京津冀空氣質量狀況研究

喬建剛，李士宣，王英

(1.河北工業大學 土木與交通學院，天津 300401；2.天津鐵道職業技術學院，天津 300401)

許多研究表明，隨著大氣中的氣溶膠濃度的升高，某些疾病的發病率也逐漸提高[1-4]。空氣溫度的梯度作用，為微顆粒物的擴散提供了動力，擴大了其影響范圍，影響空氣質量[5]。目前，評價空氣質量狀況的污染物種類定為PM2.5、PM10、CO、NO2、O3和SO2六項，其常用的評價方法為標準對照法，缺點是只考慮了首要污染物的“貢獻度”，而忽略了其他污染物的重要性，不能全面反映空氣污染程度。本文采用了相對客觀、全面的權重綜合指數法，評價了以京津冀地區為代表的多元互補體系城市的空氣質量狀況，為治理空氣污染、優化環境提供準確的著力點。

1 權重綜合指數分析

影響空氣質量狀況的污染物種類為PM2.5、PM10、CO、NO2、O3和SO2六項。根據每一項監測的污染物的濃度計算其指數，見公式(1)。

(1)

其中，Ii為第i項污染物指數；Ci為第i項污染物的(日)月平均濃度最大值；ci為第i項污染物日(月)平均濃度值；Si為第i項污染物的評價標準，參考環境空氣質量標準。

根據計算的每一項污染物指數，確定其權重，最后得到權重綜合污染指數。計算過程見公式(2)～(4)。

(2)

其中，Qi為第i項污染物的所占權重。

對計算單項污染物權重過大及過小值進行賦值修正，假設s為0≤Qi<0.05的個數，且0≤s

且：

(4)

其中，Pi為第i項污染物指數修正權重；I為空氣污染權重綜合指數。

由計算得到的空氣污染權重綜合指數對比見 表1，確定空氣污染程度。

表1 環境空氣污染程度分級標準Table 1 Standard for classification of ambientair pollution levels

2 京津冀空氣質量狀況分析

以北京、天津以及河北邯鄲地區為例，根據中國空氣質量在線監測分析平臺，得到3個地區2016年～2018年的空氣質量狀況數據。

2.1 單項污染物權重計算

經過數據處理，分別得到北京、天津以及邯鄲的空氣污染權重綜合指數，結果見圖1。

圖1 京津冀2016年～2018年單項污染物對空氣質量影響評價Fig.1 Impact of single pollutant on air quality in Beijing，Tianjin and Hebei from 2016 to 2018a.北京；b.天津；c.邯鄲

由圖1可知，在各項污染物中，PM2.5對空氣質量的影響最為嚴重，在每年的11月份左右所占權重最大，也是霧霾相對嚴重時期，所以呼吸易感染人群應盡量減少在此期間出行，做好防范措施。其次為PM10、NO2、O3、SO2和CO。其中變化趨勢最為明顯的為O3，在每年的6～8月影響達到峰值。邯鄲城市的PM10和SO2對空氣質量的影響度明顯高于北京和天津。

當PM微顆粒的影響最低時，O3的影響度會達到最高，從這可以看出，當治理空氣，使得空氣中PM微顆粒濃度變小時，空氣能見度也就會升高，伴隨而來的就是O3的影響加重。所以，治理空氣污染不光要從PM2.5、PM10著手，還要加大O3和NO2的治理力度。

2.2 京津冀空氣污染程度比較

根據計算得出的綜合污染指數并結合表1，京津冀2016年～2018年空氣污染程度見圖2。

由圖2可知，邯鄲地區空氣污染嚴重時段主要集中在11月～次年2月份，近3年之間的空氣質量狀況并未改善；而北京和天津地區2017年～2018年的空氣質量狀況相對于2016年有明顯的改善，全年可以保持在中度污染。

圖2 京津冀2016年～2018年空氣污染程度對比Fig.2 The comparison of air pollution in Beijing，Tianjin and Hebei from 2016 to 2018a.2016年；b.2017年；c.2018年

根據Chung等[6]提出的觀點，投入可以帶來期望產出和非期望產出，并且非期望產出總是伴隨著期望產出，若想要零污染，也就只能不生產。當期望產出不再增加，非期望產出不再減少時，即達到生產前沿面。據國家和地方統計局相關數據，北京2016年和2017年國內生產總值分別為25 669.13億元、28 014.94億元，增長9.1%；天津2016年和2017年國內生產總值分別為17 885.39億元、18 549.19億元，增長3.7%；邯鄲2016年和2017年全市生產總值分別為3 361.1億元、3 666.3億元，增長9.1%。以GDP增長率作為期望產出，空氣污染作為非期望產出，可以看出在一定投入下，北京更接近生產前沿面，天津和邯鄲接近生產前沿面還有很大空間。

3 結論

通過使用權重綜合指數方法，確定2016年～2018年京津冀地區，污染物對空氣污染的“貢獻度”大小依次為PM2.5>PM10>NO2>O3>SO2>CO，且首要污染物PM2.5對環境的影響峰值處于每年11月份左右。在各項污染物中，對環境影響的變化趨勢最為明顯的為O3，影響峰值處于每年的6月～8月份之間。從這3年的空氣污染程度變化可知，北京和天津的空氣質量狀況均有明顯的改善，邯鄲地區則未有改善，空氣質量狀況相對較差。但總體都在向生產前沿面靠近。