山西省焦化企業(yè)空間分異特征及其對種植區(qū)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響

王瑤 段永紅 易海杰

摘要：焦化工業(yè)是山西省重要的支柱產(chǎn)業(yè)，但目前針對山西省焦化企業(yè)空間分異特征及其對種植區(qū)農(nóng)作物影響的研究尚未見報(bào)道。本研究采用文獻(xiàn)資料收集法、最鄰近指數(shù)、核密度指數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差橢圓與Pearson相關(guān)分析等方法，借助ArcGIS、SPSS與Microsoft Excel等軟件，以2016年山西省規(guī)模以上焦化企業(yè)為研究對象，對其數(shù)量、產(chǎn)量等空間分異特征及其對種植區(qū)農(nóng)作物可能存在的潛在風(fēng)險進(jìn)行初步分析。結(jié)果表明：山西省焦化企業(yè)具有顯著的空間集聚分布特征，多數(shù)規(guī)模較大的焦化企業(yè)集中分布于中南部的孝義市、介休市、洪洞縣等縣（市），并在這些區(qū)域形成了明顯的焦化工業(yè)集聚區(qū)，其產(chǎn)量占到全省焦炭總產(chǎn)量的70%，總體上呈非均衡分布的空間格局;焦炭產(chǎn)量與PM2.5、SO2、NO2、PM10濃度值和CO百分位數(shù)等當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)呈正相關(guān)，與秋糧、谷類、薯類、豆類產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，焦化生產(chǎn)會對當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)及人體健康造成潛在威脅。本研究結(jié)果對指導(dǎo)山西省焦化行業(yè)與農(nóng)業(yè)的持續(xù)和諧發(fā)展具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：山西省;焦化企業(yè);空間分布;農(nóng)作物;產(chǎn)量

中圖分類號：S126文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2019）04-0117-07

Abstract Coking industry is an important pillar industry in Shanxi Province. However， the research on the spatial differentiation characteristics and its impact on crops in the major growing regions in Shanxi Province has not been reported yet. Taking the above-scale coking enterprises in Shanxi Province in 2016 as research objects， the spatial distribution characteristics such as quality and output and its possible potential risks on crops in the major growing regions were analyzed by the methods such as literature collection， adjacent index， Kernel Density Estimation， Standard Deviational Ellipse and Pearson correlation analysis with the help of ArcGIS， SPSS and Microsoft Excel software. The results showed that the coking enterprises in Shanxi Province had significant spatial agglomeration distribution characteristics. Most of the large-scale coking enterprises concentrated in the south-middle Shanxi Province such as Xiaoyi City， Jiexiu City and Hongdong County， and formed an obvious coking industry agglomeration district. Its output accounted for 70% of the provincial total coke production. It indicated that the coking enterprises showed an unbalanced spatial pattern. The correlations between the coke production and the local environmental air quality monitoring indicators such as the concemtration of PM2.5， sulfur dioxide （SO2）， nitrogen dioxide （NO2） and PM10 and the CO percentiles were positive. However， the correlations between the coke production and the autumnal cereal yield， grain yield， potato yield and beans yield were negative. Besides， the coking industrial production activities caused potential threats to the local agriculture and resident health. The present study had some reference values for guiding the sustainable and harmonious development of coking industry and agriculture in Shanxi Province.

Keywords Shanxi Province; Coking industry; Spatial distribution; Crops; Yield

山西省是我國最大的優(yōu)質(zhì)焦煤生產(chǎn)基地[1]，焦煤資源探明儲量1 493億噸，占全國焦煤探明儲量的60%，豐富的焦煤資源，使其成為國內(nèi)乃至全球最重要的焦炭生產(chǎn)基地[2]。2016年山西省焦炭產(chǎn)量8 186萬噸，分別占全國和全球焦炭生產(chǎn)量的18%和12%左右;山西全省規(guī)模以上焦炭企業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值909.5億元，占全省規(guī)模以上工業(yè)總產(chǎn)值的6.5%，全省2016年規(guī)模以上焦炭工業(yè)的產(chǎn)值同比增長了15.3%[3]，是山西省增長速度最快的工業(yè)行業(yè)。焦化產(chǎn)業(yè)在山西省國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中已占據(jù)了舉足輕重的地位。依托豐富的焦煤資源，適應(yīng)國際、國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，《山西省“十三五”焦化工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確要將山西省建設(shè)成為國內(nèi)乃至全球焦炭產(chǎn)量最大、輸出量最多的焦炭生產(chǎn)基地[4]。

山西山地多，平川少，農(nóng)業(yè)用地1 003萬公頃，其中耕地面積405.89萬公頃，僅占山西省國土總面積的25.9% [4]，農(nóng)業(yè)土地資源十分緊張，農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)較為緊缺[5]。因小麥、玉米、大豆等作物具有較強(qiáng)的吸附空氣顆粒的作用，當(dāng)大氣中污染物濃度高度超標(biāo)時，對此類作物的影響是急性且非常明顯的，導(dǎo)致作物產(chǎn)量無法達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，甚至作物直接枯死[6]。20世紀(jì)八九十年代，山西焦化企業(yè)快速、無序擴(kuò)張，落后的生產(chǎn)技術(shù)、不合理的空間布局，加之當(dāng)時對環(huán)保的認(rèn)識不夠，環(huán)保措施缺乏，導(dǎo)致當(dāng)?shù)亻L期以來空氣中懸浮顆粒物和大氣污染物濃度一直維持在較高水平，這不僅對有限種植區(qū)內(nèi)的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量造成很大影響，而且導(dǎo)致嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，甚至危害到人類身體健康[7]。近幾年在政府的調(diào)整與監(jiān)控下，這種情況已有好轉(zhuǎn)，但形式依然嚴(yán)峻，因而對山西省焦化產(chǎn)業(yè)園與農(nóng)業(yè)種植區(qū)的布局調(diào)整仍十分必要[8]，而這需要建立在充分認(rèn)識產(chǎn)業(yè)的空間分布格局及其對農(nóng)作物影響的基礎(chǔ)上。

目前，國內(nèi)外針對中國焦化企業(yè)的研究主要集中在其產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢[9]、污染物質(zhì)（SO2等）排放[10，11]、環(huán)境污染治理[12，13]以及產(chǎn)業(yè)政策制定[14]等方面，主要是在全國尺度上進(jìn)行的，缺乏省域尺度下焦化企業(yè)空間分布方面的相關(guān)研究，而在此基礎(chǔ)上針對焦化企業(yè)空間分布格局對農(nóng)業(yè)種植區(qū)影響的研究更是鮮見報(bào)道。本研究以山西省為研究區(qū)域，使用ArcGIS、SPSS等軟件，分析了2016年山西省焦化企業(yè)的空間分布格局及其與農(nóng)作物產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系，旨在揭示山西焦化企業(yè)的空間分布特征及其對農(nóng)作物的影響，指導(dǎo)、優(yōu)化焦化企業(yè)與農(nóng)業(yè)的合理布局，為山西省工業(yè)與農(nóng)業(yè)和諧健康發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

山西省位于34°34′～40°44′N、110°14′～114°33′E，總面積15.67萬平方千米，現(xiàn)轄運(yùn)城市、晉城市、長治市、臨汾市、大同市、朔州市、忻州市、太原市、晉中市、陽泉市和呂梁市11個地級市，總?cè)丝诩s3 681.64萬，GDP總量12 928.34億元[3]。山西省地勢是“兩山夾一川”，東西兩側(cè)為山地和丘陵的隆起，中部為一列串珠式盆地沉陷，從北往南依次是大同盆地、忻定盆地、太原盆地、臨汾盆地、運(yùn)城盆地[15]。氣候類型為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，地勢由東北向西南傾斜[16]。農(nóng)作物以谷類為主，2016年糧食產(chǎn)量為1 318.5萬噸，其中，夏糧275.0萬噸，秋糧1 043.5萬噸，單位面積產(chǎn)量4 067.7千克/公頃，人均糧食產(chǎn)量0.35噸，在全國人均糧食產(chǎn)量排名中僅為19名[3]。山西煤炭儲量豐富，現(xiàn)已探明的煤礦儲量為2 000億噸，被稱為“煤炭之鄉(xiāng)”、“能源重化工基地”，其境內(nèi)擁有豐富的焦煤資源，焦化企業(yè)眾多，焦化工業(yè)產(chǎn)值占傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)值的45.1%[3]，是山西省重要的傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)之一，其焦化產(chǎn)業(yè)在山西省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、財(cái)政稅收和穩(wěn)定就業(yè)等方面發(fā)揮了重要作用。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究利用中國企業(yè)信用檔案庫、企業(yè)官方網(wǎng)站等信息網(wǎng)站，收集2016年山西省焦化企業(yè)的名稱、注冊地址、企業(yè)注冊時間等信息，并按注冊時間統(tǒng)計(jì)焦化企業(yè)數(shù)量;利用Google Earth軟件獲取山西省焦化企業(yè)所在地的地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并通過實(shí)地考察與采訪當(dāng)?shù)鼐用裣嘟Y(jié)合的方式驗(yàn)證信息的真實(shí)性與準(zhǔn)確性。

通過查閱《山西省統(tǒng)計(jì)年鑒》（2017），統(tǒng)計(jì)出各縣（市）焦化企業(yè)的焦炭產(chǎn)量與農(nóng)作物產(chǎn)量[17];根據(jù)政府相關(guān)機(jī)構(gòu)發(fā)布的空氣質(zhì)量監(jiān)測通告統(tǒng)計(jì)出產(chǎn)焦縣（市）的空氣綜合指數(shù)、SO2濃度均值、NO2濃度均值、PM10濃度值、PM2.5濃度值與CO百分位數(shù)等環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)[18]。

3 討論與結(jié)論

3.1 山西省焦化企業(yè)的空間分布和集聚特征

本研究結(jié)果顯示，山西省焦化企業(yè)的空間分布表現(xiàn)出一定的非均衡性，主要分布在中部和南部，北部較少，數(shù)量與產(chǎn)量在地域上兩極分化明顯。造成這種空間分布差異的主要原因可能是地理與經(jīng)濟(jì)要素的差異。

（1）山西省中部處于盆地與河谷等低坡度地帶，地勢平坦，便于工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與運(yùn)輸;而北部多處于山地丘陵高坡度地帶，不適合進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)開發(fā)建設(shè)。

（2）中部地區(qū)的沁水煤田、西山煤田以及南部地區(qū)的霍西煤田、河?xùn)|煤田等，均具有豐富的焦煤、瘦煤等煉焦煤資源;而北部地區(qū)的寧武煤田和大同煤田等則主要以不宜煉焦的動力煤為主[21]。

（3）山西北部公路網(wǎng)密度較低，而中部有高密度、高等級、高質(zhì)量的公路網(wǎng)[22];從鐵路運(yùn)輸網(wǎng)方面看，同蒲鐵路貫穿山西省南北兩端，中部有太中銀鐵路和孝柳鐵路，連接汾陽、孝義等地;南部有侯西、侯月、太焦等鐵路干線，途經(jīng)侯馬、運(yùn)城、長治等地?？傮w來說，山西中南部地區(qū)的交通條件優(yōu)于北部地區(qū)。

（4）山西省政府的經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策也是影響焦化企業(yè)分布的重要因素。根據(jù)山西省政府發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)，1996—2000年，全省焦化企業(yè)約150多家，布局十分分散[23]。為加強(qiáng)焦化企業(yè)健康發(fā)展，2001—2015年對其布局進(jìn)行了調(diào)整，使其向資源和運(yùn)輸線更占優(yōu)勢的中南部區(qū)域集中[24]。至2016年，全省已完成12個重點(diǎn)焦化園區(qū)的布局，并繼續(xù)鼓勵集聚區(qū)以外的焦化企業(yè)向現(xiàn)有500萬噸級及以上焦化集聚區(qū)轉(zhuǎn)移[25]。本研究結(jié)果也顯示，在孝義市與介休市交界處、河津市、潞城市、襄垣縣與屯留縣交界處、清徐縣、洪洞縣、襄汾縣形成了主要的焦化工業(yè)集聚區(qū)。

3.2 焦化企業(yè)排放物對空氣質(zhì)量和農(nóng)作物產(chǎn)量的影響

焦化企業(yè)排放的廢氣中含有SO2、氮氧化物（NOx）、醛類（RCHO）等污染物，若不經(jīng)處理直接排放，則嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量。本研究結(jié)果顯示，焦化企業(yè)的焦炭產(chǎn)量與空氣綜合指數(shù)和PM10、PM2.5、NO2、SO2濃度值及CO百分位數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)。

農(nóng)作物因有龐大的葉面積同空氣接觸并進(jìn)行活躍的氣體交換，極易受大氣污染危害[6]。谷類、薯類與豆類等作物都具有較強(qiáng)的吸附空氣顆粒的作用，當(dāng)暴露于二氧化硫（SO2）及其副產(chǎn)物的氧化煙霧中時，污染物通過氣孔進(jìn)入作物體內(nèi)，破壞葉片中的葉綠素，從而影響農(nóng)作物的光合作用、受精過程、呼吸作用等一系列新陳代謝活動。氣體污染物濃度低時，會對作物產(chǎn)生慢性損傷，導(dǎo)致葉面干燥，斑點(diǎn)遍布，葉片呈白色、棕褐色或稻草色，影響作物生長發(fā)育，降低其產(chǎn)量和質(zhì)量;而持續(xù)的或高濃度的大氣污染，則會導(dǎo)致作物呈黃褐色至紅褐色枯死現(xiàn)象，甚至整株死亡，造成農(nóng)作物減產(chǎn)或絕收[26]。本研究結(jié)果顯示，焦化企業(yè)的產(chǎn)量與秋糧、谷類、薯類、豆類作物的產(chǎn)量均呈負(fù)相關(guān)，尤其對薯類和谷物的不良影響更大。

因此，政府應(yīng)對農(nóng)田附近工廠進(jìn)行嚴(yán)格管理，要求企業(yè)安裝脫硫除塵設(shè)備，加強(qiáng)對工業(yè)廢氣的監(jiān)測;建議焦化企業(yè)使用優(yōu)質(zhì)煤，或通過水洗方式將高硫煤轉(zhuǎn)化成低硫煤，從根源上減少氮氧化物、二氧化硫、煙塵等有害物質(zhì)的排放。同時，政府在規(guī)劃未來焦化產(chǎn)業(yè)園時，應(yīng)注意避開主要農(nóng)作物種植區(qū)，并盡可能規(guī)劃在種植區(qū)的下風(fēng)向，以降低其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。

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