中国雾霾成因溯源及其防治研究

戴钰

摘 要 基于中国31个省、自治区、直辖市相关的环境能源数据，从区域、物理和社会三个方面来研究中国雾霾污染的影响因素.在区域因素研究上，通过比较分析京津冀、长三角、珠三角三大区域雾霾污染情况，以及中国南北部、东西中部雾霾污染差异，得出全国雾霾大致污染情况，以及相邻区域间雾霾污染存在的相互影响.在物理因素和社会因素的研究上，基于多元回归分析法对选取的因素指标进行分析，对相应的影响因素作用机理进行分析，发现中国的雾霾污染受到区域因素、人口密度、气体排放和产业结构等多个因素的影响.基于雾霾影响因素的研究结果，对治理中国雾霾污染的措施提出了针对性的建议.

关键词 大气环境学；雾霾；PM2.5；生态环境治理

中图分类号 F205 文献标识码 A

Abstract On the basis of the PM2.5 concentration data of the provinces in China，this paper studied the factors of haze pollution in three aspects： regional factors， physical factors and social factors. In regional factors， through comparative analysis of Beijing， Tianjin， the Yangtze River Delta， Pearl River Delta region and haze pollution difference between North and South， East and West Central， the nationwide situation of haze pollution can be learned and the interaction among the adjacent regions haze pollution can be obtained. In physical and social factors， the multiple regression analysis was used to analyze the factors indicators and factors mechanism. The conclusion is that our haze pollution is affected by regions， population density， emissions， industry structure and so on. Moreover， on the basis of the results of influencing factors， specific recommendations about how to control haze pollution in our country were put forward.

Key words atmospheric environment；haze pollution； PM2.5； ecological environment management

1 引 言

生態环境是人类赖以生存发展的前提和基础.自第一次工业革命以来，人类社会非理性超速发展，已经使人类活动成了影响地球上各圈层自然环境稳定的主导负面因子.以煤炭、石油和天然气为代表的化石能源一直占据着能源消费的主导地位，在人类经济社会发展进步和生产力提升的同时，化石能源在燃烧、使用过程中会产生大量的以二氧化碳为核心成分的温室气体及其他污染物，由此引发的“气候变暖”、“极端天气”、“环境污染”、“雾霾”等现象已经成为社会生活中无法回避的话题.面对日益严峻的环境形势，人类终于意识到任何以牺牲环境为代价的发展都是毫无意义的，在此背景下，能源、环境与经济增长问题日渐成为气候环境领域、经济领域、政治领域的关注焦点，世界各国以及国际性组织采取了一些措施共同维护人类赖以生存的地球村，可持续发展的政策也逐步深入.“绿色发展”作为应对措施受到国际社会广泛关注，已经成为人类社会未来的战略选择.

自改革开放以来，中国国民经济一直保持着高速增长态势，然而这种增长态势主要是以粗放型发展模式维持的，中国在工业化和城镇化进程中出现了能源过度消耗和严重的环境问题，然而环境治理能力赶不上环境破坏速度，生态环境赤字呈现不断扩大的趋势，而且这一问题将在未来很长一段时间内持续，中国环境问题已成为21世纪中国社会面临的最为复杂和困难的问题.据耶鲁大学环境学院的相关测算，中国2006～2014年间的环境绩效指数排名所有国家和地区的后列，而空气质量更是排名倒数第二，其得分为18.81，较10年前下降了14.15%.2014年世界卫生组织发布的全球城市空气质量调查报告显示，中国只有9个城市空气质量进入前100个达标城市行列.绿色和平组织公布的数据显示，2011～2013年中国120个城市按人口加权平均的PM10年均值为92.7.马骏和李治国（2014）[1]研究数据显示，2013年全年全国71个主要城市的PM2.5指数的算术平均值值为71.如表1所示，中国经济总量排名与环境绩效指数排名形成强烈反差.

在空气质量问题中，雾霾污染对人体健康、交通环境和经济发展产生的影响都为社会所关注.雾霾是雾和霾的统称，是目前全球的主要灾害性天气，多数出现在秋冬季节，它也是一种因大气中颗粒物质聚集从而降低能见度的特殊气象灾害.老百姓对于雾霾的直观感受就是“一片灰色”、“看不见蓝天”.纵观国际历史上，1952年的伦敦、1943年的洛杉矶、1930年的比利时都曾发生因严重的雾霾天气导致人员死于呼吸道疾病的事件.雾霾现象持续为各国所关注，英、美、日等国都相继颁布了法律，采取相应措施应对这一环境现象.中国对于雾霾天气的认识及防治起步相对较晚，2013年年初全国大范围的持久的的严重的雾霾天气唤醒了社会各界对中国经济发展模式的质疑.在此背景下，《大气污染防治计划》正式开始于2013年出台实施. “加强雾霾等大气污染的治理”甚至位居2014年国务院对年度十大政策评选中第二位.寻求有效的方法治理雾霾及其污染，减少其带来的负面影响已经成为中国建设生态文明的重要任务.空气中大量不同形态的污染物的聚集是造成雾霾的主要原因.大气中的污染物排放受到众多因素的影响，这些影响因素往往与人类日常生活相关.对造成雾霾污染的影响因素进行分析，可以更加系统深入地了解雾霾天气的形成，制定相对应的政策防治体系，有效改善生活环境.endprint

国内外学者对雾霾的成因及其防治已经进行了大量卓有成效的研究，取得了较好的研究效应.Rupasingha等（2004） [2]最早运用空间计量方法，从人均国民收入的因素考虑，基于美国3 029个县的人均国民收入数据，讨论该因素对雾霾污染的影响，提高了雾霾污染影响因素分析的准确度.Maddison（2007）[3]则是对欧洲各国大气污染影响因素进行了分析，以二氧化硫、二氧化氮等污染物作为衡量环境污染的指标，通过研究国与国之间的相互影响，来反映区域影响因素的作用.Hosseini等（2011）[4]以PM10作为观测大气污染的指标，从空间影响因素着手，分析了1990～2007年间亚洲各国的空间因素对于PM10的影响.Poudyal等（2013）[5]研究了雾霾对能见度产生严重危害，进而影响旅游者的出游决策.Owoade等（2016）[6]对尼日利亚西南城市地区PM2.5和PM2.5-10的颗粒物源进行了解析.Shakya等（2017）[7]对尼泊尔城市居民点的TSP，PM10，PM2.5，BC和PM化学成分进行了测定.近年来，外国学者也逐渐对中国大气污染情况予以关注，如Poon等（2006）[8]在研究中选取二氧化硫和烟尘来衡量大气污染，以能源、交通以及对外贸易作为因素研究其对中国大气污染的影响，证实了中国大气污染的区域影响因素的确存在.中国学者对于雾霾的认识也在逐渐加深，目前国内相关研究主要集中在气象学和环境科学等领域.周涛和汝小龙（2012）[9]对北京地区雾霾演变特征及成因进行了研究，王自力和何小钢（2016）[10]研究发现经济因素是长三角与京津冀地区雾霾的主要诱因，对此马丽梅和张晓（2014）[11]，何枫和马栋栋（2015）[12]等人研究也得到了类似观点，也有学者对人口稠密、经济快速发展、重视工业发展的京津冀地区雾霾现象的原因进行研究，发现高湿、逆温、低压、静风等天气条件会导致雾霾的形成（李江波等，2010）[13].也有学者提出，人们对雾霾的灾害风险认知意识正逐渐提高，并初步开展了针对城市承灾体的雾霾灾害风险评估研究（如韩琭，2017）[14].此外，谢靖和陈静（2017）[15]还基于2007～2016年CSSCI数据，从研究热点、科研合作等多个角度分析了中国雾霾人文研究动态.

党的“十九大”明确指出新时代中国社会主要矛盾已经转化人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾，人民在环境等的要求日益增长，绿色发展和“美丽中国”建设已成为中国“十三五”规划和党的十八大以来党和国家领导以及各部委非常关注的主题，更成为各行业适应新时代新形势新发展的战略议题.在此背景下，根治雾霾成为整个社会一致呼声，而探寻中国雾霾的天气特征及影响因素是根治雾霾天气的首要问题.由于中国雾霾天气是在2013年年初大范围爆发，且雾霾天气的爆发是一个污染物排放累积的结果，鉴于此，选取中国历史数据（2001～2010年），以中国31个省、自治区、直辖市 PM2.5年均浓度值作为衡量中国雾霾污染的指标，在影响因素的选取上，除了对区域因素的考虑外，增加人口密度，经济发展，城市化进程，以及生活、工业中能源消耗等多个指标作为影响因素.研究中国雾霾污染的影响因素，以期为中国的雾霾污染治理提出有效的解决方法，推进中国生态文明建设.

2 中国典型区域雾霾污染的历史统计考察

王自力和何小钢（2016）[10]研究发现中国雾霾主要集中于长三角与京津冀地区.因此，选择人口稠密、经济快速发展、重视工业发展的区域作为中国雾霾污染的统计考察对象.在对各省份进行区域划分时，考虑以经济区域进行划分.各省份地区在经济发展和工业生产中产生的工业排放，会在一定程度上对雾霾污染程度造成影響，并且经济区域内人类日常活动产生的生活排放，对雾霾也会产生一定程度的影响.以京津冀地区、长三角地区和珠三角地区作为经济区域划分的代表，其中京津冀地区包括北京市、天津市和河北省三个省市、长三角地区包括上海市、江苏省和浙江省三个省市、而珠三角地区则以广东省数据代替.

根据2001～2010年数据显示，长三角、珠三角地区PM2.5年均浓度波动较平缓，较京津冀地区的PM2.5浓度总体偏低；两区域之间相比，珠三角地区PM2.5年均浓度降低速度比长三角地区快.京津冀地区的PM2.5浓度波动较为明显，并且在2004年PM2.5有明显下降，这可能与当年发改委正式启动京津冀一体化来破解环境问题，使部分重工业污染企业搬迁临时停工相关，因此当年该地区大气污染程度明显降低，恢复生产后又恢复原水平.在经历2008年北京奥运会期间全国对大气污染实施区域联动治理后，三大经济区域的PM2.5浓度均有不同程度的降低，全国雾霾污染的治理取得了一定成效（见图1）.

2001年到2010年间，作为经济发展代表区域的京津冀、长三角、珠三角地区PM2.5年均浓度值分别为36.63，31.32和 27.32（微克/立方米），可见三大区域之间的雾霾污染程度差异不大；但与其他区域的同期PM2.5年均浓度数据相比，雾霾污染水平明显偏高.这说明区域的经济发展对雾霾污染是存在一定影响的.

长三角经济区域内两省一市的PM2.5数据显示，上海、江苏、浙江三地10年间PM2.5年均浓度值变化趋势大体相同.三地的PM2.5年均浓度在2002～2005年间有缓慢下降，上海和江苏两地在2007年后又呈现出污染程度小幅度上升，而浙江省呈现的上升趋势相对较小，但上升趋势持续到2008年，之后长三角地区三地又再次出现PM2.5浓度下降的趋势（见图2）.由此发现，位于同一区域内地理位置相互临近的各省份之间，雾霾污染存在一定程度的相互影响.这也证明影响中国雾霾污染的影响因素中，存在相邻区域相互影响这一因素.

对中国29个省份（除海南、西藏）按照地理分布进行区域划分，根据不同区域的相关数据，发现PM2.5年均浓度值存在北高南低的区域性差异，这与李小飞等（2012）[16]以不同城市划分区域为案例的分析结果相似.而在东西部划分的区域中，PM2.5呈现出中部最高，其次为东部，西部最低的分布特征.从2004年至2010年，北部区域和南部区域的 PM2.5平均值分别为28.43和23.09（微克/立方米），可以发现雾霾污染确实存在北部较南部严重的现象，并且南北方污染浓度差异有逐年增大趋势（见图3（a））.在东西中部PM2.5年均浓度比较上，2003年至2010年间东西中部的PM2.5年均浓度值分别为31.59，35.06和23.50（微克/立方米），并且地区间PM2.5浓度差异也有逐年增加的趋势（见图3（b））.endprint

3 中国雾霾污染历史成因的实证研究

3.1 指标选取

对中国雾霾影响因素的统计分析，主要基于多元回归分析法，从物理和社会两方面选取影响因素指标进行研究.选取的物理因素包括：人口密度、能源燃烧排放、机动车尾气排放；社会因素包括：建筑施工排放、区域能源结构、区域产业结构、政府治理调控以及区域绿化覆盖.

1）人口密度.鉴于在对2001～2010年省域PM2.5浓度值原始数据处理过程中，已经考虑了人口密度因素对雾霾污染的影响，即利用人口加权计算方法.

2）能源燃烧排放.日常生活及工业生产中能源种类较多，但作为影响因素考虑的是指燃烧后会产生大量气体排放物的污染性能源，如煤炭和石油.由于清洁能源产生的污染排放相对较少，故不作考虑.选取各省每年煤炭石油消耗量占总能源消耗量的比重，作为衡量能源燃烧排放影响因素的指标，记为X1.

3）机动车尾气排放.机动车运行过程中燃烧石油产生大量尾气，这些尾气包含了大量的二氧化硫及颗粒物，对雾霾污染造成了极大的影响.而尾气排放所消耗的能源属于煤炭和石油类，则将其纳入上文考虑过的影响因素中，故同样选取X1作为衡量这一影响因素的指标.

4）建筑施工排放.建筑施工过程产生的粉尘弥漫到空气中，使得大气中悬浮的微小颗粒物增多，这也是造成雾霾污染的污染源之一，故选取省域年施工面积作为衡量建筑施工排放这一影响因素的指标.考虑到该指标的数据位绝对值，为使分析结果更加直观明了，以（原始数据/100）作为研究数据，记为X2.

5）区域能源结构.衡量这一因素的指标同样可以用煤炭石油消耗占总消耗的比重表示，即选取X1作为衡量这一影响因素的指标.

6）区域产业结构.对雾霾污染造成影响的因素往往和第二产业发展有关，区域产业结构偏向于第二产业，则工业、建筑业相对发达，发展过程中产生大量工业废气，造成雾霾污染的可能性增大.因此，为体现区域产业结构因素对雾霾污染的影响，选取第二产业产值占产业总值的比重，作为衡量这一影响因素的指标，记为X3.

7）政府治理调控.政府的治理调控会对雾霾污染产生一定的影响.政府颁布相关法律法规治理雾霾污染，加大对污染行为的严惩力度，调整区域的能源结构或产业结构，都会间接对雾霾污染产生影响.所以，衡量政府治理调控因素指标的选取，在上述影响因素指标X1，X2，X3中都有涉及.

8）區域绿化管理.加强区域绿化管理，增加区域绿色植被的种植，依靠植被对大气污染的清洁作用，从而一定程度上降低雾霾污染的程度.因此，选取省域绿化覆盖面积，作为衡量区域绿化管理的指标，此处指标原始数据为绝对数，为使分析结果更加直观明了，以（原始数据/100）作为研究数据，记为X4.

3.2 实证研究

选取2001～2010年中国31个省、自治区、直辖市 PM2.5年均浓度值作为衡量中国雾霾污染的指标，记为Y；选取各影响因素指标为自变量，记为X1，X2，X3，X4，则模型初步设定为：

通过对样本数据进行分析，可以得到模型计算结果如表2所示.

由表2可知，模型初步估计的可决系数较高，F检验值较显著，但其中能源燃烧排放和建筑施工排放的系数t检验不显著，并且能源燃烧排放的系数符号与实际经济意义不符，这说明该模型可能存在多重共线性问题.所以，对初步估计模型进行进一步的检验及修正.

采用逐步回归法来解决多重共线性问题，分别作出因变量Y对自变量X1，X2，X3和X4的一元回归.结果发现，与自变量X1的回归方程可决系数最大，且各方面检验值都较显著，则以X1为基础，顺次引入其他自变量逐步回归.

在已有自变量X1的基础上，通过最小二乘法并结合各变量的经济意义和统计检验，得出拟合效果最好的2个自变量为X1，X4.经比较发现，新加入X4的回归方程可绝系数改进最大，且各系数与实际经济意义相符.但X4的检验值t不是太显著，则先考虑保留X4，再作进一步的逐步回归.在X1，X4的基础上，引入自变量X3，得到参数估计结果如表3所示.

采用ARCH检验法检验其异方差性，得到统计量Obs*R-squared的值为0.172 9，而在给定5%的显著性水平下，临界值为3.841 5，则统计量值小于临界值，表明模型中的随机误差项不存在异方差性.进一步将滞后期数设定为2，即自由度为2；此时得到统计量的值为1.674 3，小于显著性水平下的临界值5.991 5，同样表明模型中的随机误差项不存在异方差性.

使用最小二乘法对模型进行自相关性检验，得到模型的DW检验值为2.411 6，D.W值接近于2，则表明模型不存在自相关.利用协整回归D.W检验，得到残差数据计算D.W=1.970 6，与检验D.W=0的临界值进行比较，当D.W=1.970 6>0.322时，即在10%的显著水平上能拒绝原假设D.W=0，即拒绝非协整假设.最终建立的回归模型为：

式（4）结果表明：中国的区域人口密度、能源结构偏向、工业生活中煤炭石油的燃烧排放、机动车尾气的排放、区域产业结构的偏向、区域的绿化覆盖面积以及政府的宏观治理调控等因素，都会对中国雾霾污染产生影响，并且区域之间也是存在相互影响的.在中国，如河南、山东和山西等人口大省，所产生的生活废气排放会加重当地的雾霾污染.京津冀地区以及一些沿海工业城市，其区域产业结构偏向于第二产业，则生产过程中大量的工业污染气体排放到大气中，也会加剧雾霾污染，因此这些省份的雾霾程度往往较其它地区更严重.而能源燃烧以及机动车运行都是在消耗煤炭、石油，能源消耗产生的二氧化硫及颗粒物排放到大气，也是加剧雾霾污染的重要原因.而政府的政策调控以及区域的绿化管理，则在一定程度上改善雾霾污染问题.政府通过制定相关政策，以相关机制驱使各行各业重视雾霾污染问题，同时加大对污染行为的惩处力度，减少雾霾污染发生的可能.区域绿化管理对雾霾污染也有重要的影响，绿化覆盖面积较大的区域，植被覆盖率较广，植被对大气污染存在一定的净化作用，可以改善大气环境，降低雾霾频发的可能.endprint

4 结 论

基于多元回归分析构建相关模型，对2001～2010年中国31个省（市、区）雾霾污染影响因素进行研究.研究发现雾霾污染与区域能源结构及产生结构等物理、社会因素相关.面临空气质量的严峻挑战，中国应借鉴发达国家先进治理经验，探讨各影响因素对雾霾污染的作用机理，寻求治理改善生态环境的有效方法，制定更加健康、绿色的全国发展目标.鉴于上述结论分析，为中国的雾霾治理提出以下相关建议.

一是减少中国燃煤、燃油以及与各种工业、生活污染源.雾霾污染归根结底有三类来源：燃煤、燃油、工业和生活排放.在减少燃煤方面，最重要的是调整现有的能源结构，目前中国一次性消费能源中煤炭占到70%.对于能源结构的调整还得看政府的抉择，这一工程任重道远，必须长期不懈.在减少燃油方面，控制机动车的尾气排放是减轻雾霾污染的关键，这同样需要政府的相关调控.控制机动车增量，严格规定尾气排放标准，鼓励大众交通出行方式，实行私家车单双号限行等，都是目前可以采取的控制方法.而在工业、生活污染源的治理上，面对全国大中小城市的各大企业，数10亿的人口，治理任务相当严峻.因此，开发新型清洁能源，实现清洁能源对传统能源的替代，需要更深层长久的探索实践.

二是强化区域雾霾联动治理.各级政府可以对相邻区域实行区域划分，鼓励同一区域内的各省市联合治理环境污染问题.在联动治理环境污染的同时，也可以实现区域内各省市经济相互推动发展.

三是治理雾霾的同时，也要解决水污染及土壤污染.目前中国的现状是三方面污染都没有得到很好地治理，所以政府仅仅对雾霾污染采取措施治理并没有取得好的成效，理应对雾霾污染、水污染、土壤污染实行同时治理.在2013年政府发布的工作报告中，明确把大气污染、水污染和土壤污染等重大环境问题同时纳入治理的范围，这是一个正确的决定.

四是加强PM2.5治理.政府理应制定一套完善的大气污染监管体系制度，严格规范各行各业的大气排放标准，以行政手段严加管制，加大对不标准排放行为的惩治力度.积极改善能源结构，减少污染排放.一些企业产业耗能高，对能源的利用率却低，并且利用不可再生能源的比重也较大，这样的能源结构严重不合理.为了解决这一问题，政府应强制要求一些高耗能、高污染的企业调整能源结构，严格工业废气的排放标准，抑制大气中PM2.5浓度的继续增加.加强城市绿化建设.增加城市绿化，是防止大气中PM2.5浓度增加的有效方法.增加裸地的植被覆盖，建设绿化带，种植防护林，利用绿色植被对大气中粉尘的吸附作用来净化空气环境，从而提高全国的空气质量.同时，绿色植被因自身的光合作用，也会增加大气环境的湿度，可以降低空气中颗粒物的凝结，形成一道绿色生态屏障.倡导绿色生活，发动全民参与.政府应大力倡导一种绿色的生活方式，引起全民对环境保护的重视并积极参与其中.全民以低碳绿色的生活方式积极投入环保事业中，才是真正为节能减排，治理雾霾污染，改善生态环境尽一份力.

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