北上廣燃油價(jià)格與PM2.5濃度變化特征分析

鄭丹平，嵇 萍，沈 勁，蔡日東

(1.汕頭市康逸環(huán)保科技有限公司，廣東 汕頭515000；2.廣東省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，國(guó)家環(huán)境保護(hù)區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510308)

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北上廣燃油價(jià)格與PM2.5濃度變化特征分析

鄭丹平1，嵇 萍2，沈 勁2，蔡日東2

(1.汕頭市康逸環(huán)保科技有限公司，廣東 汕頭515000；2.廣東省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，國(guó)家環(huán)境保護(hù)區(qū)域空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510308)

在空氣污染日益受到大眾關(guān)注與石油價(jià)格劇烈波動(dòng)的時(shí)期，通過(guò)使用美國(guó)駐廣州、北京和上海的領(lǐng)事館PM2.5數(shù)據(jù)，定量研究了2014—2015年國(guó)內(nèi)歷次油價(jià)變動(dòng)與PM2.5濃度變化的關(guān)系。結(jié)果表明北上廣PM2.5濃度變化幅度與油價(jià)的變動(dòng)方向與幅度相關(guān)性不大，大氣污染與燃油價(jià)的關(guān)系不明顯。PM2.5濃度主要受氣候和天氣等季節(jié)性因素影響，一般夏季濃度最低，冬季濃度相對(duì)較高。

PM2.5；燃油價(jià)格；濃度變化；特征分析；北上廣

高濃度細(xì)顆粒物(PM2.5)污染是我國(guó)面臨的區(qū)域性和復(fù)合型大氣環(huán)境問(wèn)題之一[1]，由于北上廣深等一線城市人口密集、交通繁忙、生產(chǎn)與生活活動(dòng)活躍，在高速發(fā)展階段呈現(xiàn)大氣污染發(fā)生頻次高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)和成霾面積大的特點(diǎn)[2]，正日益引起公眾對(duì)空氣質(zhì)量的關(guān)注[3]。由于顆粒物來(lái)源復(fù)雜，研究顆粒物來(lái)源已成為解決PM2.5污染的首要工作[4]。人為活動(dòng)排放的顆粒物的主要來(lái)源有：地面揚(yáng)塵、建筑工地、生物質(zhì)燃燒、二次源、機(jī)動(dòng)車排放、燃煤、工業(yè)排放、餐飲業(yè)排放等[5]。南京市PM2.5主要來(lái)源為燃煤、機(jī)動(dòng)車、揚(yáng)塵、工業(yè)和其它源，其貢獻(xiàn)率分別為29.6%、22.4%、14.6%、18.7%和14.7%[6]。二次硫酸鹽生成、機(jī)動(dòng)車排放、生物質(zhì)燃燒和二次硝酸鹽生成是深圳市區(qū)(大學(xué)城點(diǎn))大氣PM2.5的最主要來(lái)源，對(duì)PM2.5總質(zhì)量分別貢獻(xiàn)了30.0%、26.9%、9.8%和9.3%[7]。另外，在北京[8]、上海[9]與珠三角[10]等地的PM2.5源解析的結(jié)果均表明各類交通工具對(duì)細(xì)顆粒物有一定的濃度貢獻(xiàn)。

盡管不同的研究團(tuán)隊(duì)在不同的時(shí)間、不同的地點(diǎn)采用不同的手段進(jìn)行了顆粒物來(lái)源研究，但得出的結(jié)論均表明機(jī)動(dòng)車等燃油驅(qū)動(dòng)的交通工具對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)較大。本研究主要以近兩年我國(guó)一線城市燃油價(jià)格變動(dòng)與PM2.5濃度的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)說(shuō)明燃油價(jià)格變動(dòng)與空氣污染的關(guān)系，以供相關(guān)決策者參考。

1 資料與方法

本研究選取2014年1月—2015年11月為研究時(shí)段，美國(guó)駐華使館與中國(guó)官方監(jiān)測(cè)結(jié)果受公眾的關(guān)注程度均較高，廣州的研究表明美使館與我國(guó)官方國(guó)控點(diǎn)PM2.5均值呈現(xiàn)類似的日際與月際變化規(guī)律[11]，考慮到數(shù)據(jù)的可比性與可獲得性，使用美國(guó)駐廣州、北京和上海的領(lǐng)事館PM2.5數(shù)據(jù)(來(lái)源：http://www.stateair.net/web/post/1/3.html)作為主要一線城市的空氣污染指標(biāo)；通過(guò)中國(guó)化工產(chǎn)品網(wǎng)(http://youjia.chemcp.com/97haoqiyoujiage.asp)獲取國(guó)內(nèi)油價(jià)歷次調(diào)整情況，定量研究這一階段國(guó)內(nèi)油價(jià)的變動(dòng)與PM2.5濃度變化的關(guān)系。

首先確定國(guó)內(nèi)歷次汽油價(jià)格變動(dòng)的日期與幅度。由于國(guó)內(nèi)汽油與柴油的價(jià)格變動(dòng)幅度相近，一般每次價(jià)格變動(dòng)差異為0～10元，如2014年首次調(diào)價(jià)為2014年2月26日24時(shí)，國(guó)內(nèi)汽油每噸上調(diào)205元，柴油每噸上調(diào)200元，因此本研究?jī)H用汽油價(jià)格的變動(dòng)來(lái)表征燃油的價(jià)格變動(dòng)，而不對(duì)柴油單獨(dú)考慮。其次，算出每次調(diào)價(jià)后到下一次調(diào)價(jià)前各市的PM2.5平均濃度，以及相對(duì)與上一油價(jià)階段的濃度變動(dòng)幅度。最后，通過(guò)油價(jià)變動(dòng)幅度與PM2.5變動(dòng)幅度確定兩者之間的關(guān)系。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 油價(jià)變動(dòng)與PM2.5濃度

北京的PM2.5濃度普遍要高于廣州與上海，其波動(dòng)幅度也較大(圖1)。總體而言，三個(gè)一線城市的PM2.5濃度均呈現(xiàn)出1—5月濃度波動(dòng)下降，5—8月濃度相對(duì)較低，8月后濃度升高的態(tài)勢(shì)，2014年1—5月油價(jià)波動(dòng)上升，各市PM2.5濃度波動(dòng)下降，5月后油價(jià)持續(xù)下調(diào)，廣州與上海的PM2.5濃度波動(dòng)上升，但北京PM2.5濃度時(shí)升時(shí)降，波動(dòng)較大。2015年1—8月不論油價(jià)是上升還是下降，三市的PM2.5濃度均波動(dòng)下降，9月后油價(jià)升跌都沒(méi)遏制PM2.5濃度上升(圖1)。

油價(jià)變動(dòng)幅度與調(diào)價(jià)后的PM2.5濃度并沒(méi)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在油價(jià)降幅較大時(shí)，其一般對(duì)應(yīng)較高的PM2.5濃度(圖2)，但在廣州，油價(jià)上調(diào)時(shí)也對(duì)應(yīng)較高的PM2.5濃度。北上廣油價(jià)下調(diào)幅度在0～300元時(shí)，其對(duì)應(yīng)的PM2.5濃度時(shí)高時(shí)低。在油價(jià)上調(diào)時(shí)，其對(duì)應(yīng)的PM2.5濃度也并非是最低的，濃度水平處于中等位置(圖2)。從油價(jià)變動(dòng)幅度與調(diào)價(jià)后各市PM2.5濃度相關(guān)性方面分析，油價(jià)變動(dòng)幅度與調(diào)價(jià)后各市PM2.5濃度Pearson相關(guān)系數(shù)均為負(fù)數(shù)，但均接近0(表1)，表明油價(jià)變動(dòng)與PM2.5濃度基本沒(méi)有相關(guān)關(guān)系，而且其相關(guān)性未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，表明油價(jià)變動(dòng)幅度與PM2.5濃度之間的弱負(fù)相關(guān)關(guān)系也不顯著。北上廣三地的PM2.5濃度則呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系，表明各地的PM2.5濃度主要受季節(jié)性因素與社會(huì)生產(chǎn)生活活動(dòng)水平的影響，其受油價(jià)波動(dòng)的影響幾乎不存在。

表1 油價(jià)變動(dòng)幅度與調(diào)價(jià)后各市PM2.5濃度相關(guān)性

注：Pearson相關(guān)系數(shù)：*表示在置信度α=0.05水平上顯著相關(guān)(雙側(cè)檢驗(yàn))；**表示在置信度α=0.01水平上顯著相關(guān)(雙側(cè)檢驗(yàn))。

2.2 油價(jià)變動(dòng)與PM2.5濃度變化幅度

油價(jià)變動(dòng)后PM2.5濃度相對(duì)于上一油價(jià)對(duì)應(yīng)的濃度的變化幅度更能反映油價(jià)變動(dòng)對(duì)PM2.5濃度的影響，從三個(gè)一線城市的情況來(lái)看(圖3、圖4)，油價(jià)上升并不總對(duì)應(yīng)PM2.5濃度下降，油價(jià)下降也不總對(duì)應(yīng)PM2.5濃度上升。北上廣在油價(jià)下降后其PM2.5濃度上升與下降的概率各占約一半(圖4)；北京與上海在油價(jià)上升時(shí)，PM2.5濃度大多會(huì)下降，而廣州在油價(jià)上升后，PM2.5濃度上升與下降的概率相同。在北京，在各調(diào)價(jià)時(shí)間點(diǎn)后PM2.5濃度上升或下降最大的情況均出現(xiàn)在油價(jià)輕度下調(diào)之時(shí)，而在廣州則相反，PM2.5濃度上升或下降最大的情況均出現(xiàn)在油價(jià)輕度上調(diào)之時(shí)(圖4)，這再次表明PM2.5濃度上升或下降與油價(jià)的升降無(wú)關(guān)。

油價(jià)變動(dòng)幅度與調(diào)價(jià)后各市PM2.5濃度變化幅度之間的相關(guān)性較低(表2)，其中北京油價(jià)變動(dòng)幅度與PM2.5濃度變化幅度之間的Pearson相關(guān)系數(shù)為0，表明兩者之間完全沒(méi)有相關(guān)關(guān)系，而上海與廣州的油價(jià)變動(dòng)幅度與PM2.5濃度變化幅度之間的相關(guān)系數(shù)為負(fù)數(shù)，但絕對(duì)數(shù)值不大，表明其油價(jià)變動(dòng)幅度與PM2.5濃度變化幅度會(huì)呈相反的方向，但這些相關(guān)關(guān)系均沒(méi)有通過(guò)置信度α=0.05水平上的顯著檢驗(yàn)，即其負(fù)相關(guān)性不顯著。而三個(gè)一線城市在油價(jià)變動(dòng)后的PM2.5濃度變化幅度之間的相關(guān)性均接近0，表明全國(guó)統(tǒng)一的油價(jià)變動(dòng)在不同城市造成的PM2.5濃度變化沒(méi)有呈現(xiàn)一致的變化趨勢(shì)，再次表明油價(jià)變動(dòng)對(duì)PM2.5濃度基本沒(méi)有影響。

表2 油價(jià)變動(dòng)幅度與調(diào)價(jià)后各市PM2.5濃度變化幅度之間的相關(guān)性

注：Pearson相關(guān)系數(shù)：四個(gè)變量?jī)蓛芍g的顯著性(Sig. 2-tailed)均>0.1，均沒(méi)有通過(guò)置信度α=0.05水平上的顯著檢驗(yàn)。

2.3 季節(jié)與PM2.5濃度的關(guān)系

PM2.5濃度受季節(jié)性天氣因素的影響巨大[12]，如在香港，顆粒物濃度在冬季最高，秋季次之，在春季較低，夏季最低，這主要是由于秋冬季大陸吹來(lái)的東北風(fēng)占主導(dǎo)以及夏季西南季風(fēng)占主導(dǎo)的氣象特征所導(dǎo)致[13]。在位于渤海海峽中部的砣磯島國(guó)家大氣背景監(jiān)測(cè)站，在季節(jié)變化上表現(xiàn)為春季與夏季高，分別受沙塵和山東半島生物質(zhì)燃燒的影響，而冬季最低，這與渤海地區(qū)冬季頻降暴雪有關(guān)[14]。

以陽(yáng)歷3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月—來(lái)年2月為冬季，采用2014年3月—2015年2月為研究階段，分析北上廣PM2.5濃度的季節(jié)性變化規(guī)律。位于我國(guó)南方的上海與廣州，其PM2.5濃度在冬季達(dá)到最高，春季次之，夏季最低(表3)，而位于北方的北京秋冬春季的濃度均較高，夏季濃度最低。北方城市的PM2.5濃度變化規(guī)律與南方略有差異，主要是由于北方地區(qū)受采暖燃煤與沙塵等的影響較大[15]。

表3 各市PM2.5濃度季節(jié)差異 (μg/m3)

3 結(jié)論與建議

(1)總體而言，使用北上廣的美國(guó)大使館PM2.5濃度數(shù)據(jù)定量研究2014年1月以來(lái)歷次油價(jià)調(diào)整對(duì)空氣污染的影響后發(fā)現(xiàn)，北上廣PM2.5濃度變化幅度與油價(jià)的變動(dòng)方向與幅度相關(guān)性不大，即油價(jià)的上升或下降均有機(jī)會(huì)引起PM2.5濃度的上升或下降。

(2)PM2.5濃度主要受氣候和天氣等季節(jié)性因素影響，一般夏季濃度相對(duì)較低，秋冬季濃度相對(duì)較高。

(3)盡管大量研究表明機(jī)動(dòng)車對(duì)PM2.5濃度的貢獻(xiàn)巨大，但油價(jià)變動(dòng)與PM2.5濃度的關(guān)系不大，可能與油價(jià)變動(dòng)并沒(méi)有對(duì)人們的出行習(xí)慣造成較大改變有關(guān)。

(4)未來(lái)仍需要進(jìn)一步使用更多城市監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，以定量研究不同地區(qū)燃油價(jià)格波動(dòng)對(duì)空氣質(zhì)量的影響。

致謝：美國(guó)國(guó)務(wù)院(The U.S. Department of State)提供了空氣污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在此致以最誠(chéng)摯的謝意。

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The Characteristics of Fuel Price and PM2.5Concentration in Beijing, Shanghai, and Guangzhou

ZHENG Dan-Ping1, JI Ping2, SHEN Jin2,CAI Ri-Dong2

(1. Shantou K-YAT Environmental Technology Co.，Ltd. Shantou, Guangdong 515000 ,China)

In the period of air pollution gaining growing public concern and oil price volatility changing, using the PM2.5concentration data in the US Consulate General in Guangzhou, Beijing, and Shanghai in the year of 2014 and 2015, the relationship of successive changes between domestic gasoline prices and PM2.5concentration was quantitatively studied. The results showed that changes of PM2.5concentration had no significant correlation with changes of direction and magnitude of fuel price. There was no obvious relationship between air pollution and fuel prices. PM2.5concentration is mainly affected by seasonal factors such as climate and weather. Generally, PM2.5concentration was lowest in summer and relatively high in autumn.

PM2.5; fuel prices; change of concentration; characteristic analysis; Beijing; Shanghai; Guangzhou

2017-03-22

鄭丹平(1985-)，工程師，主要研究方向：環(huán)境影響評(píng)價(jià)及環(huán)境保護(hù)規(guī)劃。

沈勁，工程師，主要研究方向：空氣污染與監(jiān)測(cè)。

X51

A

1673-9655(2017)05-0032-04