京津冀雾霾管理浓度目标可否完成?

  • 刘镕
  • 发布于 2015-06-18
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原文登载在《中国情况管理》2015年第2期,侵权必究。

作者:石敏俊 相楠

石敏俊:中国迷信院大年夜学传授、博士生导师,中国迷信院虚拟经济与数据迷信研究中间副主任


摘要:雾霾污染已成为京津冀地区最凹陷的情况成绩,国务院颁布了大年夜气污染防治行动筹划,明白提出了京津冀地区雾霾管理的浓度目标和减排办法。然则这些减排办法能否可以或许完成PM2.5的浓度目标呢?本文基于数据分析办法,量化了2013-2014年京津冀地区PM2.5浓度与污染物排放量的关系,猜想了现有减排办法可以达到的PM2.5浓度和完成既定的PM2.5浓度目标的大年夜气污染物减排请求,对“大年夜气国十条”减排政策的有效性停止了迷信评价。成果显示,现有的减排办法难以完成PM2.5浓度目标,天津和河北的大年夜多半地市须要进一步加大年夜污染物减排力度。河北的部分地市即使实现了PM2.5浓度降低25%的目标,PM2.5浓度依然太高,应改降低百分比为相对值目标。北京的污染物减排率太高,减排难度较大年夜,可以推敲一个实际公道的PM2.5浓度目标和污染物减排筹划。由于污染物减排行动触及到区域经济战争易近生保证,PM2.5浓度遭到风力等天然身分的影响较大年夜,京津冀地区的雾霾管理应肯定实际可行的浓度控制目标,并制订照应的污染物排放量管理目标。


媒介

  雾霾污染已成为我国最凹陷的情况成绩之一。2013年1月产生的雾霾污染覆盖了我国华北及华东大年夜部分地区,触及区域逾越130万平方千米,影响人口8.5亿,个中受严重污染影响的人口2.5亿人。雾霾污染管理迫在眉睫,已成为全社会的广泛共鸣。2013年9月,国务院发布了《大年夜气污染防治行动筹划》(简称“大年夜气十条”),明白提出,到2017年全国地级及以上城市可吸入颗粒物浓度比2012年降低10%以上,优良天数逐年进步;京津冀、长三角、珠三角等区域细颗粒物浓度分别降低25%、20%、15%阁下,个中北京市细颗粒物年均浓度控制在60微克/立方米阁下。京津冀地区是雾霾污染最严重的区域。2013—2014年PM2.5年均浓度最高的10座城市,有7个位于河北省。2013年,河北邢台和石家庄的PM2.5年均浓度高达155.2μg/m3和148.5μg/m3,是国度标准的4倍以上。京津冀各地区根据“大年夜气十条”的请求,制订了详细的减排行动筹划。比方,北京请求到2017年SO2排放量从以后的9.38万吨增添6.37万吨,NOx排放量从以后的22.45万吨增添10.29万吨;天津请求2017年SO2排放量从以后的22.45万吨增添13.44万吨,NOx排放量从33.42万吨增添7.27万吨;河北请求2017年SO2排放量从以后的134.12万吨增添46.15万吨,NOx排放量从176.11万吨增添42.37万吨。

  但是,PM2.5浓度是减排行动的成果,除遭到排放量的影响以外,也遭到气象身分等天然条件的影响,因此断定既定的减排行动筹划能否可以或许达到PM2.5浓度目标并不是一件易事。本文拟基于大年夜数据分析的思路,预算污染物排放量和PM2.5浓度之间的关系,从而测验测验断定既定的减排行动筹划能否可以完成PM2.5浓度控制目标。

1 京津冀地区PM2.5浓度和污染物排放量及风力的关系

1.1 模型

  本文推敲了PM2.5浓度的重要影响身分,构建了以下线性方程式,经过过程数学建模来描述污染物排放量、风力、周边区域污染物传输效应等身分对PM2.5浓度的影响。

  Y=f(X, LY, LNY, LSY, LouLW, MediumLW)

  个中,Y为各个区域的PM2.5浓度。

  X为二氧化硫、氮氧化物和烟粉尘的日排放量,为了便于区域之间的比较,采取单位面积的排放量,也即排放量密度。由于二氧化硫、氮氧化物和烟粉尘之间存在共生关系,它们的排放量数据存在较高的相干性,同时放入模型会惹起多重共线性,在模型中采取因子分析提取出主成分放入模型,再根据模型成果复原为各类污染物的排放量。

  LY为滞后一期的PM2.5浓度值,表征污染物在空气中的积累效应。

  LNY为区域i北部相邻地区滞后一期的PM2.5浓度值LSY为区域i南部相邻地区滞后一期的PM2.5浓度值,表征相邻区域之间污染物传输感化的影响。个中,当风向为西南/北/西北偏向时,北部相邻地区的浓度对PM2.5浓度有影响,不然为0。

  风力变量分为三级,采取虚拟变量方法表征。Low为一级和二级风的低速风,Medium为三级和四级风的中速风,high为五级风及以上的高速风。LowLW为滞后一期的低速风,MediumLW为滞后一期的中速风。五级风及以上的高速风作为参照组进入模型。

1.2 数据

  PM2.5浓度、风力等数据来自情况监测数据和蔼象统计数据,污染物日排放量数据根据各类污染物的年排放量,参考供暖、电力花费动摇、交通拥堵程度等目标,将年排放量分化为日排放量。本文的数据来自北京、天津、保定、廊坊、张家口、唐山、承德、石家庄、秦皇岛、沧州、衡水、邢台、邯郸等13个地市,为深刻考察北京城区和郊区的差别,本文将北京分为北京城区和北京郊区,因此本文所指的京津冀地区共包含14个区域。

1.3 成果

  整体来看,京津冀各个区域污染物排放因子和风力对PM2.5浓度有明显的影响,不合区域各个影响身分的感化程度有所差别(表1)。本地的污染物排放量首当其冲对PM2.5浓度具有明显的影响,本地的滞后一期PM2.5浓度反应出大年夜气中的污染物积累效应对PM2.5浓度也有明显的影响。与高速风比拟,中速风和低速风有明显的污染物积累感化,对PM2.5浓度降低有明显的影响。相邻区域的PM2.5浓度广泛有明显的影响,解释区域传输效应对PM2.5浓度的感化明显。固然,有的区域是来自南部相邻区域的污染物传输效应明显,有的区域则是来自北部相邻区域的污染物传输效应明显,也有的区域是南北部的相邻区域均有污染物传输效应。

  基于表1的系数停止的PM2.5日均浓度猜想值与实际值的拟合后果整体上较好,但北京城区、天津、保定、廊坊、唐山、秦皇岛、沧州、邯郸等区域PM2.5浓度极值的猜想后果不好。是以,本文采取分位数回归成果,对上述区域PM2.5浓度极值猜想的系数停止了校订(表2)。经过校订,北京城区、天津、保定、廊坊、唐山、秦皇岛、沧州、邯郸等区域PM2.5日均浓度的猜想值和实际值取得了很好的拟合后果。

 

 

 

 

2 京津冀地区减排行动筹划的评价

  根据《大年夜气污染防治行动筹划》肯定的污染物减排量,基于前述模型,可以猜想能够达到的PM2.5浓度。猜想成果显示,假设周边区域不应时减排,简直一切区域都难以完成《大年夜气污染防治行动筹划》请求的浓度控制目标,即天津和河北各地市PM2.5年均浓度降低25%,北京的PM2.5年均浓度达到60微克。即使是在周边区域同时减排的条件下,大年夜部分区域也难以完成《大年夜气污染防治行动筹划》请求的浓度控制目标,可以或许达标的区域只要北京郊区、承德、石家庄、邯郸(表3)。承德和张家口的PM2.5年均浓度本来就低,实际上不须要按照降低25%的浓度目标来停止减排。

  北京城区和郊区按照减排行动筹划请求,需增添污染物排放量63%,这是一个极端艰苦的减排义务。即使如此,北京城区只能使得PM2.5年均浓度降低到66.92微克,离60微克的浓度目标仍有差距。石家庄和邯郸虽然PM2.5年均浓度有望降低25%,但仍逾越90微克。除石家庄和邯郸外,PM2.5年均浓度逾越90微克的区域还有保定、廊坊、唐山、衡水、邢台等地市。

  这一成果注解,《大年夜气污染防治行动筹划》肯定污染物减排行动筹划难以完成PM2.5年均浓度控制目标。假设要完成PM2.5年均浓度降低25%的浓度控制目标,天津和河北须要进一步加大年夜污染物减排力度。进一步而言,石家庄、保定、唐山、邯郸、邢台、衡水等区域不克不及满足PM2.5年均浓度降低25%的目标,更重要的是尽能够把PM2.5年均浓度降得更低,尽能够增添重污染气象产生频率。北京的减排义务较为艰苦,仍难以达到60微克的浓度目标,能够须要推敲调剂浓度目标。

 

 


3 京津冀地区完成浓度控制目标的减排请求

  按照天津和河北各地市PM2.5年均浓度降低25%、北京的PM2.5年均浓度达到60微克的既定政策目标,本文模仿了各类污染物的许可排放量,这便可以取得与近况排放量比拟的减排请求(表4)。从京津冀地区全体上看,二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘的年排放量须要增添42%阁下,才能使得天津和河北各地市PM2.5年均浓度降低25%、北京的PM2.5年均浓度达到60微克(表5)。但详细到各个区域,减排请求又各不雷同。

  除张家口、承德和秦皇岛的PM2.5浓度本来就较低、不须要降低25%以外,在周边区域同时减排的条件下,河北的其他区域和天津要达到PM2.5年均浓度降低25%的目标,须要增添的污染物排放量大年夜多在37%~ 61%。石家庄虽然增添污染物排放量18%可使得PM2.5年均浓度降低25%,但PM2.5年均浓度仍在106.93微克,离公众对情况质量的请求相差甚远。邯郸增添污染物排放量27%,也可使得PM2.5年均浓度降低25%,但PM2.5年均浓度依然逾越90微克。石家庄和邯郸实际上应当增添更多的污染物排放量。

  北京城区要使得PM2.5年均浓度降低到60微克,须要增添的污染物排放量达到80%,这简直是弗成能完成的义务。按照“大年夜气十条”的减排行动筹划,北京城区增添63%的污染物排放量,有望使PM2.5浓度降至67微克。这意味着,要把PM2.5年均浓度从67微克降到60微克,北京城区须要把污染物减排率从63%进步到80%,降低PM2.5年均浓度的边沿本钱会愈来愈高。北京市或许须要推敲调剂近期的浓度控制目标,制订加倍实际可行的政策目标。

 

 

 

 

4 结论

  综合上述分析,本文的结论可以归结为以下几点:

  (1)假设按照《大年夜气污染防治行动筹划》肯定的污染物减排筹划,即使是在周边区域同时减排的条件下,大年夜部分区域仍难以完成天津和河北的PM2.5年均浓度降低25%、北京的PM2.5年均浓度达到60微克的浓度控制目标。假设周边区域不应时减排,则简直一切区域都难以完成《大年夜气污染防治行动筹划》请求的浓度控制目标。

  (2)要完成PM2.5年均浓度降低25%的浓度控制目标,天津和河北须要进一步加大年夜污染物减排力度。石家庄、保定、唐山、邯郸、邢台、衡水等地不克不及满足PM2.5年均浓度降低25%的目标,即使PM2.5年均浓度降低25%,浓度依然逾越90微克乃至100微克。这些区域应当增添更多的污染物排放量,把PM2.5年均浓度降得更低。

  (3)北京的减排行动筹划要增添污染物排放量63%,这是一个极端艰苦的减排义务,即使可以或许完成,北京城区也只能使得PM2.5年均浓度降低到66.92微克,离60微克的浓度目标仍有差距。假设要把PM2.5年均浓度从67微克降到60微克,北京城区须要把污染物减排率从63%进步到80%,雾霾管理的边沿本钱会愈来愈高。北京市或许须要推敲调剂近期的浓度控制目标,制订加倍实际可行的政策目标。

  (4)由于污染物减排行动触及区域经济战争易近生保证,雾霾管理弗成能一挥而就,管理大年夜气污染成绩将是一个经久过程。京津冀雾霾管理应当在迷信肯定情况容量的基本上,肯定实际可行的PM2.5浓度控制目标,并制订具有可操作性的照应的污染物减排筹划。