石家庄市大气污染成因探析

张兵杨俊赵旭阳孙中伟

（1石家庄学院资源与环境系 河北石家庄 050035 2石家庄市第十七中学 河北石家庄 050050)

石家庄市大气污染成因探析

张兵1杨俊2赵旭阳1孙中伟1

（1石家庄学院资源与环境系 河北石家庄 050035 2石家庄市第十七中学 河北石家庄 050050)

自2013年初以来，石家庄市的空气质量急转直下，在年底环保部发布的年度空气质量排行榜上排名倒数第二，一年中空气质量优良天数竟然只有43天，这宣告了石家庄市对大气污染治理多年努力的失败。经过政府和社会各界的持续努力，2014年石家庄的空气质量虽有所好转，但石家庄大气污染依然很严重。持续、严重且频繁出现的雾霾在人们心里已逐渐演化成了挥之不去的阴霾。本文通过对多组相关数据的统计分析，探索了石家庄市雾霾天气产生的深层次原因，旨在为石家庄市雾霾持续有效的治理提供有益的参考。

石家庄市；雾霾成因；能源结构；产业结构

1 引言

据石家庄环保局发布的信息，2012年石家庄空气质量优良天数为322天，但是，2013年石家庄的空气质量优良天数却仅为43天，经过政府和人民的共同努力，2014年，石家庄空气质量比上年有所好转[1]，优良天数达到了114天，比2013年增加了71天，重污染天数比上年减少51天，优良率也达到了31.2%，但是，据环保部每年发布的京津冀、长三角、珠三角区域和直辖市、省会城市及计划单列市共74个城市空气质量状况数据显示，2013年石家庄的空气质量排名为倒数第2位，2014年则为倒数3位，相较2013年上升了一个位次，但总的来说石家庄市空气质量的较差的状况没有得到明显的改善。如果将2013、2014年的石家庄市空气质量和2012年的相比，可以看出，在短短的时间内，石家庄的空气质量表面上看发生了巨大的改变，客观上，这是和2013年新实施的环境空气质量标准项目增加了，标准变严了有一定的关系，但其根本原因却是深层次的。

2 石家庄市大气污染的成因

2013年石家庄市政府委托“南开大学国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室”对石家庄雾霾产生根源进行解析[2]，解析的时间跨度为2013年2月至2014年4月。2014年8月石家庄市政府向社会公布了通过了国家环保部、中国科学院、中国工程院权威专家论证后的污染源解析结果，解析结果显示：“石家庄市PM2.5的23%至30%来自区域污染传输，70%至77%来自本地污染。在本地来源中，燃煤（28.5%）、工业生产（25.2%）、扬尘（22.5%）、机动车（15.0%）成主因，其它生物质燃烧、餐饮、农业等占比8.8%；石家庄市PM10的10%至15%为外地输入。本地来源中扬尘（37.5%）、燃煤（25.0%）、工业生产（20.5%）占据前三位，机动车为12.5%、其它生物质燃烧、餐饮、农业等占比4.5%。其中PM10造成的污染比较严重，2013年PM10作为该市空气首要污染物达到200多天”，下面主要对石家庄市本地污染源中导致雾霾产生的主要原因进行深入的分析，找出污染源产生的内在原因。

2.1 产业结构与能源结构不合理

根据《国民经济行业分类》（GB/T4754-2002）标准，通常主要将国民经济产业划分为三类，第一产业、第二产业和第三产业，其中第一产业包括指农、林、牧、渔业；第二产业包括指采矿业，制造业，电力、燃气及水的生产和供应业，建筑业；第三产业主要包括：交通运输批发和零售业，住宿和餐饮业，金融业，房地产业，租赁和商务服务业，居民服务和其他服务业等。

据石家庄统计局历年《石家庄统计年鉴》[3-6]可知，2011年石家庄市第一产业生产总值占石家庄国民经济生产总值的10.1%，其能源消费占了消费总量的0.20%；第二产业生产总值占全省的49.8%，能源消费占了81.6%；第三产业生产总值占40.1%，能源消费占了18.20%，2012年，第一、第二、第三产业占国民经济生产总值的比例分别是10.0%，49.8%和40.2%，2013年则分别为9.8%，47.2%和43.0%，其能源消费比例并没有太多的变化，仍然是第二产业能源消耗占比超过80%。下图1、图2描述了石家庄近三年三大产业国民生产总值数额及其各自所占的比例。

图1 石家庄市各产业近三年国民生产总值

图2 石家庄市各产业近三年国民生产总值百分比

从上面的比例结构可以看出，石家庄市的第二产业所占的比重过大，第三产业还不够发达，在世界范围内的统计结果显示：合理的产业结构比例应该是国家的第一产业在国内生产总值中所占的比重很小，而第二和第三产业在国内生产总值中所占的比重则会很大；随着经济的持续发展，第三产业所占的比重则会继续增大，当前世界各国第一、第二、第三产业的平均比例是5%、31%、64%[7]，因此从当前石家庄市的产业结构比例上看，其分布还很不合理，第一产业比重过高，第三产业的比重又过低。从近几年的统计数据可以看出，石家庄市第二产业国民经济生产总值占比最高，其中多数又是高耗能的产业如钢铁、水泥、石化、热电、冶金、医药等，其能源消耗占了能源总消耗量的80%以上，2012年石家庄市一次能源消费中，煤炭消耗总量为6100×104t，占一次能源消费的比重达85.06%，而这一年的国内能源消费中煤炭占比平均则为67%，因此，石家庄的煤炭消耗在能源消费结构中所占比例明显过高，比全国平均值多了18.06个百分点，从总量上看，当年北京年燃煤量为2000×104t，西安为2100×104t，郑州为3500×104t，太原为4100×104t，2012年石家庄仅23家热电联产企业和7座冬季供热站年耗煤就高达2390×104t，超过了北京或西安全年的煤炭消耗总量。虽然通过一系列的节能减排措施，2013年石家庄市煤炭消耗消减了300×104t，降为5800×104t，但能源消费中煤炭消耗的总量依然很大，情况没有得到有效的扭转。下面对2013年石家庄市与其他部分省会城市的工业污染物

排放物做一个对比[8]，见表1。

表1 2013年石家庄市与部分省会城市工业污染排放物比较表城市

从上面的表格可以看出，2013年石家庄工业二氧化硫排放量是郑州的1.27倍，太原的1.77倍，长沙的8.48倍，工业烟（粉）尘排放量是郑州的1.92倍，太原的2.34倍，长沙的8.26倍，而太原、郑州、武汉、长沙等城市的空气质量本身也不是很好，也是经常上全国空气质量最差十城市排行榜的，通过对比，可知石家庄空气污染情况更为糟糕的部分原因所在。

2.2 机动车数量保有量大且增长过快

近几年，石家庄市机动车数量增长速度非常快，某些年份甚至达到了20%以上，而北京市在机动车在摇号购买之前的增长速度为每年13.34%。据石家庄交管局提供的数据显示，2010年石家庄全市机动车保有量为1623332辆，市区内机动车登记数量则为421000辆，而到了2013年，石家庄全市机动车保有量为1900000辆，市区内机动车登记数量则为620000辆，仅2013年第一季度，石家庄市新增机动车超过6万辆，平均每月注册新车超过2万辆，这意味着，石家庄月均新增机动车数量与北京每月2万辆的摇号配额基本持平。机动车数量如此井喷式的增长，给石家庄的空气质量和道路交通带来严重的影响，因此石家庄市政府适时的制定了《石家庄市控制机动车保有量工作方案》，方案要求：石家庄市机动车保有量到2014年底控制在 200万辆左右，随后每年新增机动车数量将会控制在10万辆附近。下图3为近几年石家庄全市及市区机动保有量统计图。

图3 石家庄全市及市区机动车保有量

从上图可以看出，2010年到2014年石家庄不论是在全市范围内还是在市区范围内，其机动车数量都近似呈直线增长，到2014年底石家庄市机动车数量总数已经很大，达到了200万辆。随着机动车数量的年年快速增长，近几年，石家庄市机动车尾气在大气污染中所占比例也在逐年增加。根据环保专家的介绍，机动车是低空流动排放的污染源，汽车尾气中的污染物主要有氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳和PM2.5这四种，其中碳氢化合物和一氧化碳在空气污染总量中的占比都很大。数据显示，每燃烧一升汽油，可产生10m3的尾气(12.9kg)。2014石家庄市区机动车保有量已到达在70万辆以上[9]，如果加上过境车辆，这个数字将会更高，目前石家庄市机动车中除了排量较小的小型机动车外，还有相当一部分车辆是黄牌大型车辆、重型车辆，其尾气排放量是小型机动车的数倍。如果按照每辆车每年行驶8000km、每百公里燃油(93#汽油)9L计算，市区登记的70万辆机动车，每年就耗油5.04×108L。每升汽油燃烧产生12.9kg尾气，70万辆车每年将产生汽车尾气650.16×104t，平均到每天为1.78×104t。

2.3 油品标准低

根据上述分析，石家庄市的汽车保有量大的直接结果是其每天造成的污染物排放量就会很大，事实上，汽车尾气污染物的排放量虽然和汽车保有量有最直接的关系，但同时也和其使用的汽柴油标准有很大的关联，石家庄市直到2013年10月才开始供应国Ⅳ标准汽柴油，之前一直供应的是国Ⅲ标准油品，国Ⅲ油的含硫量为500ppm(相当于一吨燃油中含硫500g)，而国Ⅳ油的含硫量则为50ppm(相当于一吨燃油中含硫50g)，国Ⅲ油和国Ⅳ油品相比其苯含量、烯烃含量、锰含量等污染物指标也高出许多。而北京市在2013年9月，天津市在2014年10月已将油品升级至了国Ⅴ标准，其含硫量降至到10ppm，和国Ⅳ油相比含硫量下降了5倍，其它污染物指标也将下降很多。油品质量最直接影响的是氮氧化物的排放量，油品质量提高，燃烧将更会加充分，因此可以直接减少尾气中PM2.5的排放。据有关资料显示，使用国Ⅲ油的氮氧化物排放量比使用国Ⅳ油的氮氧化物排放量高出30%左右。

2.4 城市建设大拆大建

近年来，随着房地产的快速增长和GDP发展的需要，大量的在建工地意味着扬尘的成倍增加和对高污染行业的钢铁、水泥、玻璃等各种建筑材料的大量需求，事实上，每一次拆挖和建设都意味着城市污染总量的增加。按照石家庄市环保局的数据，2012年，市区大气降尘量月平均值高达16.91t/km2。而2013年石家庄市空气质量的首要污染物排在首位的是PM10，其作为空气首要污染物达到200多天，这说明了石家庄市扬尘污染的严重以及城市大拆大建对空气质量所带来的巨大影响。

2.5 特殊的地理位置

独特的地理区位致使石家庄城区空气污染物不易扩散，且受各种尺度外来污染物输送明显。石家庄的西部阳泉至太原盆地之间为一两山之间的峡谷地带，是西南风携带污染物进入石家庄地区的主要通道，同时，石家庄西部太行山区有一明显的山风输送风带，河北平原有东北风、西风、南南东风三支风带向石家庄山坳地区汇聚，造成河北平原大范围地区排放的污染物向石家庄区域搬运汇聚，此外，受西风带及太行山背风坡地形的影响，在河北平原常形成各种类型的地形低压。地形低压形成的气旋流场弯曲最明显的辐合区常位于石家庄附近，造成该地区污染物的聚合。由于上述地理条件原因，在恶劣的气象条件下，外来区域传输的污染物加上本地区自身所产生的数量巨大的污染物累积在石家庄市上空，在静风的天气条件下无处扩散。

3 结语

雾霾天气产生原因是多方面的，本文从石家庄市的产业结构和能源结构方面、机动车尾气排放及其燃油标准方面、城市建设以及地理位置方面着手，通过对多组数据的分析，解释了石家庄市雾霾产生的主要原因。当然，雾霾的形成非“一日之功”，治霾也更非一朝一夕之事，在弄清大气污染成因之后，只要能够“对症下药，”在政府的主导下，在全体人民的参与下，并持之以恒，石家庄市的大气环境一定会呈现好转趋势，石家庄市倾力打造天更蓝、地更绿、水更清、景更美的生态宜居环境（“碧水蓝天”）计划也会早日实现。

[1]崔虹.2014年河北省会石家庄空气质量优良率达31.2%[EB/OL].新华网河北频道，http：//www.he.xinhuanet.com/news/2015-01/17/c_ 1114028368.htm.2015-01-17.[2]颜晓丽编辑，石家庄空气污染源最新分析∶燃煤是PM2.5元凶[EB/OL].燕赵都市网，http∶//yanzhao.yzhao.yzdsb.com.cn/system/2014/ 08/29/013887721.shtml.2014-08-30.

[3]石家庄市统计局国家统计局石家庄调查队编.石家庄统计年鉴（2011）[M].中国统计出版社，2012.08.

[4]石家庄市统计局国家统计局石家庄调查队编.石家庄统计年鉴（2012）[M].中国统计出版社，2013.08.

[5]石家庄市统计局国家统计局石家庄调查队编.石家庄统计年鉴（2013）[M].中国统计出版社，2014.08.

[6]苏银增,杨景祥,彭建强,主编.河北经济年鉴2013[M].中国统计出版社,2013.09.

[7]陈耀.世界发达国家二、三产业关系的演变与启示[J].经济纵横, 2007（8)：53-57.

[8]国家统计局城市社会经济统计司编.中国城市统计年鉴2013 [M]，中国统计出版社,2014,03.

[9]郭晓峰,王昱森.石家庄二环内机动车已超70万辆 1/3扎堆一环内[EB/OL].石家庄搜狐焦点网（来源：河北日报），http∶//sjz.focus. cn/news/2014-12-12/5863317.html.2014-12-12.

[10]张清华.环境专家释疑石家庄大气污染 山坳地形是主因[EB/OL].燕赵都市网（来源：河北日报），http∶//yanzhao.yzhao.yzdsb. com.cn/system/2014/08/29/013887721.shtml,2012-09-08.

[11]刘翠，薛科社.西安市雾霾天气成因及治理措施分析[J].地下水,2013,35（3）∶220-221.

[12]殷挺凯.雾霾灾害的成因分析及防治措施[J].经济研究导刊, 2013,(13)∶259-260．

张兵（1979—），男，汉族，河南潢川县人，讲师，博士研究生，主要从事矿山开采沉陷预计与环境监测方面的教学与研究工作。