中國霧霾成因溯源及其防治研究

戴鈺

摘 要 基于中國31個省、自治區、直轄市相關的環境能源數據，從區域、物理和社會三個方面來研究中國霧霾污染的影響因素.在區域因素研究上，通過比較分析京津冀、長三角、珠三角三大區域霧霾污染情況，以及中國南北部、東西中部霧霾污染差異，得出全國霧霾大致污染情況，以及相鄰區域間霧霾污染存在的相互影響.在物理因素和社會因素的研究上，基于多元回歸分析法對選取的因素指標進行分析，對相應的影響因素作用機理進行分析，發現中國的霧霾污染受到區域因素、人口密度、氣體排放和產業結構等多個因素的影響.基于霧霾影響因素的研究結果，對治理中國霧霾污染的措施提出了針對性的建議.

關鍵詞 大氣環境學；霧霾；PM2.5；生態環境治理

中圖分類號 F205 文獻標識碼 A

Abstract On the basis of the PM2.5 concentration data of the provinces in China，this paper studied the factors of haze pollution in three aspects： regional factors， physical factors and social factors. In regional factors， through comparative analysis of Beijing， Tianjin， the Yangtze River Delta， Pearl River Delta region and haze pollution difference between North and South， East and West Central， the nationwide situation of haze pollution can be learned and the interaction among the adjacent regions haze pollution can be obtained. In physical and social factors， the multiple regression analysis was used to analyze the factors indicators and factors mechanism. The conclusion is that our haze pollution is affected by regions， population density， emissions， industry structure and so on. Moreover， on the basis of the results of influencing factors， specific recommendations about how to control haze pollution in our country were put forward.

Key words atmospheric environment；haze pollution； PM2.5； ecological environment management

1 引 言

生態環境是人類賴以生存發展的前提和基礎.自第一次工業革命以來，人類社會非理性超速發展，已經使人類活動成了影響地球上各圈層自然環境穩定的主導負面因子.以煤炭、石油和天然氣為代表的化石能源一直占據著能源消費的主導地位，在人類經濟社會發展進步和生產力提升的同時，化石能源在燃燒、使用過程中會產生大量的以二氧化碳為核心成分的溫室氣體及其他污染物，由此引發的“氣候變暖”、“極端天氣”、“環境污染”、“霧霾”等現象已經成為社會生活中無法回避的話題.面對日益嚴峻的環境形勢，人類終于意識到任何以犧牲環境為代價的發展都是毫無意義的，在此背景下，能源、環境與經濟增長問題日漸成為氣候環境領域、經濟領域、政治領域的關注焦點，世界各國以及國際性組織采取了一些措施共同維護人類賴以生存的地球村，可持續發展的政策也逐步深入.“綠色發展”作為應對措施受到國際社會廣泛關注，已經成為人類社會未來的戰略選擇.

自改革開放以來，中國國民經濟一直保持著高速增長態勢，然而這種增長態勢主要是以粗放型發展模式維持的，中國在工業化和城鎮化進程中出現了能源過度消耗和嚴重的環境問題，然而環境治理能力趕不上環境破壞速度，生態環境赤字呈現不斷擴大的趨勢，而且這一問題將在未來很長一段時間內持續，中國環境問題已成為21世紀中國社會面臨的最為復雜和困難的問題.據耶魯大學環境學院的相關測算，中國2006～2014年間的環境績效指數排名所有國家和地區的后列，而空氣質量更是排名倒數第二，其得分為18.81，較10年前下降了14.15%.2014年世界衛生組織發布的全球城市空氣質量調查報告顯示，中國只有9個城市空氣質量進入前100個達標城市行列.綠色和平組織公布的數據顯示，2011～2013年中國120個城市按人口加權平均的PM10年均值為92.7.馬駿和李治國（2014）[1]研究數據顯示，2013年全年全國71個主要城市的PM2.5指數的算術平均值值為71.如表1所示，中國經濟總量排名與環境績效指數排名形成強烈反差.

在空氣質量問題中，霧霾污染對人體健康、交通環境和經濟發展產生的影響都為社會所關注.霧霾是霧和霾的統稱，是目前全球的主要災害性天氣，多數出現在秋冬季節，它也是一種因大氣中顆粒物質聚集從而降低能見度的特殊氣象災害.老百姓對于霧霾的直觀感受就是“一片灰色”、“看不見藍天”.縱觀國際歷史上，1952年的倫敦、1943年的洛杉磯、1930年的比利時都曾發生因嚴重的霧霾天氣導致人員死于呼吸道疾病的事件.霧霾現象持續為各國所關注，英、美、日等國都相繼頒布了法律，采取相應措施應對這一環境現象.中國對于霧霾天氣的認識及防治起步相對較晚，2013年年初全國大范圍的持久的的嚴重的霧霾天氣喚醒了社會各界對中國經濟發展模式的質疑.在此背景下，《大氣污染防治計劃》正式開始于2013年出臺實施. “加強霧霾等大氣污染的治理”甚至位居2014年國務院對年度十大政策評選中第二位.尋求有效的方法治理霧霾及其污染，減少其帶來的負面影響已經成為中國建設生態文明的重要任務.空氣中大量不同形態的污染物的聚集是造成霧霾的主要原因.大氣中的污染物排放受到眾多因素的影響，這些影響因素往往與人類日常生活相關.對造成霧霾污染的影響因素進行分析，可以更加系統深入地了解霧霾天氣的形成，制定相對應的政策防治體系，有效改善生活環境.endprint

國內外學者對霧霾的成因及其防治已經進行了大量卓有成效的研究，取得了較好的研究效應.Rupasingha等（2004） [2]最早運用空間計量方法，從人均國民收入的因素考慮，基于美國3 029個縣的人均國民收入數據，討論該因素對霧霾污染的影響，提高了霧霾污染影響因素分析的準確度.Maddison（2007）[3]則是對歐洲各國大氣污染影響因素進行了分析，以二氧化硫、二氧化氮等污染物作為衡量環境污染的指標，通過研究國與國之間的相互影響，來反映區域影響因素的作用.Hosseini等（2011）[4]以PM10作為觀測大氣污染的指標，從空間影響因素著手，分析了1990～2007年間亞洲各國的空間因素對于PM10的影響.Poudyal等（2013）[5]研究了霧霾對能見度產生嚴重危害，進而影響旅游者的出游決策.Owoade等（2016）[6]對尼日利亞西南城市地區PM2.5和PM2.5-10的顆粒物源進行了解析.Shakya等（2017）[7]對尼泊爾城市居民點的TSP，PM10，PM2.5，BC和PM化學成分進行了測定.近年來，外國學者也逐漸對中國大氣污染情況予以關注，如Poon等（2006）[8]在研究中選取二氧化硫和煙塵來衡量大氣污染，以能源、交通以及對外貿易作為因素研究其對中國大氣污染的影響，證實了中國大氣污染的區域影響因素的確存在.中國學者對于霧霾的認識也在逐漸加深，目前國內相關研究主要集中在氣象學和環境科學等領域.周濤和汝小龍（2012）[9]對北京地區霧霾演變特征及成因進行了研究，王自力和何小鋼（2016）[10]研究發現經濟因素是長三角與京津冀地區霧霾的主要誘因，對此馬麗梅和張曉（2014）[11]，何楓和馬棟棟（2015）[12]等人研究也得到了類似觀點，也有學者對人口稠密、經濟快速發展、重視工業發展的京津冀地區霧霾現象的原因進行研究，發現高濕、逆溫、低壓、靜風等天氣條件會導致霧霾的形成（李江波等，2010）[13].也有學者提出，人們對霧霾的災害風險認知意識正逐漸提高，并初步開展了針對城市承災體的霧霾災害風險評估研究（如韓琭，2017）[14].此外，謝靖和陳靜（2017）[15]還基于2007～2016年CSSCI數據，從研究熱點、科研合作等多個角度分析了中國霧霾人文研究動態.

黨的“十九大”明確指出新時代中國社會主要矛盾已經轉化人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾，人民在環境等的要求日益增長，綠色發展和“美麗中國”建設已成為中國“十三五”規劃和黨的十八大以來黨和國家領導以及各部委非常關注的主題，更成為各行業適應新時代新形勢新發展的戰略議題.在此背景下，根治霧霾成為整個社會一致呼聲，而探尋中國霧霾的天氣特征及影響因素是根治霧霾天氣的首要問題.由于中國霧霾天氣是在2013年年初大范圍爆發，且霧霾天氣的爆發是一個污染物排放累積的結果，鑒于此，選取中國歷史數據（2001～2010年），以中國31個省、自治區、直轄市 PM2.5年均濃度值作為衡量中國霧霾污染的指標，在影響因素的選取上，除了對區域因素的考慮外，增加人口密度，經濟發展，城市化進程，以及生活、工業中能源消耗等多個指標作為影響因素.研究中國霧霾污染的影響因素，以期為中國的霧霾污染治理提出有效的解決方法，推進中國生態文明建設.

2 中國典型區域霧霾污染的歷史統計考察

王自力和何小鋼（2016）[10]研究發現中國霧霾主要集中于長三角與京津冀地區.因此，選擇人口稠密、經濟快速發展、重視工業發展的區域作為中國霧霾污染的統計考察對象.在對各省份進行區域劃分時，考慮以經濟區域進行劃分.各省份地區在經濟發展和工業生產中產生的工業排放，會在一定程度上對霧霾污染程度造成影響，并且經濟區域內人類日常活動產生的生活排放，對霧霾也會產生一定程度的影響.以京津冀地區、長三角地區和珠三角地區作為經濟區域劃分的代表，其中京津冀地區包括北京市、天津市和河北省三個省市、長三角地區包括上海市、江蘇省和浙江省三個省市、而珠三角地區則以廣東省數據代替.

根據2001～2010年數據顯示，長三角、珠三角地區PM2.5年均濃度波動較平緩，較京津冀地區的PM2.5濃度總體偏低；兩區域之間相比，珠三角地區PM2.5年均濃度降低速度比長三角地區快.京津冀地區的PM2.5濃度波動較為明顯，并且在2004年PM2.5有明顯下降，這可能與當年發改委正式啟動京津冀一體化來破解環境問題，使部分重工業污染企業搬遷臨時停工相關，因此當年該地區大氣污染程度明顯降低，恢復生產后又恢復原水平.在經歷2008年北京奧運會期間全國對大氣污染實施區域聯動治理后，三大經濟區域的PM2.5濃度均有不同程度的降低，全國霧霾污染的治理取得了一定成效（見圖1）.

2001年到2010年間，作為經濟發展代表區域的京津冀、長三角、珠三角地區PM2.5年均濃度值分別為36.63，31.32和 27.32（微克/立方米），可見三大區域之間的霧霾污染程度差異不大；但與其他區域的同期PM2.5年均濃度數據相比，霧霾污染水平明顯偏高.這說明區域的經濟發展對霧霾污染是存在一定影響的.

長三角經濟區域內兩省一市的PM2.5數據顯示，上海、江蘇、浙江三地10年間PM2.5年均濃度值變化趨勢大體相同.三地的PM2.5年均濃度在2002～2005年間有緩慢下降，上海和江蘇兩地在2007年后又呈現出污染程度小幅度上升，而浙江省呈現的上升趨勢相對較小，但上升趨勢持續到2008年，之后長三角地區三地又再次出現PM2.5濃度下降的趨勢（見圖2）.由此發現，位于同一區域內地理位置相互臨近的各省份之間，霧霾污染存在一定程度的相互影響.這也證明影響中國霧霾污染的影響因素中，存在相鄰區域相互影響這一因素.

對中國29個省份（除海南、西藏）按照地理分布進行區域劃分，根據不同區域的相關數據，發現PM2.5年均濃度值存在北高南低的區域性差異，這與李小飛等（2012）[16]以不同城市劃分區域為案例的分析結果相似.而在東西部劃分的區域中，PM2.5呈現出中部最高，其次為東部，西部最低的分布特征.從2004年至2010年，北部區域和南部區域的 PM2.5平均值分別為28.43和23.09（微克/立方米），可以發現霧霾污染確實存在北部較南部嚴重的現象，并且南北方污染濃度差異有逐年增大趨勢（見圖3（a））.在東西中部PM2.5年均濃度比較上，2003年至2010年間東西中部的PM2.5年均濃度值分別為31.59，35.06和23.50（微克/立方米），并且地區間PM2.5濃度差異也有逐年增加的趨勢（見圖3（b））.endprint

3 中國霧霾污染歷史成因的實證研究

3.1 指標選取

對中國霧霾影響因素的統計分析，主要基于多元回歸分析法，從物理和社會兩方面選取影響因素指標進行研究.選取的物理因素包括：人口密度、能源燃燒排放、機動車尾氣排放；社會因素包括：建筑施工排放、區域能源結構、區域產業結構、政府治理調控以及區域綠化覆蓋.

1）人口密度.鑒于在對2001～2010年省域PM2.5濃度值原始數據處理過程中，已經考慮了人口密度因素對霧霾污染的影響，即利用人口加權計算方法.

2）能源燃燒排放.日常生活及工業生產中能源種類較多，但作為影響因素考慮的是指燃燒后會產生大量氣體排放物的污染性能源，如煤炭和石油.由于清潔能源產生的污染排放相對較少，故不作考慮.選取各省每年煤炭石油消耗量占總能源消耗量的比重，作為衡量能源燃燒排放影響因素的指標，記為X1.

3）機動車尾氣排放.機動車運行過程中燃燒石油產生大量尾氣，這些尾氣包含了大量的二氧化硫及顆粒物，對霧霾污染造成了極大的影響.而尾氣排放所消耗的能源屬于煤炭和石油類，則將其納入上文考慮過的影響因素中，故同樣選取X1作為衡量這一影響因素的指標.

4）建筑施工排放.建筑施工過程產生的粉塵彌漫到空氣中，使得大氣中懸浮的微小顆粒物增多，這也是造成霧霾污染的污染源之一，故選取省域年施工面積作為衡量建筑施工排放這一影響因素的指標.考慮到該指標的數據位絕對值，為使分析結果更加直觀明了，以（原始數據/100）作為研究數據，記為X2.

5）區域能源結構.衡量這一因素的指標同樣可以用煤炭石油消耗占總消耗的比重表示，即選取X1作為衡量這一影響因素的指標.

6）區域產業結構.對霧霾污染造成影響的因素往往和第二產業發展有關，區域產業結構偏向于第二產業，則工業、建筑業相對發達，發展過程中產生大量工業廢氣，造成霧霾污染的可能性增大.因此，為體現區域產業結構因素對霧霾污染的影響，選取第二產業產值占產業總值的比重，作為衡量這一影響因素的指標，記為X3.

7）政府治理調控.政府的治理調控會對霧霾污染產生一定的影響.政府頒布相關法律法規治理霧霾污染，加大對污染行為的嚴懲力度，調整區域的能源結構或產業結構，都會間接對霧霾污染產生影響.所以，衡量政府治理調控因素指標的選取，在上述影響因素指標X1，X2，X3中都有涉及.

8）區域綠化管理.加強區域綠化管理，增加區域綠色植被的種植，依靠植被對大氣污染的清潔作用，從而一定程度上降低霧霾污染的程度.因此，選取省域綠化覆蓋面積，作為衡量區域綠化管理的指標，此處指標原始數據為絕對數，為使分析結果更加直觀明了，以（原始數據/100）作為研究數據，記為X4.

3.2 實證研究

選取2001～2010年中國31個省、自治區、直轄市 PM2.5年均濃度值作為衡量中國霧霾污染的指標，記為Y；選取各影響因素指標為自變量，記為X1，X2，X3，X4，則模型初步設定為：

通過對樣本數據進行分析，可以得到模型計算結果如表2所示.

由表2可知，模型初步估計的可決系數較高，F檢驗值較顯著，但其中能源燃燒排放和建筑施工排放的系數t檢驗不顯著，并且能源燃燒排放的系數符號與實際經濟意義不符，這說明該模型可能存在多重共線性問題.所以，對初步估計模型進行進一步的檢驗及修正.

采用逐步回歸法來解決多重共線性問題，分別作出因變量Y對自變量X1，X2，X3和X4的一元回歸.結果發現，與自變量X1的回歸方程可決系數最大，且各方面檢驗值都較顯著，則以X1為基礎，順次引入其他自變量逐步回歸.

在已有自變量X1的基礎上，通過最小二乘法并結合各變量的經濟意義和統計檢驗，得出擬合效果最好的2個自變量為X1，X4.經比較發現，新加入X4的回歸方程可絕系數改進最大，且各系數與實際經濟意義相符.但X4的檢驗值t不是太顯著，則先考慮保留X4，再作進一步的逐步回歸.在X1，X4的基礎上，引入自變量X3，得到參數估計結果如表3所示.

采用ARCH檢驗法檢驗其異方差性，得到統計量Obs*R-squared的值為0.172 9，而在給定5%的顯著性水平下，臨界值為3.841 5，則統計量值小于臨界值，表明模型中的隨機誤差項不存在異方差性.進一步將滯后期數設定為2，即自由度為2；此時得到統計量的值為1.674 3，小于顯著性水平下的臨界值5.991 5，同樣表明模型中的隨機誤差項不存在異方差性.

使用最小二乘法對模型進行自相關性檢驗，得到模型的DW檢驗值為2.411 6，D.W值接近于2，則表明模型不存在自相關.利用協整回歸D.W檢驗，得到殘差數據計算D.W=1.970 6，與檢驗D.W=0的臨界值進行比較，當D.W=1.970 6>0.322時，即在10%的顯著水平上能拒絕原假設D.W=0，即拒絕非協整假設.最終建立的回歸模型為：

式（4）結果表明：中國的區域人口密度、能源結構偏向、工業生活中煤炭石油的燃燒排放、機動車尾氣的排放、區域產業結構的偏向、區域的綠化覆蓋面積以及政府的宏觀治理調控等因素，都會對中國霧霾污染產生影響，并且區域之間也是存在相互影響的.在中國，如河南、山東和山西等人口大省，所產生的生活廢氣排放會加重當地的霧霾污染.京津冀地區以及一些沿海工業城市，其區域產業結構偏向于第二產業，則生產過程中大量的工業污染氣體排放到大氣中，也會加劇霧霾污染，因此這些省份的霧霾程度往往較其它地區更嚴重.而能源燃燒以及機動車運行都是在消耗煤炭、石油，能源消耗產生的二氧化硫及顆粒物排放到大氣，也是加劇霧霾污染的重要原因.而政府的政策調控以及區域的綠化管理，則在一定程度上改善霧霾污染問題.政府通過制定相關政策，以相關機制驅使各行各業重視霧霾污染問題，同時加大對污染行為的懲處力度，減少霧霾污染發生的可能.區域綠化管理對霧霾污染也有重要的影響，綠化覆蓋面積較大的區域，植被覆蓋率較廣，植被對大氣污染存在一定的凈化作用，可以改善大氣環境，降低霧霾頻發的可能.endprint

4 結 論

基于多元回歸分析構建相關模型，對2001～2010年中國31個省（市、區）霧霾污染影響因素進行研究.研究發現霧霾污染與區域能源結構及產生結構等物理、社會因素相關.面臨空氣質量的嚴峻挑戰，中國應借鑒發達國家先進治理經驗，探討各影響因素對霧霾污染的作用機理，尋求治理改善生態環境的有效方法，制定更加健康、綠色的全國發展目標.鑒于上述結論分析，為中國的霧霾治理提出以下相關建議.

一是減少中國燃煤、燃油以及與各種工業、生活污染源.霧霾污染歸根結底有三類來源：燃煤、燃油、工業和生活排放.在減少燃煤方面，最重要的是調整現有的能源結構，目前中國一次性消費能源中煤炭占到70%.對于能源結構的調整還得看政府的抉擇，這一工程任重道遠，必須長期不懈.在減少燃油方面，控制機動車的尾氣排放是減輕霧霾污染的關鍵，這同樣需要政府的相關調控.控制機動車增量，嚴格規定尾氣排放標準，鼓勵大眾交通出行方式，實行私家車單雙號限行等，都是目前可以采取的控制方法.而在工業、生活污染源的治理上，面對全國大中小城市的各大企業，數10億的人口，治理任務相當嚴峻.因此，開發新型清潔能源，實現清潔能源對傳統能源的替代，需要更深層長久的探索實踐.

二是強化區域霧霾聯動治理.各級政府可以對相鄰區域實行區域劃分，鼓勵同一區域內的各省市聯合治理環境污染問題.在聯動治理環境污染的同時，也可以實現區域內各省市經濟相互推動發展.

三是治理霧霾的同時，也要解決水污染及土壤污染.目前中國的現狀是三方面污染都沒有得到很好地治理，所以政府僅僅對霧霾污染采取措施治理并沒有取得好的成效，理應對霧霾污染、水污染、土壤污染實行同時治理.在2013年政府發布的工作報告中，明確把大氣污染、水污染和土壤污染等重大環境問題同時納入治理的范圍，這是一個正確的決定.

四是加強PM2.5治理.政府理應制定一套完善的大氣污染監管體系制度，嚴格規范各行各業的大氣排放標準，以行政手段嚴加管制，加大對不標準排放行為的懲治力度.積極改善能源結構，減少污染排放.一些企業產業耗能高，對能源的利用率卻低，并且利用不可再生能源的比重也較大，這樣的能源結構嚴重不合理.為了解決這一問題，政府應強制要求一些高耗能、高污染的企業調整能源結構，嚴格工業廢氣的排放標準，抑制大氣中PM2.5濃度的繼續增加.加強城市綠化建設.增加城市綠化，是防止大氣中PM2.5濃度增加的有效方法.增加裸地的植被覆蓋，建設綠化帶，種植防護林，利用綠色植被對大氣中粉塵的吸附作用來凈化空氣環境，從而提高全國的空氣質量.同時，綠色植被因自身的光合作用，也會增加大氣環境的濕度，可以降低空氣中顆粒物的凝結，形成一道綠色生態屏障.倡導綠色生活，發動全民參與.政府應大力倡導一種綠色的生活方式，引起全民對環境保護的重視并積極參與其中.全民以低碳綠色的生活方式積極投入環保事業中，才是真正為節能減排，治理霧霾污染，改善生態環境盡一份力.

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