北上广燃油价格与PM2.5浓度变化特征分析

郑丹平，嵇 萍，沈 劲，蔡日东

(1.汕头市康逸环保科技有限公司，广东 汕头515000；2.广东省环境监测中心，国家环境保护区域空气质量监测重点实验室，广东 广州 510308)



北上广燃油价格与PM2.5浓度变化特征分析

郑丹平1，嵇 萍2，沈 劲2，蔡日东2

(1.汕头市康逸环保科技有限公司，广东 汕头515000；2.广东省环境监测中心，国家环境保护区域空气质量监测重点实验室，广东 广州 510308)

在空气污染日益受到大众关注与石油价格剧烈波动的时期，通过使用美国驻广州、北京和上海的领事馆PM2.5数据，定量研究了2014—2015年国内历次油价变动与PM2.5浓度变化的关系。结果表明北上广PM2.5浓度变化幅度与油价的变动方向与幅度相关性不大，大气污染与燃油价的关系不明显。PM2.5浓度主要受气候和天气等季节性因素影响，一般夏季浓度最低，冬季浓度相对较高。

PM2.5；燃油价格；浓度变化；特征分析；北上广

高浓度细颗粒物(PM2.5)污染是我国面临的区域性和复合型大气环境问题之一[1]，由于北上广深等一线城市人口密集、交通繁忙、生产与生活活动活跃，在高速发展阶段呈现大气污染发生频次高、持续时间长和成霾面积大的特点[2]，正日益引起公众对空气质量的关注[3]。由于颗粒物来源复杂，研究颗粒物来源已成为解决PM2.5污染的首要工作[4]。人为活动排放的颗粒物的主要来源有：地面扬尘、建筑工地、生物质燃烧、二次源、机动车排放、燃煤、工业排放、餐饮业排放等[5]。南京市PM2.5主要来源为燃煤、机动车、扬尘、工业和其它源，其贡献率分别为29.6%、22.4%、14.6%、18.7%和14.7%[6]。二次硫酸盐生成、机动车排放、生物质燃烧和二次硝酸盐生成是深圳市区(大学城点)大气PM2.5的最主要来源，对PM2.5总质量分别贡献了30.0%、26.9%、9.8%和9.3%[7]。另外，在北京[8]、上海[9]与珠三角[10]等地的PM2.5源解析的结果均表明各类交通工具对细颗粒物有一定的浓度贡献。

尽管不同的研究团队在不同的时间、不同的地点采用不同的手段进行了颗粒物来源研究，但得出的结论均表明机动车等燃油驱动的交通工具对PM2.5的贡献较大。本研究主要以近两年我国一线城市燃油价格变动与PM2.5浓度的实测数据说明燃油价格变动与空气污染的关系，以供相关决策者参考。

1 资料与方法

本研究选取2014年1月—2015年11月为研究时段，美国驻华使馆与中国官方监测结果受公众的关注程度均较高，广州的研究表明美使馆与我国官方国控点PM2.5均值呈现类似的日际与月际变化规律[11]，考虑到数据的可比性与可获得性，使用美国驻广州、北京和上海的领事馆PM2.5数据(来源：http://www.stateair.net/web/post/1/3.html)作为主要一线城市的空气污染指标；通过中国化工产品网(http://youjia.chemcp.com/97haoqiyoujiage.asp)获取国内油价历次调整情况，定量研究这一阶段国内油价的变动与PM2.5浓度变化的关系。

首先确定国内历次汽油价格变动的日期与幅度。由于国内汽油与柴油的价格变动幅度相近，一般每次价格变动差异为0～10元，如2014年首次调价为2014年2月26日24时，国内汽油每吨上调205元，柴油每吨上调200元，因此本研究仅用汽油价格的变动来表征燃油的价格变动，而不对柴油单独考虑。其次，算出每次调价后到下一次调价前各市的PM2.5平均浓度，以及相对与上一油价阶段的浓度变动幅度。最后，通过油价变动幅度与PM2.5变动幅度确定两者之间的关系。

2 结果分析与讨论

2.1 油价变动与PM2.5浓度

北京的PM2.5浓度普遍要高于广州与上海，其波动幅度也较大(图1)。总体而言，三个一线城市的PM2.5浓度均呈现出1—5月浓度波动下降，5—8月浓度相对较低，8月后浓度升高的态势，2014年1—5月油价波动上升，各市PM2.5浓度波动下降，5月后油价持续下调，广州与上海的PM2.5浓度波动上升，但北京PM2.5浓度时升时降，波动较大。2015年1—8月不论油价是上升还是下降，三市的PM2.5浓度均波动下降，9月后油价升跌都没遏制PM2.5浓度上升(图1)。

油价变动幅度与调价后的PM2.5浓度并没有较好的对应关系，在油价降幅较大时，其一般对应较高的PM2.5浓度(图2)，但在广州，油价上调时也对应较高的PM2.5浓度。北上广油价下调幅度在0～300元时，其对应的PM2.5浓度时高时低。在油价上调时，其对应的PM2.5浓度也并非是最低的，浓度水平处于中等位置(图2)。从油价变动幅度与调价后各市PM2.5浓度相关性方面分析，油价变动幅度与调价后各市PM2.5浓度Pearson相关系数均为负数，但均接近0(表1)，表明油价变动与PM2.5浓度基本没有相关关系，而且其相关性未通过显著性检验，表明油价变动幅度与PM2.5浓度之间的弱负相关关系也不显著。北上广三地的PM2.5浓度则呈现显著的正相关关系，表明各地的PM2.5浓度主要受季节性因素与社会生产生活活动水平的影响，其受油价波动的影响几乎不存在。

表1 油价变动幅度与调价后各市PM2.5浓度相关性

注：Pearson相关系数：*表示在置信度α=0.05水平上显著相关(双侧检验)；**表示在置信度α=0.01水平上显著相关(双侧检验)。

2.2 油价变动与PM2.5浓度变化幅度

油价变动后PM2.5浓度相对于上一油价对应的浓度的变化幅度更能反映油价变动对PM2.5浓度的影响，从三个一线城市的情况来看(图3、图4)，油价上升并不总对应PM2.5浓度下降，油价下降也不总对应PM2.5浓度上升。北上广在油价下降后其PM2.5浓度上升与下降的概率各占约一半(图4)；北京与上海在油价上升时，PM2.5浓度大多会下降，而广州在油价上升后，PM2.5浓度上升与下降的概率相同。在北京，在各调价时间点后PM2.5浓度上升或下降最大的情况均出现在油价轻度下调之时，而在广州则相反，PM2.5浓度上升或下降最大的情况均出现在油价轻度上调之时(图4)，这再次表明PM2.5浓度上升或下降与油价的升降无关。

油价变动幅度与调价后各市PM2.5浓度变化幅度之间的相关性较低(表2)，其中北京油价变动幅度与PM2.5浓度变化幅度之间的Pearson相关系数为0，表明两者之间完全没有相关关系，而上海与广州的油价变动幅度与PM2.5浓度变化幅度之间的相关系数为负数，但绝对数值不大，表明其油价变动幅度与PM2.5浓度变化幅度会呈相反的方向，但这些相关关系均没有通过置信度α=0.05水平上的显著检验，即其负相关性不显著。而三个一线城市在油价变动后的PM2.5浓度变化幅度之间的相关性均接近0，表明全国统一的油价变动在不同城市造成的PM2.5浓度变化没有呈现一致的变化趋势，再次表明油价变动对PM2.5浓度基本没有影响。

表2 油价变动幅度与调价后各市PM2.5浓度变化幅度之间的相关性

注：Pearson相关系数：四个变量两两之间的显著性(Sig. 2-tailed)均>0.1，均没有通过置信度α=0.05水平上的显著检验。

2.3 季节与PM2.5浓度的关系

PM2.5浓度受季节性天气因素的影响巨大[12]，如在香港，颗粒物浓度在冬季最高，秋季次之，在春季较低，夏季最低，这主要是由于秋冬季大陆吹来的东北风占主导以及夏季西南季风占主导的气象特征所导致[13]。在位于渤海海峡中部的砣矶岛国家大气背景监测站，在季节变化上表现为春季与夏季高，分别受沙尘和山东半岛生物质燃烧的影响，而冬季最低，这与渤海地区冬季频降暴雪有关[14]。

以阳历3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月—来年2月为冬季，采用2014年3月—2015年2月为研究阶段，分析北上广PM2.5浓度的季节性变化规律。位于我国南方的上海与广州，其PM2.5浓度在冬季达到最高，春季次之，夏季最低(表3)，而位于北方的北京秋冬春季的浓度均较高，夏季浓度最低。北方城市的PM2.5浓度变化规律与南方略有差异，主要是由于北方地区受采暖燃煤与沙尘等的影响较大[15]。

表3 各市PM2.5浓度季节差异 (μg/m3)

3 结论与建议

(1)总体而言，使用北上广的美国大使馆PM2.5浓度数据定量研究2014年1月以来历次油价调整对空气污染的影响后发现，北上广PM2.5浓度变化幅度与油价的变动方向与幅度相关性不大，即油价的上升或下降均有机会引起PM2.5浓度的上升或下降。

(2)PM2.5浓度主要受气候和天气等季节性因素影响，一般夏季浓度相对较低，秋冬季浓度相对较高。

(3)尽管大量研究表明机动车对PM2.5浓度的贡献巨大，但油价变动与PM2.5浓度的关系不大，可能与油价变动并没有对人们的出行习惯造成较大改变有关。

(4)未来仍需要进一步使用更多城市监测站点的空气质量数据，以定量研究不同地区燃油价格波动对空气质量的影响。

致谢：美国国务院(The U.S. Department of State)提供了空气污染物监测数据，在此致以最诚挚的谢意。

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The Characteristics of Fuel Price and PM2.5Concentration in Beijing, Shanghai, and Guangzhou

ZHENG Dan-Ping1, JI Ping2, SHEN Jin2,CAI Ri-Dong2

(1. Shantou K-YAT Environmental Technology Co.，Ltd. Shantou, Guangdong 515000 ,China)

In the period of air pollution gaining growing public concern and oil price volatility changing, using the PM2.5concentration data in the US Consulate General in Guangzhou, Beijing, and Shanghai in the year of 2014 and 2015, the relationship of successive changes between domestic gasoline prices and PM2.5concentration was quantitatively studied. The results showed that changes of PM2.5concentration had no significant correlation with changes of direction and magnitude of fuel price. There was no obvious relationship between air pollution and fuel prices. PM2.5concentration is mainly affected by seasonal factors such as climate and weather. Generally, PM2.5concentration was lowest in summer and relatively high in autumn.

PM2.5; fuel prices; change of concentration; characteristic analysis; Beijing; Shanghai; Guangzhou

2017-03-22

郑丹平(1985-)，工程师，主要研究方向：环境影响评价及环境保护规划。

沈劲，工程师，主要研究方向：空气污染与监测。

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1673-9655(2017)05-0032-04