘇V〉》。

圖1 2013年江蘇與廣東的一級指標得分Fig.1 First class index scores of Jiangsu and Guangdong in 2013

江蘇在機制體制建設方面進步顯著，主要由于培養和建立了專職的大氣污染防治管理、科研、監測人才隊伍，實現了全省主要監測點位空氣質量實時監測和重點污染源排放數據的實時公開，并在全國較先實施了年度藍天工程考核制度。

管理能力是江蘇空氣質量管理最為薄弱的環節，也是與廣東差距最大的環節。對其下屬的二級指標按照得分高低排序，依次為空氣質量監測能力、重污染與突發事件應急能力、科研支撐能力和污染源治理水平，得分分別為100、60、52、44分，如圖2所示。

由圖2可見，污染源治理水平和科研支撐能力是管理能力指標的關鍵影響因素。

圖2 2013年江蘇管理能力指標分布情況Fig.2 Management capacity index score distribution of Jiangsu in 2013

污染源治理水平方面，應重點關注煤炭占能源消費比例、二產比例和城市建成區主要車行道機掃率3項指標，如圖3所示。2013年江蘇煤炭在能源消費中的比例為68.7%，且長期居高不下，遠高于廣東(40.1%)和浙江(50.4%)，更高于法國(4.7%)、英國(19.4%)、美國(19.8%)、德國(25.3%)、日本(26.0%)、韓國(29.9%)等發達國家。全省長期以來二產比例基本保持在50%以上，2013年三產比例首次超過二產，而美國在19世紀和20世紀之交，日本在20世紀中期三產比例就已超過了二產。城市建成區主要車行道機掃率距離“大氣污染防治行動計劃”中的要求仍有較大差距。

圖3 江蘇污染源治理水平中各三級指標得分及與廣東對比Fig.3 Third class index scores of pollution source control in Jiangsu and its comparison with Guangdong

科研支撐能力方面，2013年江蘇全省僅有南京等個別城市形成了業務化運行的預測預報能力，尚未形成全省的24 h空氣質量預測預報能力；全省的源清單編制工作剛開始布置。至2014年年底，全省24 h空氣質量預測預報能力和源清單數據庫仍未建成。

4 結論與建議

(1) 2013年江蘇AQMI為68，其中政策法規標準指標得分最高，機制體制建設指標得分次之，管理能力和空氣質量與改善情況指標相對較弱。

(2) 與國內空氣質量管理水平較高的廣東相比，2013年江蘇與廣東較為接近，但仍未實現趕超。4項一級指標中，管理能力指標差距最大。

(3) 為促進管理能力指標提升，建議將污染源治理水平和科研支撐能力作為下一階段的重點發展方向，從煤炭占能源消費比例、城市建成區主要車行道機掃率和二產比例等方面促進污染源治理水平進步；加快建設省級24 h預報能力并做到業務化運行，爭取早日形成48 h或更長的空氣質量預測預報能力，盡快建成全省的源清單數據庫并開展基于清單的顆粒物源解析。

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