呼和浩特市能源消費與大氣環(huán)境質(zhì)量的關聯(lián)性分析

高海英，孫文靜

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呼和浩特市能源消費與大氣環(huán)境質(zhì)量的關聯(lián)性分析

高海英1，孫文靜2

（1. 呼和浩特職業(yè)學院 生物化學工程學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051；2. 內(nèi)蒙古環(huán)境監(jiān)測中心站，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011）

選取煤炭、石油、天然氣３種呼和浩特市主要能源與大氣主要污染物二氧化硫、氮氧化物和煙塵排放量進行灰色關聯(lián)度分析，研究呼和浩特市能源消費量與大氣環(huán)境質(zhì)量之間的關系．結(jié)果表明，煤炭對二氧化硫排放量的影響最顯著，對氮氧化物的影響次之，對煙塵排放量的影響最小；石油和天然氣用量對二氧化硫排放量的影響較大，對氮氧化物和煙塵排放量的影響較小．可見，呼和浩特市可通過改變能源結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展．

能源消費；大氣環(huán)境；灰色關聯(lián)；呼和浩特市

呼和浩特市作為內(nèi)蒙古自治區(qū)的首府，近年來經(jīng)濟和交通快速發(fā)展，其中能源是其社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平提高的重要物質(zhì)基礎，能源的利用促進了呼和浩特市的發(fā)展，但同時也帶來了嚴重的大氣環(huán)境問題．關于城市發(fā)展與大氣環(huán)境質(zhì)量相關性的研究已有不少，但大多針對發(fā)達城市和重工業(yè)城市．本文以中等城市呼和浩特為研究對象，分析其能源消耗和大氣環(huán)境問題之間的關系，進一步對它們之間的長期動態(tài)關系進行探討，以改善呼和浩特市能源消費與環(huán)境質(zhì)量之間的矛盾沖突，為建設生態(tài)文明城市提供科學支撐．

1材料與方法

1.1數(shù)據(jù)收集

主要數(shù)據(jù)分別來自《呼和浩特經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒》（2010—2015年）[1-6]和呼和浩特環(huán)境監(jiān)測中心的監(jiān)測數(shù)據(jù)．選取了3個大氣污染物指標，分別是（SO2年排放量），（NO年排放量）和（煙塵年排放量），單位均為t/年；３個能源年消費量指標，分別是（煤炭），（石油）和（天然氣），和的單位為億t/年，的單位為億m3/年．

1.2灰色關聯(lián)分析法及其模型

灰色系統(tǒng)理論是鄧聚龍教授于1982年提出的，用于數(shù)據(jù)少及信息貧乏等不確定性問題的研究，灰色關聯(lián)分析法是其中的主要內(nèi)容之一，用以評價因素間的關聯(lián)程度，適合分析動態(tài)過程，該方法已經(jīng)成為許多學科研究的重要方法之一[7-8]．在本文要分析的系統(tǒng)中，能源消費-大氣環(huán)境系統(tǒng)是一個易受外界環(huán)境影響 的、信息不明確的灰色系統(tǒng)，因而適合用灰色關聯(lián)分析法進行分析評價[9]．

（1）確定影響系統(tǒng)的各項指標，構(gòu)成因變量參考序列和自變量比較序列（；）．

（2）將原始數(shù)據(jù)均值化，進行無量綱化處理．其公式為，．

（3）逐個計算被評價對象比較序列與參考序列對應元素的絕對差值．即（，）．

（7）依據(jù)關聯(lián)序，得出綜合評價結(jié)果．

2呼和浩特市大氣污染的灰色關聯(lián)分析

灰色關聯(lián)法最少可進行４組數(shù)據(jù)的動態(tài)關聯(lián)分析，由于數(shù)據(jù)來源限制，只對2011—2014年的數(shù)據(jù)資料（見表1）進行動態(tài)關聯(lián)分析．

表1　能源消費和大氣污染的原始數(shù)據(jù)

2.1無量綱化處理

由于各數(shù)列單位不同，存在量綱和數(shù)量級上的差異，為了能夠比較，采用均值變換法對參考數(shù)列和比較數(shù)列進行無量綱化處理（見表2），即用數(shù)列的所有數(shù)據(jù)除以該數(shù)列的平均數(shù)，得到一個相對于平均數(shù)的倍數(shù)數(shù)列．

表2　能源消費和大氣污染均值化后數(shù)據(jù)

2.2計算關聯(lián)度

根據(jù)灰色關聯(lián)分析方法和步驟，對呼和浩特市大氣污染物排放量與主要能源消耗量進行灰色關聯(lián)分析，得出它們的灰色關聯(lián)度（見表3）．

表3　能源消費和大氣污染的灰色關聯(lián)度

3灰色關聯(lián)序分析

由表3可以看出，所選取的比較序列指標與大氣環(huán)境質(zhì)量指標SO2和NO的關聯(lián)數(shù)值都較大，都在0.72以上，與煙塵的關聯(lián)數(shù)值較小，為0.54左右．可見，選取的能源指標對SO2和NO排放量的影響較顯著，尤其對SO2排放量的影響最大．將各指標對SO2，NO和煙塵的影響程度進行排序，結(jié)果如下：

（1）r（SO2，煤炭）﹥r（SO2，天然氣）﹥r（SO2，石油），其中煤炭與SO2排放量的關聯(lián)度非常高，為94.91%，說明在３個能源消耗指標中，煤炭對SO2排放量的影響最大，石油和天然氣對SO2排放量的影響相對較小，且影響程度相當．

地圖輸出時需要設置輸出設備類型、輸出幅面、比例尺、色彩模式等參數(shù)。這2款軟件都可將文件輸出存儲為PDF、EPS等文件格式。但CDR格式文件在輸出時較易出錯，特別是應用一些特效后，如立體化效果、交互式透明、紋理填充等，有時不能正常輸出，特效出不來，有時數(shù)據(jù)量過大還會導致死機，尤其在用噴墨繪圖儀時最為常見。總之，Coreldraw軟件更容易出現(xiàn)問題，而且問題種類比較多；Illustrator軟件出問題的幾率比較小。

（2）r（NO，煤炭）﹥r（NO，天然氣）﹥r（NO，石油），變化規(guī)律與對SO2的影響相似，只是３種能源消耗指標對NO排放量的影響比對SO2排放量的影響稍小．相比而言，煤炭是影響大氣中2種主要氣態(tài)污染物排放量的最主要因素．

（3）r（煙塵，煤炭）﹥r（煙塵，石油）﹥r（煙塵，天然氣），與對SO2和NO排放量的影響相比，３種燃料與煙塵排放量的關聯(lián)數(shù)值都較小．說明３種燃料的使用不是造成呼和浩特市煙塵排放量的最主要因素．

4結(jié)論與建議

通過灰色關聯(lián)分析可見，煤炭對呼和浩特市大氣環(huán)境質(zhì)量影響最大．目前煤炭仍是呼和浩特市的主要能源，煤炭消耗占能源消耗總量的70%左右．由表1數(shù)據(jù)可知，石油和天然氣的消耗比重在逐年增加，但總體比重還較低．應依據(jù)國家產(chǎn)業(yè)政策的準入要求，嚴格控制新建高能耗、高污染項目，遏制重復建設．煤炭的質(zhì)量直接關系到二氧化硫的排放，潔凈型煤和固硫型煤對二氧化硫的減排效果明顯，同時，型煤還可節(jié)約鍋爐建設費用，可實現(xiàn)經(jīng)濟和環(huán)境雙贏．

呼和浩特市煙塵排放量與3種主要燃料的相關性較差，說明天然能源對煙塵的貢獻率較大．這與呼和浩特的地理位置有關，地處中西部，受氣候條件影響，地面煙塵和高空飄塵較嚴重．因而，應對各類露天堆放的煤灰等易產(chǎn)生揚塵的物料采取防塵措施，對地表進行適當硬化處理；同時，要建立監(jiān)測管理制度[10].

大力提高天然氣的使用量，天然氣比其它燃料釋放的污染物質(zhì)少，且價格實惠，加大天然氣的使用比重對呼和浩特市空氣質(zhì)量的改善意義重大．

[1] 內(nèi)蒙古統(tǒng)計局．呼和浩特經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒2010[M]．北京：中國統(tǒng)計出版社，2010

[2] 內(nèi)蒙古統(tǒng)計局．呼和浩特經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒2011[M]．北京：中國統(tǒng)計出版社，2011

[3] 內(nèi)蒙古統(tǒng)計局．呼和浩特經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒2012[M]．北京：中國統(tǒng)計出版社，2012

[4] 內(nèi)蒙古統(tǒng)計局．呼和浩特經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒2013[M]．北京：中國統(tǒng)計出版社，2013

[5] 內(nèi)蒙古統(tǒng)計局．呼和浩特經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒2014[M]．北京：中國統(tǒng)計出版社，2014

[6] 內(nèi)蒙古統(tǒng)計局．呼和浩特經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒2015[M]．北京：中國統(tǒng)計出版社，2015

[7] 鄧聚龍．灰色預測與灰決策[M]．武漢：華中科技大學出版社，2002：25-26

[8] 普映娟，王琳邦．環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)評價方法探討[J]．環(huán)境科學導刊，2010，29（2）：93-94

[9] 代偉．秦皇島市大氣污染的灰色關聯(lián)分析[J]．環(huán)境監(jiān)測與污染防治，2013，23（2）：51-53

[10] 郭嘉銘，金良，董鎖成．呼和浩特市環(huán)境庫茲尼茨曲線與環(huán)境影響因素分析[J]．干旱區(qū)資源與環(huán)境，2015，29（4）： 143-148

Analysis of relations between energy consumption and atmospheric environment in Huhhot city

GAO Hai-ying1，SUN Wen-jing2

（1. School of Biochemical Engineering，Huhhot Vocational College，Huhhot 010051，China；2. Inner Mongolia Environmental Monitoring Centre Station，Huhhot 010011，China）

The energy consumption and pollutions which influence the quality of atmospheric environment of Huhhot were selected and analyzed by grey correlation degree method，energy targets include coal，petroleum and natural gas，main air pollutants includ sulfur dioxide emissions，nitrogen oxides emissions and soot emissions．The results showed that the effect of coal on sulfur dioxide emissions was the most significant，and the influence on the nitrogen oxides was the second，the influence on the soot emissions was minimum．The amount of petroleum and natural gas have a great influence on sulfur dioxide emissions，less impact on nitrogen oxides and soot emissionsl．It is visible to achieve the coordinated development of economy and environment by changing the energy structure of Huhhot．

energy consumption；atmospheric environment；grey correlation；Huhhot city

1007-9831（2016）07-0009-03

O221∶TD88

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2016.07.003

2016-04-20

呼和浩特市社科聯(lián)課題（2015SK-143）

高海英（1979-），女，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，講師，碩士，從事環(huán)境污染物治理研究．E-mail：gaohaiyingmu@aliyun.com