验证污染物减排成效方法研究

汪 桦，郭 琦，汪新生

（1.同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，上海200092；2.陕西省环境监测中心站，陕西西安710054）

“十一五”期间，我国二氧化硫和化学需氧量总量减排取得了显著成绩。但是，随着经济的快速发展，能源消耗的增长，控制环境主要污染物二氧化硫、氮氧化物、化学需氧量和氨氮污染依然面临严峻挑战。为了验证污染物总量减排成效，建立污染物排放量、浓度与环境质量的变化关系，分析研究污染物减排与环境质量之间的作用响应机制，预测“十二五”污染物减排与环境质量发展趋势，提出重点减排对象、优化结构调整措施，以最优的方式实现节能减排。

1 验证污染物减排成效的研究方法

利用线性数理关系，重点研究陕西省“十一五”期间二氧化硫和化学需氧量减排与环境质量变化的关联性程度；分析二氧化硫、化学需氧量排放特征和减排特点，研究二氧化硫、化学需氧量排放量对环境质量的影响；引入定义：污染物减排率，污染物浓度降低率，真实反映减排效果；根据“十二五”二氧化硫、氮氧化物、化学需氧量和氨氮减排目标，利用环境统计数据，2010年污染源普查动态更新调查数据，环境质量监测数据，社会、经济、能源消费等基础数据进行模型计算，预测分析4项污染物减排与环境质量的发展趋势。

1.1 相关关系

相关关系是一种非确定性的关系，相关系数是研究变量之间线性相关程度的量。简单相关系数又叫相关系数或线性相关系数，一般用字母r表示，是用来度量变量间的线性关系的量。计算公式如下：

相关系数的值介于-1与+1之间，即-1≤r≤+1。其性质如下：

当r＞0时，表示两变量正相关，r＜0时，两变量为负相关。

当|r|=1时，表示两变量为完全线性相关，即为函数关系。

当r=0时，表示两变量间无线性相关关系。

当0＜|r|＜1时，表示两变量存在一定程度的线性相关。且|r|越接近1，两变量间线性关系越密切；|r|越接近于0，表示两变量的线性相关越弱。

一般按三级划分：|r|＜0.4为低度线性相关；0.4≤|r|＜0.7为显著性相关；0.7≤|r|＜1为高度线。

1.2 定义

二氧化硫减排率更能反映一个地区二氧化硫减排成效。二氧化硫浓度降低率是该地区二氧化硫浓度变化更真实的反映。

评价标准采用国标《环境空气质量标准》（GB 3095-1996）中二级标准浓度限值：二氧化硫0.6 mg/m3，二氧化氮0.08 mg/m3；化学需氧量和氨氮采用《地表水环境质量标准》 （GB 3838-2002）中五类标准进行水质类别评价。

2 验证污染物减排成效的研究结果分析

2.1 二氧化硫减排与空气质量关联分析

2.1.1 二氧化硫减排及排放特点

工业源是主体，行业减排是重点。“十一五”末陕西工业二氧化硫较2005年减排9.29万t，占全省减排总量的64.78%。又以热电行业减排贡献最大，占工业减排总量的58.13%。

陕西二氧化硫排放主体是工业污染源。“十一五”期间，陕西省排放二氧化硫总体呈下降趋势。

2.1.2 空气质量变化特点

“十一五”期间，陕西省二氧化硫整体污染程度下降10%。城市空气质量达标率逐年上升，以二氧化硫为首要污染物的总天数逐年下降。

“十一五”期间酸雨发生率较低，所有酸雨样品均呈弱酸性轻酸雨，分布范围缩小。

2.1.3 二氧化硫减排与空气质量关联分析

（1）陕西省尺度关联分析

陕西省在“十一五”保持GDP年均增长15%左右的情况下[1，2]，二氧化硫排放量下降15.55%。利用指数值计算二氧化硫排放量与二氧化硫浓度相关系数为0.597，表现出正相关性[3]，与以二氧化硫污染天数的趋势也相吻合，见图1。

（2）地市级尺度关联分析

由于受排放量基数的影响，每个地区二氧化硫减排绝对量并不能反映该地区二氧化硫减排效果[4]。陕西省各地市二氧化硫减排率分布与二氧化硫浓度降低率分布，显示出较高相关性。

（3）行业尺度关联分析

二氧化硫减排以工业为重点，工业又以行业为重点，因此，排序选取陕西省二氧化硫排放重点行业进行关联分析。“十一五”期间只有二氧化硫排放量最大的火电行业的减排与二氧化硫污染指数呈现出一定的正相关性，验证了火电行业二氧化硫减排对改善空气质量效果显著，与“十一五”期间二氧化硫减排重点行业完全相符。

（4）二氧化硫减排量与二氧化硫污染指数关联分析

“十一五”末，陕西省二氧化硫排放量比2005年降低15.55%，二氧化硫污染指数降低13.33%，随着二氧化硫排放量的稳步下降，二氧化硫污染指数总体上也呈下降趋势，两者之间存在较显著正相关关系。同时，随着二氧化硫减排量的增加，地级城市空气质量优良天数逐步升高，两者之间呈现出较好的正相关性。

2.2 化学需氧量减排与水质关联分析

2.2.1 化学需氧量减排及排放特点

工业污染源是化学需氧量减排的主体。2010年陕西省工业化学需氧量排放量比2005年减少4.33万t，占全省减排量的100%。2010年陕西省化学需氧量排放量比2005年年均降低2.44%，总体呈下降趋势。生活化学需氧量随着人口增长，在总排放量中的比重逐年上升，由2005年的57%上升到2010年的66%。

2.2.2 地表水质变化特点

2010年，陕西省河流监控断面高锰酸盐指数比2005年下降8.3 mg/L。全省地表水监控断面Ⅰ～Ⅲ类水质比例比2005年提高3.5%；劣Ⅴ类水质断面比例降低10.7%。

2.2.3 化学需氧量减排与水环境质量的关联分析

（1）全省尺度关联分析

“十一五”陕西省化学需氧量排放量下降12.18%，地表水监控断面高锰酸盐指数浓度平均值下降了59.3%，见图2。

图2 2005-2010年陕西全省化学需氧量排放量与水环境质量变化

地表水监控断面数据显示，随着化学需氧量排放量的降低，地表水环境质量逐渐转好。利用指数值计算化学需氧量排放量与高锰酸盐指数浓度的相关系数为0.840，与Ⅰ～Ⅲ类水质断面比例的相关系数为-0.565，与劣V类水质断面比例的相关系数为0.675，呈现较显著的相关性。

（2）流域尺度关联分析

陕西省的六大流域中渭河干流高锰酸盐指数平均浓度降幅最大，由2005年的24.0 mg/L降至2010年的8.9 mg/L，降幅62.9%。Ⅰ～Ⅲ类水质断面比例由15.4%升至23.1%，提高了7.7个百分点。延河、无定河、汉江、丹江、嘉陵江干流高锰酸盐指数平均浓度均有不同程度的降低。

（3）行业尺度关联分析

工业化学需氧量减排行业是重点，排序选取陕西省化学需氧量排放重点行业进行关联分析，其中造纸及纸制品行业和饮料制造业排放的化学需氧量与地表水水质呈现出一定的正相关性，两行业的减排对于地表水水质的改善起到了一定的效果。

2.3 “十二五”主要污染物减排与环境质量发展趋势分析

“十二五”末，陕西城镇人口将由2010年的1 706万人增长到2 127万人；GDP由1.0万亿元增长到2.0万亿元；能源消费由0.92亿t标准煤增长到1.9亿t标准煤。

根据陕西省减排规划目标，到2015年，二氧化硫、氮氧化物、化学需氧量和氨氮排放总量将分别比2010年减少7.9%、9.9%、7.6%和9.8%。“十二五”期间，污染物减排是以2010年污染源普查动态更新调查成果为基数（2010年的动态更新调查扩大了统计范围并对污染源进行了普查），据此，按照4项污染物减排规划目标分别对空气质量和地表水质量的影响进行预测分析。

2.3.1 二氧化硫

按照陕西省“十二五”二氧化硫减排的目标，根据“十一五”期间空气质量优良天数的变化趋势，将“十二五”二氧化硫排放量和空气质量优良天数进行关联分析，计算得到较显著的正相关性。“十二五”期间，随着二氧化硫排放量的下降，空气质量优良天数将会不断增加，空气环境质量会越来越好。

2.3.2 氮氧化物

按照“十二五”氮氧化物削减目标，均速减排测算，到2015年，全省氮氧化物排放量将下降到69万t，空气质量会进一步改善。

2.3.3 化学需氧量

按陕西省2015年化学需氧量减排目标预测，年末将下降到52.65万t。利用指数值计算，化学需氧量排放量与高锰酸盐指数浓度的相关系数为0.999，与Ⅰ～Ⅲ类断面比例的相关系数为-0.995，与劣V类断面比例的相关系数为0.994，地表水环境会有较大改善[5]。

2.3.4 氨氮

按照陕西省2015年氨氮减排目标预测，到2015年全省氨氮排放量将下降到5.81万t。地表水环境质量将会进一步好转。

3 主要污染物减排建议

陕西省在“十二五”期间仍处于工业化和城市化快速发展阶段，能源消费总量仍将持续增长，在降低污染物排放、改善环境质量的过程中应重点关注：

（1）积极推进产业结构调整，制定适合当地实际的严格的治理措施。严格工业项目准入审批责任制，遏制高耗能、高污染产业发展，倒逼火电、造纸、果汁、酿造、化工、皂素等重点行业提升产业技术水平，减少污染物新增量。积极推进清洁生产和循环经济[6]，制定和发布重点行业清洁生产标准和评价指标体系。

（2）重点从源头减少污染物新增量，有针对性地修改清洁生产标准，降低污染物产生、排放强度。削减氨氮排放，继续深化二氧化硫和化学需氧量减排，加快氮氧化物控制技术的研发和产业化进程。

（3）强化生活污染源控制，加快生活污染治理力度和城镇污水处理设施建设，提升氮、磷去除效果。加强污泥处置，提高污水回用规模；建设尾水再生利用系统，回用于工业生产。

加强机动车尾气控制，不断推行新增机动车执行国Ⅳ标准，加大淘汰黄标车力度和计划，削减氮氧化物污染。

（4）农业污染源要以规模化畜禽养殖场和养殖小区为主要切入点，以发展集约化养殖场和养殖小区为重点，加快建设养殖场沼气工程和畜禽养殖粪便资源化利用工程。建设秸秆、粪便、生活垃圾等有机废弃物处理设施，推进人畜粪便、生活垃圾等向肥料、饲料、燃料转化。

（5）要将污染减排与环境质量改善对应起来，增加主要污染物总量控制指标，增加环境监测因子，探索建立减排目标着眼环境质量改善、减排任务立足环境质量改善、减排考核依据环境质量改善的责任体系和工作机制已势在必行。

（6）动员全社会参与节能减排，把节能减排纳入社会主义核心价值观宣传教育体系，深入开展节能减排全民行动，各级人民政府机关要将节能减排作为一项重要任务来抓。

[1]HILTON F G H，A LEVINSON.Factoring the environmental Kuznets Curve：evidence from automotive emissions[J].Journal of Environmental Economicsand Management，1998，35：126-141.

[2]SHAFIK N，BANDYOPADHYAY S.Economic growth and environmental quality：Time series and cross-section evidence[R].World Bank Policy Research Working Paper#WPS904，The World Bank，Washington，1992，DC：253-271.

[3]郭红霞.相关系数及其应用[J].武警工程学院学报，2010，26（2）：3-5.

[4]余海红，张立，唐敏.苏州市污染物减排推进机制优化的实证研究[J].西安交通大学学报：社会科学版，2011，31（3）：56-63.

[5]侯立军，刘敏，许世远，等.长江河口近岸水体自然净化作用及其初步评价[J].长江流域资源与环境，2002，11（3）：245-249.

[6]张思锋.循环经济：建设模式与推进机制[M].北京：人民出版社，2007：50-53.