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北京空氣質(zhì)量影響因子計量思考論文
一、引言和文獻(xiàn)綜述
空氣是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ),適宜人們生存的空氣是保證人們身心健康的前提。然而我國改革開放以來,伴隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,工業(yè)化程度的加深,環(huán)境污染日益嚴(yán)重,惡化的空氣質(zhì)量已經(jīng)對人們的健康生活造成威脅。保證空氣質(zhì)量是保障民生的基本需要,是建設(shè)生態(tài)文明,構(gòu)建社會主義和諧社會的必然要求。90年代的北京曾經(jīng)沙塵肆虐,空氣質(zhì)量達(dá)不到國際標(biāo)準(zhǔn),痛失了2000年奧運會舉辦權(quán)。自1998年開始,北京市采取了一系列措施來提高環(huán)境質(zhì)量,包括調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增加綠地面積、制定法律法規(guī)等。在2008年奧運期間,北京推出單雙號限行的制度,并將其固定下來作為緩解交通環(huán)境壓力的政策。經(jīng)過多年的努力,北京市空氣質(zhì)量得到了極大改善,環(huán)境質(zhì)量有了很大提高,二級及以上的天數(shù)從2000年的177d天增加到2008年的274天。SO2、CO、NO2及可吸入顆粒物平均濃度均有下降�！翱沙掷m(xù)發(fā)展”理念也漸漸深入人心。
如何準(zhǔn)確測度空氣質(zhì)量,分析各地區(qū)的空氣質(zhì)量狀況和變化,以及如何提高空氣質(zhì)量等問題,越來越受到學(xué)術(shù)界的重視。空氣質(zhì)量有兩種含義,一種含義是指廣義的室外的環(huán)境空氣質(zhì)量,從空氣質(zhì)量這一角度反映某一特定地區(qū)的環(huán)境狀況。另一種含義是指小范圍的局部的空氣質(zhì)量狀況,例如,室內(nèi)空氣質(zhì)量,高校教室空氣質(zhì)量、手術(shù)臺空氣質(zhì)量、汽車車內(nèi)空氣質(zhì)量。本文中的空氣質(zhì)量是前者,即廣義的室外空氣的質(zhì)量。通過閱讀近五年來的空氣質(zhì)量相關(guān)文獻(xiàn),將其主要研究內(nèi)容和成果歸結(jié)為以下幾個方面。
1、空氣質(zhì)量評價及預(yù)測模型的研究
空氣質(zhì)量評價是研究空氣質(zhì)量問題的基礎(chǔ),有效的評價方法能夠較準(zhǔn)確地反映現(xiàn)實中的空氣質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)潛在的空氣質(zhì)量問題,從而為尋求改善空氣質(zhì)量的有效方法提供科學(xué)依據(jù)。對評價方法,一般要求簡單、準(zhǔn)確、全面、具有可比性。
從目前研究現(xiàn)狀來看,各種各樣的模型為測度空氣質(zhì)量提供了較為全面的方法。
(1)單因子法
例如,根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3095-1996》中污染物濃度限值標(biāo)準(zhǔn),采用最大單因子級別法,所有參與評價的污染物濃度低于空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中X級標(biāo)準(zhǔn)限值時,為達(dá)到X級標(biāo)準(zhǔn)。[1]
這種方法簡單明了,但其具有難以克服的局限性,即遺失了大量的信息,評價結(jié)果不夠全面、完整。
(2)綜合指數(shù)法
這類方法由于能夠較準(zhǔn)確、全面地反映空氣質(zhì)量狀況,具備了通用性和可比性,成為目前較通用的環(huán)境空氣質(zhì)量評價方法,而且不斷地完善和發(fā)展。例如,平均綜合污染指數(shù)、環(huán)境質(zhì)量定性評價指數(shù)法等。2010年李祚泳得到對7項空氣污染物皆適用的空氣質(zhì)量普適韋伯指數(shù)公式。該公式應(yīng)用于多個實例分析,并與多種其它評價方法的評價結(jié)果比較表明,空氣質(zhì)量普適韋伯指數(shù)公式,具有簡單、實用和直觀的特點,為空氣質(zhì)量評價提供了一種新方法。[2]
(3)綜合模型法
這類方法是廣泛利用統(tǒng)計模型,從不同的角度構(gòu)建模型反映空氣質(zhì)量狀況。這些模型具有一定的創(chuàng)新性,對于測度空氣質(zhì)量有很大的借鑒意義。例如,潘磊、沙斐提出將非線性時間序列門限自回歸模型引入浦東新區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測中,是環(huán)境空氣質(zhì)量報告工作的進(jìn)一步要求。[3]
作者利用環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)資料,建立了浦東新區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量的預(yù)報計算模型,并預(yù)測出浦東新區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量與實際監(jiān)測情況的符合程度,認(rèn)為該模型在監(jiān)測工作中有應(yīng)用可行性。但該模型,對于突發(fā)性的因素造成空氣質(zhì)量急劇改變的響應(yīng)速度較慢,存在一定的局限性。再如,王艷平等采用“Matlab”中BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工具箱函數(shù),對濟(jì)南、青島兩市空氣質(zhì)量中長期變化趨勢進(jìn)行的預(yù)測顯示,網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測精度高,自適應(yīng)性強(qiáng),訓(xùn)練速度快,避免復(fù)雜運算,節(jié)省大量時間,預(yù)測效果理想。[4]
2、空氣質(zhì)量變化特征和趨勢探討
我國對空氣質(zhì)量現(xiàn)狀的分析,大部分是針對某一特定地區(qū)而言的。根據(jù)一定時期內(nèi)當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量檢測資料,經(jīng)過統(tǒng)計分析比較,揭示該地區(qū)空氣質(zhì)量的階段特征和變化趨勢等。
(1)分析空氣質(zhì)量的階段特征
例如,2010年胡友彪對北京市2000-2004年的空氣質(zhì)量日報進(jìn)行分析研究,得出其年變化和月變化的特征以及中重度污染日的分布特征。認(rèn)為從2000年到2004年中,北京市2001年和2002年的污染頗為嚴(yán)重,其平均的污染指數(shù)為113和112。北京市一年中,冬季污染較為嚴(yán)重,尤其是12和1月兩個月份,這與北京市的能源結(jié)構(gòu)是密切相關(guān)的。[5]再如,汕頭市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站黃孝揚通過對汕頭市各監(jiān)測點2006-2008年的監(jiān)測資料分析,認(rèn)為PM10的濃度受整個大氣氣象環(huán)境影響較大,因冬季空氣較為干燥、春季陰霾或靜風(fēng)天氣而偏高;夏秋季多雨濕度較大、風(fēng)速較快有利于污染物擴(kuò)散而偏低。[6]
(2)空氣質(zhì)量總體變化趨勢分析
對空氣質(zhì)量總體變化趨勢的分析,通常是把握全局,研究某一地區(qū)在若干年內(nèi)的空氣質(zhì)量總體變化趨勢走向,從而可以動態(tài)了解空氣質(zhì)量狀況,在一定程度上反映政府政策的實施效果。例如梁淑軒、吳虹等運用模糊數(shù)學(xué)法,對保定市2002年至2007年環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行了綜合評價,表明:保定市環(huán)境空氣質(zhì)量呈現(xiàn)逐年好轉(zhuǎn),SO2、PM10依然是保定市空氣質(zhì)量的制約因子,且NO2的權(quán)重逐步上升。[7]
再如,昆明市環(huán)境監(jiān)測中心王紅梅、黃曉通過昆明市環(huán)境空氣監(jiān)測資料,研究昆明市20年來環(huán)境空氣質(zhì)量的變化趨勢及其影響因素。認(rèn)為昆明市20年來昆明市總體環(huán)境空氣質(zhì)量有所改善,可吸入顆粒物作為首要污染物,有明顯下降趨勢,但二氧化硫卻有明顯的上升趨勢。[8]大部分研究表明,在政府的環(huán)境政策要求下,一些城市的空氣質(zhì)量有所改善,但大部分工業(yè)正處于飛速發(fā)展區(qū)的中小城市,空氣質(zhì)量狀況依然日益嚴(yán)重。
3、特定的事件或行為對空氣質(zhì)量的影響評價一些大型的工程項目在實施前后一般要做空氣質(zhì)量影響評價,例如三峽工程、告訴公路建設(shè)等。此外一些重大活動也會對空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響,如,馬寧、劉民等認(rèn)為北京市在申辦、籌辦、舉辦2008年北京奧運會的過程中加大了環(huán)保投入、推進(jìn)了環(huán)境保護(hù)相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)實施、推進(jìn)了一批環(huán)保措施的落實,從而持續(xù)改善了北京的空氣質(zhì)量。[9]再如,王書肖、許嘉鈺等通過建立2005年北京市燃煤污染源排放清單,利用MM5-CMAQ模型計算了各區(qū)縣各行業(yè)燃煤對北京市空氣質(zhì)量的影響。[10]崔華勝在實驗中發(fā)現(xiàn)掃路機(jī)影響環(huán)境質(zhì)量主要表現(xiàn)在作業(yè)揚塵與殘留垃圾灰土二次擾動揚塵2個方面。[11]
4、改善空氣質(zhì)量的方法
(1)加強(qiáng)工業(yè)污染源的管理
工業(yè)廢氣的排放是影響空氣質(zhì)量的重要源泉,采用先進(jìn)設(shè)備處理工業(yè)廢氣,適時監(jiān)測廢氣排放,擯棄“先污染后治理”的思想,采用“清潔生產(chǎn)”方式,對于改善空氣質(zhì)量有著重要意義。如汕頭市環(huán)境保護(hù)局黃孝揚提倡各大電廠和其他工業(yè)污染源采用全自動儀器實施監(jiān)控。
(2)綠化固土
綠色植物有凈化空氣、消聲滯塵的作用,是改善空氣質(zhì)量的終端力量。如牟曉玲通過平板降塵發(fā)實驗和空氣采樣分析,得出結(jié)論,在綠色植物較多、車輛較少的地方,空氣中細(xì)菌的含量少,認(rèn)為一些綠色植被有殺菌凈化的作用。
(3)推廣清潔能源
清潔能源逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源是歷史的必然趨勢。盡早地推廣使用清潔能源對于改善空氣質(zhì)量有著重要意義。如利用價格措施促使機(jī)動車“油改氣”等。武昌市環(huán)保局楊志等提倡,在采暖鍋爐改燃的同時,也要下大力氣在居民中推廣使用清潔燃料,,逐步消除“小浴池”、“小煤爐”的排污影響。
(4)聯(lián)防聯(lián)控措施改善區(qū)域空氣質(zhì)量
大氣污染是流動性的,各個地區(qū)之間難以分割,相互影響,因此各個城市“各自為戰(zhàn)”難以奏效,采取聯(lián)防聯(lián)控措施是必然要求。2010年上半年環(huán)境保護(hù)部等9部門聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量的指導(dǎo)意見》,要求全面推進(jìn)大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作,切實改善區(qū)域和城市環(huán)境空氣質(zhì)量。
綜上所述,關(guān)于空氣質(zhì)量的研究已經(jīng)有了不小的成果,為我們正確認(rèn)識空氣質(zhì)量、改善空氣質(zhì)量提供了科學(xué)依據(jù),但是針對某地區(qū)空氣質(zhì)量的具體影響因素分析卻很少,空氣質(zhì)量到底與我們想象中的影響因素,如綠色植被覆蓋率、機(jī)動車保有量等的相關(guān)性有多大,這方面研究的欠缺是空氣質(zhì)量研究的漏洞。本文正是通過建立多元線性回歸模型,研究自1999年以來經(jīng)濟(jì)增長、機(jī)動車保有量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、綠地面積、能源結(jié)構(gòu)、人口規(guī)模這數(shù)個因素對北京市空氣質(zhì)量的影響程度,通過Eviews的數(shù)據(jù)分析,找出對北京空氣質(zhì)量改善的顯著相關(guān)因素,為其他省市有效改善空氣質(zhì)量提出可行的參考模板,并為北京市空氣質(zhì)量的進(jìn)一步提高提出合理化的建議。
二、北京市空氣質(zhì)量影響因素的計量分析
1、變量選擇
經(jīng)分析,影響北京市空氣質(zhì)量的主要的因素可能有①經(jīng)濟(jì)整體增長�？諝赓|(zhì)量可能會因為人類的經(jīng)濟(jì)活動而惡化,也可能會因生產(chǎn)技術(shù)的提高、環(huán)保投入的加大而改善。②機(jī)動車保有量。機(jī)動車排放的廢棄中含有大量的一氧化碳、氮氧化物和顆粒物,影響空氣質(zhì)量。③第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占總產(chǎn)值的比重。農(nóng)業(yè)會在一定程度上改善空氣質(zhì)量,第三產(chǎn)業(yè)對空氣污染的影響較小,一般認(rèn)為空氣污染最嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè)是第二產(chǎn)業(yè)。④綠色植被覆蓋率。綠色植被能夠滯塵降聲,凈化空氣,改善空氣質(zhì)量。⑤能源結(jié)構(gòu)。煤、石油的消耗會產(chǎn)生大量的CO、CO2、SO2和顆粒物,惡化空氣質(zhì)量,而天然氣、水能、太陽能、核能等清潔能源相對影響較小。⑥人口總量。無論是人口總量大,其生產(chǎn)生活對環(huán)境的影響應(yīng)該更明顯。
本文選擇1999年-2009年每年“空氣質(zhì)量級別二級和好于二級的天數(shù)”作為被解釋變量,以反映北京市每年的空氣質(zhì)量狀況。北京市GDP增長率、北京市每年的機(jī)動車保有量、北京市第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占總產(chǎn)值的比重、北京市城市綠地覆蓋率、北京市天然氣消耗占總能源的比重(在模型和數(shù)據(jù)修復(fù)過程中改為能源消耗總量)、北京市常住人口總量作為解釋被解釋變量。由于北京市城區(qū)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)不全,嚴(yán)重殘缺,因此普遍采用整個北京市的統(tǒng)計數(shù)據(jù)(包括郊區(qū))。
2、數(shù)據(jù)分析
(1)模型設(shè)定
初始模型設(shè)定為:Yi=β0+β1X1i+β2X2i+β3X3i+β4X4i+β5X5i+β6X6i+UiYi表示北京市第i年空氣質(zhì)量二級和好于二級的天數(shù),X1i、X2i、X3i、X4i、X5i、X6i分別表示第i年北京市GDP年增長率、機(jī)動車保有量、第三產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值占北京市GDP的份額、城市綠化覆蓋率、天然氣消費占能源消費總量的比重、北京市常住人口。樣本數(shù)據(jù)均來源于北京市統(tǒng)計年鑒。
(2)初次回歸
運用Eviews5.1,采用最小二乘法估計參數(shù),回歸結(jié)果如下:
Yi=-296.4499-155.1908x1-0.1651x2-3.1353x3+7.1886x4-2.8663x5+0.3500x6(342.2319)(186.8753)(0.3837)(3.1462)(3.2598)(9.9981)(0.3882)t=(-0.8662)(-0.8304)(-0.4303)(-0.9966)(2.2052)(-0.2867)(0.9016)R2=0.9885調(diào)整的R2=0.9712F=57.1741df=11可決系數(shù)R2較高,調(diào)整的R2也比較高,但對各個參數(shù)的t檢驗卻不顯著,x3和x6系數(shù)的符號和預(yù)期相反。根據(jù)各解釋變量之間的相關(guān)系數(shù)看出,解釋變量間存在嚴(yán)重的多重共線性。用逐步回歸法,確定變量x6、x4加入變量的t檢驗值均不顯著(0.05的顯著性水平),即當(dāng)x4和x6不變時,x1、x2、x3、x5各自對被解釋變量的影響不顯著,無法繼續(xù)加入變量。
(3)最終回歸
考慮到可能是變量或者數(shù)據(jù)選擇的問題,將“天然氣消費占能源總消費量的比重”更換為“北京市能源消耗總量”重新做多元回歸。
Yi=-183.8254-60.8069x1+0.0572x2-2.3611x3+6.6117x4-0.0086x5+0.2267x6(116.5901)(122.8378)(0.3069)(2.3823)(2.3954)(0.0169)(0.1359)t=(-1.5767)(-0.4950)(0.1863)(-0.9911)(2.7602)(-0.5102)(1.6679)R2=0.9889調(diào)整的R2=0.9723F=59.6989df=11雖然R2有所提高,但是除了x4的t檢驗值稍微顯著,其他變量的t檢驗依舊不顯著,x2、x3和x6的系數(shù)依舊和預(yù)期相反。同樣以x6和x4為基礎(chǔ)加入新變量時發(fā)現(xiàn)剩下的各變量的t檢驗值均不顯著,即同樣無法繼續(xù)加入新的變量。
分別做y對x1、x4、x6;x2、x4、x6;x3、x4、x6;x6、x4、x5的回歸進(jìn)行White檢驗和DW檢驗,結(jié)果顯示上述四個模型中不存在異方差和自相關(guān)。因此模型無法進(jìn)行進(jìn)一步的修訂。
因此最終的回歸結(jié)果為:
Yi=-243.8508+5.1464x1+0.1702x2(37.3452)(2.0601)(0.0370)t=(-6.5296)(2.4981)(4.5944)R2=0.9809調(diào)整的R2=0.9761F=205.2237df=11其中:x1-北京市城市綠化覆蓋率x2-北京市常住人口。
三、結(jié)果分析與建議
1、城市綠色植被覆蓋率與空氣質(zhì)量
從本文中對于影響北京市空氣質(zhì)量的顯著因素的分析,我們看到北京市城市綠化覆蓋率每提高一個百分點,空氣質(zhì)量二級和好于二級的天數(shù)將平均增加5.1464天,因此公共綠地對于空氣質(zhì)量的改善有明顯作用。北京為迎接奧運,在很多地區(qū)都植入了人工草坪來調(diào)節(jié)北京的綠色調(diào),并在一定程度上短期改善北京整體環(huán)境。但人工草坪從長期來看,對北京的整體環(huán)境有著負(fù)面作用,人工草坪因其針狀葉除了可以吸收空氣中主要污染物二氧化碳、懸浮顆粒物外,極其耗水,眾所周知北京是極其嚴(yán)重缺水的城市(北京市人均水資源量不足300立方米,是全國人均占有量的1/8,是世界人均的1/30,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國際公認(rèn)的人均1000立方米的下限標(biāo)準(zhǔn));更無法形成自然綠地那樣的系統(tǒng)群落,反而會對北京的空氣質(zhì)量產(chǎn)生反作用。因而在后奧運時代,要擴(kuò)大綠地面積,提高城市中綠色植被覆蓋率,就集中在將人工草坪恢復(fù)為自然綠地,并盡量將北京市內(nèi)的水泥廣場周圍植入自然綠地,減少水泥廣場的熱島效應(yīng)。
2、人口規(guī)模與空氣質(zhì)量
本文中對于人口規(guī)模對北京市空氣質(zhì)量影響程度的分析顯示出,人口每增加一萬人,空氣二級和好于二級的天數(shù)將平均增加0.1702天,表明人口對于空氣質(zhì)量的影響并不顯著,人口增加也不一定直接導(dǎo)致空氣質(zhì)量的惡化。北京自2000年起推行奧運精神,全市內(nèi)改善市民的行為,到2008年奧運期間,市內(nèi)街道、相關(guān)活動場所的環(huán)境衛(wèi)生保持都有了煥然一新的改變。因而為繼續(xù)改善空氣質(zhì)量,北京應(yīng)該做的是繼續(xù)推行奧運精神,將每年都當(dāng)做奧運年來改善市內(nèi)的各個角落。
3、能源消耗與空氣質(zhì)量
從本文中對于能源消耗總量對于北京市空氣質(zhì)量的影響程度來看,北京市空氣質(zhì)量并未因能源消耗量逐年增多而惡化或改善,這種分析結(jié)果的出現(xiàn)很可能是由于近年來北京市內(nèi)能源結(jié)構(gòu)并未發(fā)生真正的改變,而僅僅是在尾氣、污染方面花巨額資金來治理,因而在能源消耗量增大時,并沒有明顯影響到北京市的空氣質(zhì)量。從這個方面來看,要大幅改善北京市空氣質(zhì)量,政府應(yīng)該從改變北京市能源結(jié)構(gòu)入手,擴(kuò)大天然氣、太陽能、核能等清潔能源在北京市內(nèi)能源消耗中的比重,減少煤炭、液化石油氣的消耗。
4、GDP增長與空氣質(zhì)量
從上面的分析結(jié)果可以看出,GDP增長對于空氣質(zhì)量的改善沒有顯著的影響。這表明,在國家政策要求下,我國注意清潔生產(chǎn),單位GDP能耗逐步降低,對環(huán)境的污染降低。但也并沒有因環(huán)保投入的增加而明顯改善。因此,要想進(jìn)一步改善空氣質(zhì)量,國家應(yīng)在倡導(dǎo)企業(yè)清潔生產(chǎn)的同時,還應(yīng)該加大環(huán)保投入,治理已經(jīng)產(chǎn)生的污染問題。
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