城市发展和气象条件对大气污染贡献率的研究

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城市化发展带来现代文明生活的同时也不同程度造成空气污染,不仅城市发展对空气质量产生影响,天气气候在城市大气污染中也起着一定的主导作用[4]。目前大都是分别研究城市发展对环境污染的影响[6,7]和气象条件对污染物浓度影响[8,9],如何将两者结合在一起研究对大气污染贡献率方面很少,研究城市化发展和气象条件对大气污染贡献率对于调整能源结构,依据气象条件合理预防和控制城市空气污染具有重要意义。本文空气污染数据采用呼和浩特市环保局1995-2014年主要空气污染物SO2、NO2、PM10监测数据(其中,2000年前监测的是NOX和TSP,2000年之后改为NO2和PM10,为使监测数据具有可比性,参考国际惯例,TSP=1.2×PM10和N02=0.75×NOx的转换公式对NOX和TSP换算成NO2和PM10)和2000-2014年自动监测站数据。代表城市发展指标的数据来源于呼和浩特市统计年鉴2000-2014年人均GDP、人口密度、第二产业、工业产值等,气象数据是同期气象部门自动站连续监测的气温、风速、相对湿度、气压等气象要素的年平均值和沙尘暴日数。研究城市发展对环境空气质量影响均应用经济学计量分析方法[15],研究气象条件对大气污染影响的模型大都采用线性统计方法[16,17],在研究单站点长时间序列数据采用计量经济学模型时,气象要素因子无法放入模型中参与计算,因而文中模型采用对数线性模型,对数据进行无量纲化,对数变换后自变量的系数可以看为因变量弹数。在模型计算中将城市空气主要污染物SO2、NO2、PM10年平均浓度与人均GDP、人口密度、第二产业、工业产值、城市建成区面积、机动车保有量和年平均气温、年平均气压、年总降水量、年平均风速、年平均相对湿度和沙尘暴日数进行拟合得出影响因子和贡献率。结果表明,PM10浓度值1995-2011年呈下降趋势,2008年和2010年低国家二级标准(GB3095一2012),从2010年开始又呈现出明显升高的趋势。SO2浓度在1995年到1997年浓度值均超过二级标准,从1998年开始浓度值迅速下降,2001-2004年浓度值最低,平均浓度均低于0.03mg/m3,因农村取暖主要是依靠燃煤,市区周边农村人口的减少,燃煤的减少是SO2浓度减少的原因之一,2005年浓度值开始呈现增加趋势,因工业产值增加比例2005年最高,之后整体趋势偏高。NO2浓度呈现逐年上升趋势,2003-2004年超过国家二级标准,2006-2014年均超过国家二级标准,2012年浓度值最大,与呼和浩特2004年机动车的迅速增加相吻合;城市发展和气象条件指标对大气主要污染物浓度的贡献率不同,工业产值、机动车保有辆、平均气温、相对湿度、平均风速和平均气压通过了显著性检验,工业产值对SO2和PM10污染浓度贡献率大于气象条件;机动车保有量对NO2浓度贡献率大于气象条件。工业产值、平均气温和相对湿度与SO2浓度呈正相关,显著性检验的工业产值系数为0.961,对SO2贡献率最大,平均气温和相对湿度系数分别为0.326和0.22,贡献率较小,平均气压与SO2浓度呈负相关,系数为-0.21;汽车保有量与NO2浓度具有显著的正相关,系数达到0.835,贡献率最大,年平均气温和年平均相对湿度与NO2浓度值为正相关,系数分别为0.296和0.463,与年平均风速呈负相关,系数为-0.554;工业产值、年平均气温、年平均相对湿度、年平均风速和年平均气压与PM10污染物呈正相关,工业产值对PM10贡献率最大,系数为0.738,相对湿度、气温、风速和气压的贡献率均低于50%,年平均风速和气压对PM10的正相关的主要原因是大风引起扬尘造成的。在相对湿度大、气温高的情况下,减少工业污染源的排放和机动车的限行可减轻城市大气污染。
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