驗證污染物減排成效方法研究

汪 樺，郭 琦，汪新生

（1.同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司，上海200092；2.陜西省環(huán)境監(jiān)測中心站，陜西西安710054）

“十一五”期間，我國二氧化硫和化學需氧量總量減排取得了顯著成績。但是，隨著經濟的快速發(fā)展，能源消耗的增長，控制環(huán)境主要污染物二氧化硫、氮氧化物、化學需氧量和氨氮污染依然面臨嚴峻挑戰(zhàn)。為了驗證污染物總量減排成效，建立污染物排放量、濃度與環(huán)境質量的變化關系，分析研究污染物減排與環(huán)境質量之間的作用響應機制，預測“十二五”污染物減排與環(huán)境質量發(fā)展趨勢，提出重點減排對象、優(yōu)化結構調整措施，以最優(yōu)的方式實現(xiàn)節(jié)能減排。

1 驗證污染物減排成效的研究方法

利用線性數理關系，重點研究陜西省“十一五”期間二氧化硫和化學需氧量減排與環(huán)境質量變化的關聯(lián)性程度；分析二氧化硫、化學需氧量排放特征和減排特點，研究二氧化硫、化學需氧量排放量對環(huán)境質量的影響；引入定義：污染物減排率，污染物濃度降低率，真實反映減排效果；根據“十二五”二氧化硫、氮氧化物、化學需氧量和氨氮減排目標，利用環(huán)境統(tǒng)計數據，2010年污染源普查動態(tài)更新調查數據，環(huán)境質量監(jiān)測數據，社會、經濟、能源消費等基礎數據進行模型計算，預測分析4項污染物減排與環(huán)境質量的發(fā)展趨勢。

1.1 相關關系

相關關系是一種非確定性的關系，相關系數是研究變量之間線性相關程度的量。簡單相關系數又叫相關系數或線性相關系數，一般用字母r表示，是用來度量變量間的線性關系的量。計算公式如下：

相關系數的值介于-1與+1之間，即-1≤r≤+1。其性質如下：

當r＞0時，表示兩變量正相關，r＜0時，兩變量為負相關。

當|r|=1時，表示兩變量為完全線性相關，即為函數關系。

當r=0時，表示兩變量間無線性相關關系。

當0＜|r|＜1時，表示兩變量存在一定程度的線性相關。且|r|越接近1，兩變量間線性關系越密切；|r|越接近于0，表示兩變量的線性相關越弱。

一般按三級劃分：|r|＜0.4為低度線性相關；0.4≤|r|＜0.7為顯著性相關；0.7≤|r|＜1為高度線。

1.2 定義

二氧化硫減排率更能反映一個地區(qū)二氧化硫減排成效。二氧化硫濃度降低率是該地區(qū)二氧化硫濃度變化更真實的反映。

評價標準采用國標《環(huán)境空氣質量標準》（GB 3095-1996）中二級標準濃度限值：二氧化硫0.6 mg/m3，二氧化氮0.08 mg/m3；化學需氧量和氨氮采用《地表水環(huán)境質量標準》 （GB 3838-2002）中五類標準進行水質類別評價。

2 驗證污染物減排成效的研究結果分析

2.1 二氧化硫減排與空氣質量關聯(lián)分析

2.1.1 二氧化硫減排及排放特點

工業(yè)源是主體，行業(yè)減排是重點?！笆晃濉蹦╆兾鞴I(yè)二氧化硫較2005年減排9.29萬t，占全省減排總量的64.78%。又以熱電行業(yè)減排貢獻最大，占工業(yè)減排總量的58.13%。

陜西二氧化硫排放主體是工業(yè)污染源?！笆晃濉逼陂g，陜西省排放二氧化硫總體呈下降趨勢。

2.1.2 空氣質量變化特點

“十一五”期間，陜西省二氧化硫整體污染程度下降10%。城市空氣質量達標率逐年上升，以二氧化硫為首要污染物的總天數逐年下降。

“十一五”期間酸雨發(fā)生率較低，所有酸雨樣品均呈弱酸性輕酸雨，分布范圍縮小。

2.1.3 二氧化硫減排與空氣質量關聯(lián)分析

（1）陜西省尺度關聯(lián)分析

陜西省在“十一五”保持GDP年均增長15%左右的情況下[1，2]，二氧化硫排放量下降15.55%。利用指數值計算二氧化硫排放量與二氧化硫濃度相關系數為0.597，表現(xiàn)出正相關性[3]，與以二氧化硫污染天數的趨勢也相吻合，見圖1。

（2）地市級尺度關聯(lián)分析

由于受排放量基數的影響，每個地區(qū)二氧化硫減排絕對量并不能反映該地區(qū)二氧化硫減排效果[4]。陜西省各地市二氧化硫減排率分布與二氧化硫濃度降低率分布，顯示出較高相關性。

（3）行業(yè)尺度關聯(lián)分析

二氧化硫減排以工業(yè)為重點，工業(yè)又以行業(yè)為重點，因此，排序選取陜西省二氧化硫排放重點行業(yè)進行關聯(lián)分析?！笆晃濉逼陂g只有二氧化硫排放量最大的火電行業(yè)的減排與二氧化硫污染指數呈現(xiàn)出一定的正相關性，驗證了火電行業(yè)二氧化硫減排對改善空氣質量效果顯著，與“十一五”期間二氧化硫減排重點行業(yè)完全相符。

（4）二氧化硫減排量與二氧化硫污染指數關聯(lián)分析

“十一五”末，陜西省二氧化硫排放量比2005年降低15.55%，二氧化硫污染指數降低13.33%，隨著二氧化硫排放量的穩(wěn)步下降，二氧化硫污染指數總體上也呈下降趨勢，兩者之間存在較顯著正相關關系。同時，隨著二氧化硫減排量的增加，地級城市空氣質量優(yōu)良天數逐步升高，兩者之間呈現(xiàn)出較好的正相關性。

2.2 化學需氧量減排與水質關聯(lián)分析

2.2.1 化學需氧量減排及排放特點

工業(yè)污染源是化學需氧量減排的主體。2010年陜西省工業(yè)化學需氧量排放量比2005年減少4.33萬t，占全省減排量的100%。2010年陜西省化學需氧量排放量比2005年年均降低2.44%，總體呈下降趨勢。生活化學需氧量隨著人口增長，在總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 地表水質變化特點

2010年，陜西省河流監(jiān)控斷面高錳酸鹽指數比2005年下降8.3 mg/L。全省地表水監(jiān)控斷面Ⅰ～Ⅲ類水質比例比2005年提高3.5%；劣Ⅴ類水質斷面比例降低10.7%。

2.2.3 化學需氧量減排與水環(huán)境質量的關聯(lián)分析

（1）全省尺度關聯(lián)分析

“十一五”陜西省化學需氧量排放量下降12.18%，地表水監(jiān)控斷面高錳酸鹽指數濃度平均值下降了59.3%，見圖2。

圖2 2005-2010年陜西全省化學需氧量排放量與水環(huán)境質量變化

地表水監(jiān)控斷面數據顯示，隨著化學需氧量排放量的降低，地表水環(huán)境質量逐漸轉好。利用指數值計算化學需氧量排放量與高錳酸鹽指數濃度的相關系數為0.840，與Ⅰ～Ⅲ類水質斷面比例的相關系數為-0.565，與劣V類水質斷面比例的相關系數為0.675，呈現(xiàn)較顯著的相關性。

（2）流域尺度關聯(lián)分析

陜西省的六大流域中渭河干流高錳酸鹽指數平均濃度降幅最大，由2005年的24.0 mg/L降至2010年的8.9 mg/L，降幅62.9%。Ⅰ～Ⅲ類水質斷面比例由15.4%升至23.1%，提高了7.7個百分點。延河、無定河、漢江、丹江、嘉陵江干流高錳酸鹽指數平均濃度均有不同程度的降低。

（3）行業(yè)尺度關聯(lián)分析

工業(yè)化學需氧量減排行業(yè)是重點，排序選取陜西省化學需氧量排放重點行業(yè)進行關聯(lián)分析，其中造紙及紙制品行業(yè)和飲料制造業(yè)排放的化學需氧量與地表水水質呈現(xiàn)出一定的正相關性，兩行業(yè)的減排對于地表水水質的改善起到了一定的效果。

2.3 “十二五”主要污染物減排與環(huán)境質量發(fā)展趨勢分析

“十二五”末，陜西城鎮(zhèn)人口將由2010年的1 706萬人增長到2 127萬人；GDP由1.0萬億元增長到2.0萬億元；能源消費由0.92億t標準煤增長到1.9億t標準煤。

根據陜西省減排規(guī)劃目標，到2015年，二氧化硫、氮氧化物、化學需氧量和氨氮排放總量將分別比2010年減少7.9%、9.9%、7.6%和9.8%?！笆濉逼陂g，污染物減排是以2010年污染源普查動態(tài)更新調查成果為基數（2010年的動態(tài)更新調查擴大了統(tǒng)計范圍并對污染源進行了普查），據此，按照4項污染物減排規(guī)劃目標分別對空氣質量和地表水質量的影響進行預測分析。

2.3.1 二氧化硫

按照陜西省“十二五”二氧化硫減排的目標，根據“十一五”期間空氣質量優(yōu)良天數的變化趨勢，將“十二五”二氧化硫排放量和空氣質量優(yōu)良天數進行關聯(lián)分析，計算得到較顯著的正相關性?！笆濉逼陂g，隨著二氧化硫排放量的下降，空氣質量優(yōu)良天數將會不斷增加，空氣環(huán)境質量會越來越好。

2.3.2 氮氧化物

按照“十二五”氮氧化物削減目標，均速減排測算，到2015年，全省氮氧化物排放量將下降到69萬t，空氣質量會進一步改善。

2.3.3 化學需氧量

按陜西省2015年化學需氧量減排目標預測，年末將下降到52.65萬t。利用指數值計算，化學需氧量排放量與高錳酸鹽指數濃度的相關系數為0.999，與Ⅰ～Ⅲ類斷面比例的相關系數為-0.995，與劣V類斷面比例的相關系數為0.994，地表水環(huán)境會有較大改善[5]。

2.3.4 氨氮

按照陜西省2015年氨氮減排目標預測，到2015年全省氨氮排放量將下降到5.81萬t。地表水環(huán)境質量將會進一步好轉。

3 主要污染物減排建議

陜西省在“十二五”期間仍處于工業(yè)化和城市化快速發(fā)展階段，能源消費總量仍將持續(xù)增長，在降低污染物排放、改善環(huán)境質量的過程中應重點關注：

（1）積極推進產業(yè)結構調整，制定適合當地實際的嚴格的治理措施。嚴格工業(yè)項目準入審批責任制，遏制高耗能、高污染產業(yè)發(fā)展，倒逼火電、造紙、果汁、釀造、化工、皂素等重點行業(yè)提升產業(yè)技術水平，減少污染物新增量。積極推進清潔生產和循環(huán)經濟[6]，制定和發(fā)布重點行業(yè)清潔生產標準和評價指標體系。

（2）重點從源頭減少污染物新增量，有針對性地修改清潔生產標準，降低污染物產生、排放強度。削減氨氮排放，繼續(xù)深化二氧化硫和化學需氧量減排，加快氮氧化物控制技術的研發(fā)和產業(yè)化進程。

（3）強化生活污染源控制，加快生活污染治理力度和城鎮(zhèn)污水處理設施建設，提升氮、磷去除效果。加強污泥處置，提高污水回用規(guī)模；建設尾水再生利用系統(tǒng)，回用于工業(yè)生產。

加強機動車尾氣控制，不斷推行新增機動車執(zhí)行國Ⅳ標準，加大淘汰黃標車力度和計劃，削減氮氧化物污染。

（4）農業(yè)污染源要以規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)為主要切入點，以發(fā)展集約化養(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)為重點，加快建設養(yǎng)殖場沼氣工程和畜禽養(yǎng)殖糞便資源化利用工程。建設秸稈、糞便、生活垃圾等有機廢棄物處理設施，推進人畜糞便、生活垃圾等向肥料、飼料、燃料轉化。

（5）要將污染減排與環(huán)境質量改善對應起來，增加主要污染物總量控制指標，增加環(huán)境監(jiān)測因子，探索建立減排目標著眼環(huán)境質量改善、減排任務立足環(huán)境質量改善、減排考核依據環(huán)境質量改善的責任體系和工作機制已勢在必行。

（6）動員全社會參與節(jié)能減排，把節(jié)能減排納入社會主義核心價值觀宣傳教育體系，深入開展節(jié)能減排全民行動，各級人民政府機關要將節(jié)能減排作為一項重要任務來抓。

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