西安市能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)與大氣污染相關(guān)性分析

馬征

摘 要：以霾污染為代表的大氣污染問(wèn)題在近年來(lái)成為了大眾關(guān)注的首要公共問(wèn)題之一，如何通過(guò)優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)來(lái)改善大氣污染問(wèn)題成為各地政府積極探索話題之一。本文基于2008年至2015年西安市大氣污染數(shù)據(jù)和能源消費(fèi)數(shù)據(jù)，分析了西安市近年來(lái)大氣污染和能源消費(fèi)現(xiàn)狀，并對(duì)能源結(jié)構(gòu)變化與大氣污染進(jìn)行了相關(guān)性分析，最后我們根據(jù)研究結(jié)論，提出了相關(guān)的政策建議。

關(guān)鍵詞：能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)；大氣污染；霾污染

一、引言

眾所周知，現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開(kāi)能源消費(fèi)，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展更是需要消耗大量以煤炭、石油、天然氣為主的化石能源。而消耗化石能源發(fā)展經(jīng)濟(jì)會(huì)不可避免地導(dǎo)致環(huán)境的污染，特別是大氣污染。而想要兼顧經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)，就需要我們?cè)诮?jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中不斷提高能源使用效率，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，并且盡可能用清潔能源來(lái)代替高污染能源。

西安市作為陜西省會(huì)城市，有著悠久的歷史文化，近年來(lái)，隨著國(guó)家發(fā)展中心向中西部?jī)A斜，西安市的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展也突飛猛進(jìn)，特別是以高端裝備制造為主的加工制造業(yè)已經(jīng)成為西安市的支柱產(chǎn)業(yè)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，西安市對(duì)以煤炭為主的能源的消耗越來(lái)越多，這也使得城市空氣污染越來(lái)越嚴(yán)重，甚至被列為全國(guó)大氣污染最嚴(yán)重的城市之一。2013年全國(guó)性霾污染爆發(fā)以來(lái)，對(duì)大氣污染的治理變得迫在眉睫，如何采取有效措施治理空氣污染，也成為西安市城市管理者的當(dāng)務(wù)之急，而西安市能源消耗與大氣污染的相關(guān)性分析，是有助于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、治理大氣污染的必要理論研究之一。

二、文獻(xiàn)研究

能源一直是經(jīng)濟(jì)研究一個(gè)十分重要的領(lǐng)域，隨著社會(huì)和科技的發(fā)展，風(fēng)電、光伏等各種新能源愈發(fā)成熟，加上人們對(duì)煤炭、石油等傳統(tǒng)能源在可持續(xù)和環(huán)境方面的擔(dān)憂，社會(huì)各界越來(lái)越重設(shè)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，許多學(xué)者也開(kāi)始研究能源結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。其中大多數(shù)的研究關(guān)注于經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源結(jié)構(gòu)之間的動(dòng)態(tài)問(wèn)題，鄒璇（2010）認(rèn)為能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要保證基礎(chǔ)之一，合理的能源結(jié)構(gòu)能夠保證經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定的增長(zhǎng)，他通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)以煤炭為主的較為單一的能源結(jié)構(gòu)是不合理的，應(yīng)該進(jìn)行充分的優(yōu)化調(diào)整，以適應(yīng)并促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展?；糇诮芎椭懿试疲?010）通過(guò)分析1978年至2007年能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)我國(guó)存在單向的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)到能源消費(fèi)和能源結(jié)構(gòu)的因果關(guān)系，短期與長(zhǎng)期中能源結(jié)構(gòu)對(duì)于能源消費(fèi)的影響都要大于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)于能源消費(fèi)的影響。此外，隨著低碳經(jīng)濟(jì)的提出，林伯強(qiáng)、姚昕、劉希穎（2010）和何立華、楊盼、蒙雁琳、孔淵（2015）等眾多學(xué)者開(kāi)始研究地毯約束下能源結(jié)構(gòu)與碳排放的相關(guān)問(wèn)題。

近幾年，大氣污染越來(lái)越引起人們的關(guān)注，尤其是2013年以后，針對(duì)以霾污染為主的大氣污染的研究呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。李令軍、王英、李金香、辛連忠和金軍（2012）根據(jù)2000～2010北京大氣污染數(shù)據(jù)對(duì)北京市大氣重污染進(jìn)行了系統(tǒng)分析，張宇和蔣殿春（2013）基于FDI的環(huán)境效應(yīng)以大氣污染為切入點(diǎn)構(gòu)造污染強(qiáng)度指標(biāo)，并以此為基礎(chǔ)對(duì)外資進(jìn)入與政府監(jiān)管在地區(qū)大氣污染強(qiáng)度變化過(guò)程中所起到的作用進(jìn)行了實(shí)證研究。由于近幾年的大氣污染主要以霾污染為主要特征，許多學(xué)者對(duì)華北平原、長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲區(qū)域霾污染期間污染物主要成分進(jìn)行了研究， Wang（2014）通過(guò)對(duì)上海2009年霧霾事件中氣溶膠化學(xué)成分的研究發(fā)現(xiàn)， 、 和 是氣溶膠中最主要的離子，而這些離子構(gòu)成了細(xì)顆粒物（PM2.5）。

隨著對(duì)大氣霾污染研究的深入，不少的學(xué)者注意到能源結(jié)構(gòu)在導(dǎo)致大氣霾污染和治理大氣污染方面的影響作用。趙延德和張慧（2007）利用灰色關(guān)聯(lián)度模型，通過(guò)分析1990～2002年間蘭州市能源消費(fèi)與環(huán)境變量之間的關(guān)聯(lián)度，探討了能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變動(dòng)的環(huán)境效應(yīng)及其作用機(jī)理。蘭國(guó)棟（2007）通過(guò)定量分析烏魯木齊市的環(huán)境空氣質(zhì)量變化，建立并驗(yàn)證采暖季PM10與能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的多元回歸方程，得出了各個(gè)主要終端能源消費(fèi)比例變化對(duì)采暖季PM10的影響效果。

三、數(shù)據(jù)分析

考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性和適用性，本文大氣污染數(shù)據(jù)選取自西安市環(huán)保局2008年至2015年每月平均大氣數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)包括SO2、NO2和PM10月均濃度，單位為μg/m3。

通過(guò)構(gòu)建大氣污染走勢(shì)圖可以發(fā)現(xiàn)，西安市大氣污染在2013年和2014年處于高度污染時(shí)期，并且主要大氣污染物的波動(dòng)具有相似的周期性，在每年的冬季前后達(dá)到最高值，在每年的夏季達(dá)到最低值，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因我們認(rèn)為有兩點(diǎn)：一是冬季氣候特點(diǎn)，由于西安市的C形地形，冬季風(fēng)向不利于城市空氣污染的散發(fā)；二是西安市冬季采暖期時(shí)的集中供熱，其主要采暖能源是煤炭，此外，農(nóng)村小型取暖方式的低效率高污染也是導(dǎo)致冬季污染物上升的一個(gè)因素。

對(duì)于能源數(shù)據(jù)，考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性、西安市在陜西省經(jīng)濟(jì)所處的代表性作用以及西安市與全省能源消費(fèi)的高度關(guān)聯(lián)性，本文選取陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒中2008年至2015年全省煤炭、石油、天然氣、水電及其他能源四類能源消費(fèi)數(shù)據(jù)，并按每年西安市GDP所占比重進(jìn)一步核算西安市能源消費(fèi)數(shù)據(jù)，最終可構(gòu)建西安市近幾年能源消費(fèi)量變化圖和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化圖。

從能源消耗量變化圖我們可以發(fā)現(xiàn)，西安市能源消費(fèi)量呈持續(xù)上漲趨勢(shì)，煤炭、天然氣以及水電及其他能源消費(fèi)量都在逐年增加，而石油消費(fèi)量在2015年出現(xiàn)下降勢(shì)頭。從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化圖我們可以發(fā)現(xiàn)，近幾年煤炭消費(fèi)比重基本穩(wěn)定，略有增加，石油消費(fèi)所占比重在逐漸下降，而天然氣、水電以其他等相對(duì)清潔的能源的消費(fèi)所占比重在逐年增大。

四、能源結(jié)構(gòu)與大氣污 染相關(guān)性分析

為了便于進(jìn)行相關(guān)性分析，我們將月均大氣污染數(shù)據(jù)進(jìn)一步計(jì)算為年均日濃度數(shù)據(jù)，然后對(duì)2008年至2015年的年度大氣污染數(shù)據(jù)和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析。首先對(duì)所有原始數(shù)據(jù)取自然對(duì)數(shù)，以便消除潛在的干擾因素，使數(shù)據(jù)更具平穩(wěn)性。然后我們將取對(duì)數(shù)后的煤炭比重LNCOALP、石油比重LNOILP、天然氣比重LNGASP、水電及其他比重LNOTHERP、二氧化硫濃度LNSO2、二氧化氮濃度LNNO2、PM10濃度LNPM10進(jìn)行一般相關(guān)性檢驗(yàn)，所得結(jié)果如下表1。

從表1中的結(jié)果，我們可以發(fā)現(xiàn)，SO2與煤炭、天然氣以及水電及其他能源的消費(fèi)比重呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，而與石油消費(fèi)比重呈現(xiàn)高度正相關(guān)關(guān)系，由此我們可發(fā)現(xiàn)，西安市SO2污染主要由于消耗石油導(dǎo)致，而燃煤與SO2的負(fù)相關(guān)性和近幾年西安市燃煤脫硫的有效實(shí)施有關(guān)，煤炭的燃燒不再產(chǎn)生大量硫化污染物。

PM10濃度與煤炭消費(fèi)比重和其他消費(fèi)能源比重呈現(xiàn)正相關(guān)，而與天然氣比重和石油比重呈負(fù)相關(guān)，PM10是霾污染的一個(gè)主要污染物，從其與煤炭比重的正相關(guān)性以及與天然氣所占比重的負(fù)相關(guān)性，我們可以發(fā)現(xiàn)，要對(duì)霾污染進(jìn)行治理，就有必要控制煤炭的燃燒，推廣天然氣的使用。而其與水電以及其他能源消費(fèi)比重的正相關(guān)性與我們的預(yù)期結(jié)果不相符，我們推測(cè)可能是因?yàn)樗娂捌渌茉吹氖褂脮?huì)替代石油、天然氣等能源而不會(huì)替代煤炭，而表1中水電及其他能源消費(fèi)比重與石油消費(fèi)比重之間的高度負(fù)相關(guān)性從一定程度上可以證明我們這一推測(cè)，所以水電及其他能源比重的增加會(huì)減少大幅度減少石油的消費(fèi)比重而增加了煤炭消費(fèi)比重的增長(zhǎng)空間，進(jìn)而從側(cè)面促使PM10濃度的增加。

煤炭比重和水電及其他能源消費(fèi)比重都與NO2濃度具有正相關(guān)性，而天然氣消費(fèi)比重與NO2濃度具有負(fù)相關(guān)性。水電及其他能源消費(fèi)比重與NO2濃度的正相關(guān)性再此偏離我們的預(yù)期結(jié)果，我們認(rèn)為這和其與PM10濃度之間的正相關(guān)性具有相同的原因。

總體來(lái)看，石油是造成二氧化硫污染的主要因素，而煤炭則導(dǎo)致了PM10濃度的上升，所以霾污染的主要因素之一就是煤炭的燃燒，我們發(fā)現(xiàn)天然氣與SO2、NO2以及PM10三種主要污染物濃度都具有負(fù)相關(guān)性，因此我們認(rèn)為，大力推廣天然氣能夠有效地控制和治理包括霾污染在內(nèi)的大氣污染，而水電、風(fēng)電等新能源的推廣則需要在合理科學(xué)的規(guī)劃下進(jìn)行。

五、結(jié)論與建議

在本文中，我們通過(guò)觀察2008年至2015年的西安市能源結(jié)構(gòu)和大氣污染數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)；西安市大氣污染具有周期性，在每年的冬季左右是污染高峰期，在夏季前后則為污染較低時(shí)期，西安冬季燃煤集中供暖是一個(gè)主要因素；西安市能源消費(fèi)量逐年增加，除了石油消費(fèi)量在2015年有所降低；能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化中，煤炭穩(wěn)中有增，天然氣和水電及其他能源占比則持續(xù)增加，石油消費(fèi)占比逐年降低。而通過(guò)能源結(jié)構(gòu)與大氣污染的相關(guān)性分析，我們發(fā)現(xiàn)煤炭燃燒是產(chǎn)生PM10等霧霾污染物的主要原因之一，而由于燃煤脫硫政策的實(shí)施，燃煤已不再引起二氧化硫污染，石油的使用是其主要因素。

對(duì)于通過(guò)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)來(lái)改善西安市大氣污染問(wèn)題，依據(jù)本文結(jié)論，我們建議：（一）應(yīng)該改變冬季燃煤集中供暖行為，采用遠(yuǎn)程電力供暖，將產(chǎn)生污染物的供熱企業(yè)遷離市區(qū)沒(méi)，替換燃煤為天然氣、水電、風(fēng)電、地?zé)岬容^為清潔的能源；（二）大力推廣天然氣的使用，鼓勵(lì)冬季供暖、家庭生活、汽車(chē)等采用傳統(tǒng)燃煤、煤氣、汽油等能源的地方該用天然氣；（三）進(jìn)一步推動(dòng)水電、風(fēng)電等新能源的發(fā)展，并指定全面科學(xué)的發(fā)展規(guī)劃，推動(dòng)合適的以燃煤為能源的行業(yè)、企業(yè)采用新能源。（作者單位：陜西師范大學(xué)國(guó)際商學(xué)院）

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