天津市大气环境质量影响因素研究

杨嵛鈜　李燃　李红柳　张雷波

摘要 根据1986—2014年天津市大气环境质量监测数据，分析主要污染物浓度变化和大气环境质量现状。采用主成分分析和线性回归相结合的方法，从经济、产业、自然等方面筛选大气环境质量的影响因素，建立指标体系，对主要污染物进行多因素分析。结果表明，二氧化硫和烟尘排放量是大气环境质量最直接的影响因素；产业结构、能源消费、城市化发展等通过影响污染物排放，进而对大气环境质量产生影响。

关键词 环境质量；大气污染物；影响因素；天津市

中图分类号 X501 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）05-0215-03

Abstract Base on Tianjin atmospheric environment quality monitoring data from 1986 to 2014，the main pollutant concentration changes and atmospheric environmental quality status were analyzed. By adopting the combination of principal component analysis and linear regression method，factors influencing the quality of atmospheric environment were selected from the aspects of economic，industrial，natural，established the index system and analyzed multiple factors of main pollutants. The results showed that，sulfur dioxide and soot emissions was the most direct factors affecting atmospheric environment quality，industrial structure，energy consumption，urbanization development affect the quality of atmospheric environment，then influencing the pollutants.

Key words environmental quality；air pollutants；influence factor；Tianjing City

通过对天津市近30年环境质量数据的统计分析，科学分析和描述大气环境污染特征，辨识影响环境质量变化的诸多因素，客观分析未来社会经济发展对环境的压力，以此科学、准确、审慎地研判天津市当前环境形势和未来环境变化趋势，力求探寻经济社会发展、环境政策法规标准等影响因素与环境质量变化之间的响应关系。

1 资料来源与分析方法

根据1986—2014年大气环境质量监测数据，天津市4项主要大气污染物年均浓度变化趋势如图1所示。

目前，天津市大气环境质量逐渐好转并趋于稳定，但仍很脆弱；污染类型逐步由煤烟型为主向区域型复合型污染转变。雾霾（灰霾）天数呈现上升趋势，PM2.5成为首要污染物。机动车尾气污染日益严重，重化工业规模持续增大，将加重大气复合型污染程度。执行新标准后，天津市大气环境质量达标困难。采用主成分分析和线性回归相结合的方法，明确影响环境质量的关键因素，并进行多因素分析[1-3]。对于一个环境质量指标y，分析与之相关较密切的一組变量x1，x2，…查找这些变量历年来的数据，并利用线性趋势法填补缺失值[4-6]。将这些数据标准化，使其成为一列均值为0，方差为1的无量纲的数值。然后利用主成分分析的方法对变量数进行降维，得到几个不相关的且能代表原数据85%以上信息量的主成分（设提取了n个主成分，变量xi对主成分fj的系数为aij）。用线性回归的方法求出变量y与提取的各主成分之间关系：y=b1 f1+b2 f2…bn fn+b0。最终计算xi对于环境指标y的系数wi=b1ai1+b2ai2…+bnain。

2 结果与分析

从经济规模、产业结构、社会因素、自然因素、污染物排放等方面筛选大气环境质量影响因素，建立大气环境质量影响因素分析指标体系（表1）。

理论上讲，大气中的二氧化硫主要来源于煤炭燃烧，虽然能源消费量和煤炭消费量明显升高，但由于脱硫设施的增加、脱硫效率的提高以及严格的管理措施等，二氧化硫排放量、二氧化硫浓度显著降低，即能源消费量和煤炭消费量指标对二氧化硫浓度的影响并不显著（图2）。理论上讲，大气中二氧化氮主要来源于煤炭燃烧和机动车尾气。机动车尾气是氮氧化物的主要排放源之一，但从分析结果中可以看出，机动车保有量对二氧化氮浓度的影响并不大，而铺装道路浓度对氮氧化物浓度呈现较大影响。这一结果从某种程度上说明机动车尾气排放标准政策的实施具有良好的成效。但随着交通道路的发展，车流量增大、交通堵塞等问题所引起的机动车尾气污染是不容忽视的影响因素之一（图3）。相对二氧化硫和二氧化碳2项污染物，各项指标对PM10的影响程度较为均衡。从某种意义上讲，全社会固定资产投资额代表城市固定资产（例如城市基础设施、城市建筑、工业项目等）的建设规模，分析结果充分说明烟尘排放、机动车尾气以及建筑施工对烟尘污染的贡献程度（图4）。

综合来看，二氧化硫和烟尘排放量是大气环境质量最直接的影响因素。产业结构、能源消费、城市化发展等通过影响污染物排放而对大气环境质量的产生影响。控制污染物排放量是降低污染物浓度、改善大气环境质量最直接的途径。

3 结论

根据1986—2014年的统计数据和空气质量监测数据，采用主成分分析和线性回归相结合的方法，建立指标体系，对主要大气污染物影响分析结果如下：目前，天津市大气环境污染由煤烟型污染向区域型复合型污染特征转型，颗粒物来源中，二次粒子和机动车尾气的贡献越来越大，各主要源类的分担率趋于相当。PM2.5成为大气环境污染的首要污染物。近年来，雾霾（灰霾）天数呈现上升趋势。污染物排放是大气环境质量的首要影响因素。以煤炭为主的能源消费结构、日益增大的工业规模、机动车保有量的持续增加、大规模的建设施工等工业化和城市化进程，通过影响大气污染物排放量，进而影响大气环境质量。汽车尾气污染日益严重，重化工业规模增大带来的挥发性有机污染物排放大幅增加，将加重大气复合型污染程度。新增污染物排放量增大，工程减排的治理空间已不大，污染物总量控制压力增大。

4 参考文献

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