關(guān)于太原霧霾的影響因子研究

張震

【摘要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的矛盾日益突出，霧霾是我國目前最突出的環(huán)境問題之一。霧霾實(shí)際是屬于霧與霾的混合物，霧是自然環(huán)境中的水蒸氣遇冷凝結(jié)產(chǎn)生，但霾則是空氣中的灰塵、硝酸、鹽酸等顆粒物，2013年，我國首次將霧霾納入自然災(zāi)害通報中，同時各省市將PM2.5納入天氣預(yù)報。太原是山西的省會，而山西以煤礦產(chǎn)業(yè)為主，太原的霧霾形勢十分嚴(yán)峻，本文將深入研究太原以及周邊地區(qū)2000年至2014年的天氣霧霾情況，探究天氣、濕度、氣溫對霧霾的影響，并分析太原霧霾的影響因子，根據(jù)實(shí)際問題提出改進(jìn)措施，為太原霧霾防治工作提供參考。

【關(guān)鍵詞】太原；霧霾；Kendall-tau方法；防治；對策

根據(jù)2013年的霧霾統(tǒng)計情況，僅十月份太原就出現(xiàn)三次霧霾，且霧霾時間持續(xù)四天以上。2014年，太原通過了針對霧霾天氣的“五大工程”，2014年上半年，太原空氣質(zhì)量持續(xù)改善，已經(jīng)退出空氣質(zhì)量倒數(shù)15位，且市區(qū)空氣達(dá)標(biāo)天數(shù)超過90天。2015年，太原空氣質(zhì)量環(huán)境出現(xiàn)反彈，1月初，霧霾重新籠罩太原，PM2.5指數(shù)一度超過200，10月份，太原市區(qū)霧霾持續(xù)25天。從上述數(shù)據(jù)可以看出，太原的霧霾治理形勢依舊十分嚴(yán)峻，且霧霾治理工作容易出現(xiàn)反彈，下面將結(jié)合太原以及周邊地區(qū)2000年至2014年的霧霾天氣統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分析太原霧霾的影響因子，并根據(jù)實(shí)際情況提出改進(jìn)措施。

1、資料與方法

1.1數(shù)據(jù)資料

本文選取了2000年至2014年期間的太原氣象數(shù)據(jù)作為研究對象，通過線性回歸與Kendall-tau模型進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，為了保證數(shù)據(jù)可靠性，本文選取的資料均來源于山西氣象信息中心。數(shù)據(jù)涵蓋了主要的氣象信息，包括逐日天氣現(xiàn)象、平均氣溫、相對濕度、能見度等，根據(jù)王詠梅等人的研究資料，數(shù)據(jù)時間過長會影響結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，本次研究主要針對最近15年間的氣象數(shù)據(jù)。根據(jù)中國氣象局對霧霾天氣的定義，《地面氣象觀測規(guī)范》將霧霾天氣分為輕霧、霧、霾、煙幕，以上氣象均為顆粒物懸浮與近地面造成的視程障礙現(xiàn)象。目前，我國針對空氣環(huán)境的檢測標(biāo)準(zhǔn)主要以《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》為主，該規(guī)定涉及的污染物主要包括六項(xiàng)，分別為SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO等。

1.2氣象判定標(biāo)準(zhǔn)

其中針對霧霾的檢測項(xiàng)目主要為SO2、NO2、PM2.5，但以上三個項(xiàng)目僅僅規(guī)范了顆粒物的成分與含量，無法客觀評價空氣能見度，霧霾能見度的檢測仍然依賴觀測人員的判別，其中輕霧與霧的區(qū)分難度最大。為了有效解決霧霾天氣程度的區(qū)分問題，本文初步建立了霧與霾的區(qū)分模型，通過相對濕度界定霧與霾，當(dāng)相對濕度超過90%時，可以判定為霧，低于90%判定為霾。除此之外，將能見度的概念納入模型中，首先排除雪、浮塵、揚(yáng)沙造成的視覺障礙現(xiàn)象，能見度超過1km，低于10km，相對濕度大于90%，可以判定為輕霧，能見度不超過1km，相對濕度大于90%，判定為霧，能見度低于10km，相對濕度不超過90%，判定為霾。

1.3數(shù)據(jù)處理方案

本次研究主要采用了Kendall-tau方案對霧霾天數(shù)進(jìn)行趨勢分析，同時對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行非參數(shù)顯著性檢驗(yàn)。該方案以時間為檢測序列，具體檢測模型如下：

將數(shù)據(jù)帶入模型中，對氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性處理，其中，x表示霧霾天氣要素，t表示時間，本次實(shí)驗(yàn)處理的數(shù)據(jù)顯著水平為α=0.01，如果，可以判定為趨勢顯著。

2、結(jié)果分析與預(yù)測

2.1霧霾月際分析

通過模型數(shù)據(jù)分析可以得出2000年至2014年15年間太原霧霾月際變化情況。主要結(jié)論如下：（1）2000年至2014年期間，太原全年各個月的輕霧天氣明顯多于霧、霾、煙幕天數(shù)，其中7月至11月的輕霧天氣最多；（2）太原全年各種天氣天數(shù)如下，煙幕天氣天數(shù)最少，為15天，霧為8.6天，霾為36天，輕霧天氣為67天；（3）各種天氣的月際分布情況如下，所有霧霾天氣現(xiàn)象均表現(xiàn)出明顯季節(jié)變化趨勢，輕霧天氣峰值在8月份，霧天氣峰值在10月份，輕霧天氣與霧天氣在7月份至12月份比較常見，霾天氣峰值在12月份，煙幕天氣峰值在1月份；（4）以上天氣現(xiàn)象均受到相對濕度、氣流、溫度的影響。

2.2霧霾年際分析

通過模型數(shù)據(jù)分析可以得出2000年至2014年15年間太原霧霾年際變化情況。主要結(jié)論如下：（1）輕霧、霧、霾、煙幕等天氣現(xiàn)象發(fā)生天數(shù)均呈現(xiàn)逐年增長的變化趨勢，這與經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有直接關(guān)系，經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動了建筑設(shè)施建設(shè)，城市空間中的顆粒物越來越多，因此，上述天氣逐年增加，其中，輕霧天氣的年均上升速率為每年1.2天，霧天氣的年均上升速率為每年0.06天，霾天氣的年均上升速率為每年1.36天，煙幕天氣的年均上升速率為每年0.3天，可以看出霾天氣的增加速度最快；（2）2008年以后，太原霧霾天氣出現(xiàn)連續(xù)波動，且霧霾天氣年均天數(shù)上升趨勢有所減緩。

3、太原霧霾影響因子研究

3.1厄爾尼諾因素

經(jīng)過統(tǒng)計分析可以看出，太原地區(qū)2000年至2014年期間的霧霾形勢十分嚴(yán)峻，年均霧霾天數(shù)超過100天，其中，2007年的霧霾現(xiàn)象最嚴(yán)重。根據(jù)吳成德等人的研究，華北地區(qū)的霧霾天氣與 厄爾尼諾因素有直接關(guān)系，將本文研究結(jié)果與厄爾尼諾因素進(jìn)行回歸分析，研究結(jié)果表明，太原地區(qū)的霧霾現(xiàn)象與厄爾尼諾因素呈現(xiàn)較好的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)厄爾尼諾評測體系，2003年、2006年以及2007年符合EINino定義標(biāo)準(zhǔn)。以上3年的霧霾天氣峰值均在12月份，太原地區(qū)的霧霾天氣主要集中在12月至1月份。厄爾尼諾的影響機(jī)制如下：北半球冬季時期，赤道太平洋中東部海水呈現(xiàn)異常偏暖，由于海氣作用，在東南亞季風(fēng)區(qū)會出現(xiàn)冬季風(fēng)偏弱的情況，導(dǎo)致環(huán)流異常，直接影響了太原地區(qū)氣候環(huán)境，導(dǎo)致太原地區(qū)空氣循環(huán)阻滯，為霧霾天氣提供了產(chǎn)生環(huán)境。

2.2全球變暖因素

全球變暖對太原地區(qū)霧霾影響較大，從結(jié)果數(shù)據(jù)可以看出，太原地區(qū)的霧霾天氣主要發(fā)生在冬季，利用模型計算霧霾天氣與冬季氣溫的關(guān)系，可以得出關(guān)系系數(shù)為0.6，因此，太原地區(qū)的霧霾天氣與全球變暖具備正相關(guān)性，在一定范圍內(nèi)，太原地區(qū)冬季氣溫越高，霧霾天氣天數(shù)就會越多。通過對15年期間的冬季氣溫與霧霾天氣進(jìn)行相關(guān)性分析，可以看出，2007年以前兩者同時增加，2007年以后兩者波動一致，冬季氣溫與霧霾天氣表現(xiàn)出明顯得相關(guān)性，以上結(jié)論說明冬季氣溫對霧霾天氣的形成具有重要影響。

2.3社會活動因素

除了氣候因素，人類社會活動也是霧霾天氣形成的主要原因之一，下面重點(diǎn)分析太原以及周邊地區(qū)的人類經(jīng)濟(jì)活動對霧霾天氣的影響。太原乃至山西地區(qū)一直以煤礦工業(yè)為主，除此之外，燃煤排放、機(jī)動車尾氣、秸稈燃燒以及建筑揚(yáng)塵等，都是霧霾形成的重要原因。2007年以后，太原地區(qū)開始重點(diǎn)整治企業(yè)廢氣處理問題，霧霾天氣得到明顯改善，截至2014年，太原地區(qū)實(shí)現(xiàn)集中供暖2500萬平方米，拆除供暖鍋爐600臺，直接減少燃煤消耗90萬噸，市區(qū)燃煤減少60%以上，同時加強(qiáng)了周邊農(nóng)村供暖體系建設(shè)，減少農(nóng)村燃煤消耗15萬噸，拆除燃煤煙囪6000根以上。經(jīng)過以上整改之后，太原周邊霧霾明顯減少。

4、太原霧霾防治對策

4.1企業(yè)廢氣處理

企業(yè)廢氣是造成霧霾天氣的重要原因之一，太原地區(qū)冬季供暖需求巨大，且一直采用燃煤供暖形式，一方面燃煤質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，企業(yè)廢氣處理不合格，另一方面市區(qū)分散供暖，造成巨大的能源浪費(fèi)。因此，太原地區(qū)的霧霾防治工作應(yīng)該結(jié)合本地區(qū)的工作實(shí)際，重點(diǎn)做好冬季霧霾防治工作，完善重度污染預(yù)報機(jī)制，細(xì)化各種應(yīng)急預(yù)案，將市區(qū)各類燃煤鍋爐納入管理體系，拆除不達(dá)標(biāo)的燃煤鍋爐。除此之外，重點(diǎn)監(jiān)控電力、冶金、水泥等重污染企業(yè)。

4.2建筑工地管理

提升城市管理水平，太原地區(qū)的建筑霧霾防治工作可以借鑒天津等地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)責(zé)任細(xì)化，將責(zé)任劃歸各個一線單位，尤其明確開發(fā)區(qū)管委會責(zé)任，建立完善的“定責(zé)、履職、問責(zé)”機(jī)制，將市區(qū)以及周邊的各個工地納入管理范圍，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格化管理體系，對不達(dá)標(biāo)的工地下達(dá)整改文件，將建筑、道路揚(yáng)塵控制在安全范圍內(nèi)。

4.3其他措施

其他措施包括機(jī)動車尾氣管理、秸稈焚燒管理等。針對機(jī)動車尾氣問題，可以效仿北京的管理方案，實(shí)現(xiàn)機(jī)動車輛限行，對達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)動車輛進(jìn)行銷毀，嚴(yán)查市區(qū)內(nèi)機(jī)動車“冒黑煙”的現(xiàn)象。針對周邊地區(qū)焚燒秸稈的情況，應(yīng)該加強(qiáng)環(huán)保意識宣傳，一方面對違法行為進(jìn)行嚴(yán)格處理，另一方面為周邊地區(qū)農(nóng)戶講解秸稈焚燒的危害，同時加強(qiáng)秸稈回收工作，實(shí)現(xiàn)廢物利用，降低秸稈焚燒對環(huán)境的影響。

5、總結(jié)

太原的霧霾治理形勢十分嚴(yán)峻，且太原是山西地區(qū)霧霾的中心地帶，從月份分布進(jìn)行分析，11月份至2月份是霧霾的峰值階段，8、9月份是霧霾的谷值階段。近十年來，太原霧霾天數(shù)呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，年平均霧霾天數(shù)超過60天，影響太原天氣的因素包括厄爾尼諾現(xiàn)象、氣候變暖、機(jī)動車尾氣、燃煤排放、土建揚(yáng)塵等，其中人類社會活動是造成霧霾的主要原因，太原地區(qū)的霧霾治理措施包括燃煤控制、機(jī)動車限排等，希望本文的研究有利于太原地區(qū)霧霾治理工作的推進(jìn)。

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