京津冀地區(qū)空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)聯(lián)動(dòng)機(jī)制有效性和必要性的研究

郁姍 劉亦濃

【摘 要】 針對歷年的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，論證分析京津冀及周邊六省區(qū)市建立的區(qū)域空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)聯(lián)動(dòng)機(jī)制的有效性，建立灰色預(yù)測模型，選取13-14年秋冬季到16-17年秋冬季每季的AQI數(shù)據(jù)計(jì)算2013年秋冬季到2017年秋冬季平均AQI數(shù)據(jù)，將預(yù)測結(jié)果與收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，驗(yàn)證聯(lián)動(dòng)機(jī)制的有效性。

【關(guān)鍵詞】 空氣質(zhì)量 聯(lián)動(dòng)機(jī)制 灰色預(yù)測 MATLAB

一、背景

為推動(dòng)京津冀區(qū)域大氣污染防治，落實(shí)京津冀生態(tài)環(huán)保合作協(xié)議，改善區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量，今年以來，天津市環(huán)保局與北京市環(huán)保局、河北省環(huán)保廳深入加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測合作，建立起空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)信息共享機(jī)制，并進(jìn)一步完善了空氣重污染預(yù)警會(huì)商和應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制。

近年來，空氣質(zhì)量問題頻繁被人們提上日程，全國各地的空氣污染、PM2.5嚴(yán)重超標(biāo)問題的熱度也是居高不下。而北京市的霧霾天氣更是人們關(guān)注的熱點(diǎn)問題。據(jù)中科院和環(huán)?？偩值难芯匡@示，中國北京每年因環(huán)境污染造成的經(jīng)濟(jì)損失就高達(dá)約116億元，可見，空氣污染問題不僅對人們的人身健康造成了威脅，對城市進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展也是不小的阻礙。因此，通過本研究，我們可以得出京津冀地區(qū)主要城市的空氣質(zhì)量的主要情況，以及國家未來智力空氣污染問題所頒布一系列措施尤其是區(qū)域空氣質(zhì)量聯(lián)動(dòng)機(jī)制的有效性，并根據(jù)研究得出的結(jié)論，總結(jié)出了京津冀地區(qū)智力大氣污染問題的一系列措施，這無疑對社會(huì)人們都是一項(xiàng)有意義的研究。

二、聯(lián)動(dòng)機(jī)制的有效性

基于歷年的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，論證分析京津冀及周邊六省區(qū)市建立的區(qū)域空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)聯(lián)動(dòng)機(jī)制的有效性，有效即相對沒有該機(jī)制時(shí)的治理效果比有該機(jī)制時(shí)的治理效果好?？梢约僭O(shè)大氣治理外部環(huán)境不變，在沒有實(shí)施聯(lián)動(dòng)機(jī)制的條件下，根據(jù)往年的數(shù)據(jù)預(yù)測出17-18年秋冬的數(shù)據(jù)，然后和實(shí)際值對比，從而驗(yàn)證聯(lián)動(dòng)機(jī)制的有效性。

灰色預(yù)測是一種對含有不確定因素的系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測的方法?；疑A(yù)測通過鑒別系統(tǒng)因素之間發(fā)展趨勢的相異程度，即進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，并對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行生成處理來尋找系統(tǒng)變動(dòng)的規(guī)律，生成有較強(qiáng)規(guī)律性的數(shù)據(jù)序列，然后建立相應(yīng)的微分方程模型，從而預(yù)測事物未來發(fā)展趨勢的狀況。其用等時(shí)距觀測到的反應(yīng)預(yù)測對象特征的一系列數(shù)量值構(gòu)造灰色預(yù)測模型，預(yù)測未來某一時(shí)刻的特征量，或達(dá)到某一特征量的時(shí)間。

設(shè)已知參考數(shù)據(jù)列為，做1次累加（AGO）生成數(shù)列

通過查詢空氣質(zhì)量歷史數(shù)據(jù)網(wǎng)址，分別收集京津冀及周邊六省區(qū)的主要28個(gè)城市2016年10月到2017年3月和2017年10月到2018年3月的PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3濃度情況，并選取了13-14年秋冬季到16-17年秋冬季每季的AQI數(shù)據(jù)計(jì)算2013年秋冬季到2017年秋冬季平均AQI數(shù)據(jù)。

1.建立模型

建立模型GM（1，1），則可以得到預(yù)測值

而且。

2.檢驗(yàn)預(yù)測值

i）殘差檢驗(yàn)：令殘差為，計(jì)算

如果，則可認(rèn)為達(dá)到一般要求;如果，則認(rèn)為達(dá)到較高的要求。

ii）級比偏差值檢驗(yàn)：首先由參考數(shù)據(jù)，計(jì)算出級比，再用發(fā)展系數(shù)a求出相應(yīng)的級比偏差

如果，則可認(rèn)為達(dá)到一般要求;如果，則認(rèn)為達(dá)到較高的要求。

按上述步驟處理數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行灰色預(yù)測得到下表：

根據(jù)表1、2、3可知，通過灰色預(yù)測模型對2013年到2017年秋冬季的平均AQI值進(jìn)行預(yù)測，得到了2018年秋冬季的平均AQI值。將預(yù)測結(jié)果與收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，計(jì)算出百分絕對誤差和預(yù)測值與實(shí)際值之比。以北京市舉例，根據(jù)前五年數(shù)據(jù)預(yù)測出的2018年秋冬季AQI數(shù)值為127.8204，而實(shí)際AQI數(shù)值為84.33，百分絕對誤差為1.68%，預(yù)測值與實(shí)際值之比為1.515657。

2018年7月4日，國務(wù)院印發(fā)的《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》，明確了大氣污染防治工作的總體思路、基本目標(biāo)、主要任務(wù)和保障措施，其中，特別強(qiáng)調(diào)了強(qiáng)化區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控，有效應(yīng)對重污染天氣。建立完善區(qū)域大氣污染防治協(xié)作機(jī)制，加強(qiáng)重污染天氣應(yīng)急聯(lián)動(dòng)，夯實(shí)應(yīng)急減排措施。由數(shù)據(jù)可知，通過灰色預(yù)測模型預(yù)測出的數(shù)值是在沒有聯(lián)動(dòng)機(jī)制的情況下得出的AQI值，當(dāng)聯(lián)動(dòng)機(jī)制開始實(shí)施后，幾乎大部分地區(qū)的實(shí)際AQI指數(shù)明顯低于預(yù)測值。正常情況下，AQI數(shù)值越大，污染越嚴(yán)重。這表明區(qū)域空氣質(zhì)量聯(lián)動(dòng)機(jī)制對于大氣污染存在一定影響，從而證明了它的有效性。

三、總結(jié)

面對京津冀的環(huán)境污染問題，要處理好這個(gè)跨區(qū)域的問題的權(quán)責(zé)劃分、法律責(zé)任等的界定，積極治理環(huán)境問題。根據(jù)問題一得到邯鄲、滄州、邢臺(tái)污染程度較高，對于這些污染嚴(yán)重的地區(qū)要加大污染治理的力度，同時(shí)應(yīng)健全空氣質(zhì)量評價(jià)體系，不應(yīng)只根據(jù)PM2.5的濃度決定空氣質(zhì)量的好壞，PM2.5和天氣關(guān)系較大，受風(fēng)向氣流季節(jié)的影響，應(yīng)綜合考慮PM10、SO2、CO、NO2、O3這些主要的大氣污染物。我們得到京津冀空氣質(zhì)量是相互影響的，聯(lián)動(dòng)預(yù)測和聯(lián)動(dòng)處理是必要的也是有效的，應(yīng)當(dāng)建立完善聯(lián)動(dòng)預(yù)報(bào)和聯(lián)動(dòng)處理機(jī)制，使各個(gè)行政區(qū)的地方政府實(shí)施區(qū)域聯(lián)動(dòng)防治行為擁有明確具體的法律條例依據(jù)，并保障協(xié)議的穩(wěn)定性與執(zhí)行的強(qiáng)制性。

政府部門，政府一方面要發(fā)揮政策在區(qū)域治理中的引導(dǎo)功能，政府對于大氣污染行業(yè)和企業(yè)不能簡單地采取關(guān)停、整治和減排等臨時(shí)性措施，而是通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局的調(diào)整、改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、提高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、整頓規(guī)范市場來有效控制大氣污染物的排放。另一方面，政府推進(jìn)職能轉(zhuǎn)變的同時(shí)要強(qiáng)化對區(qū)域環(huán)境污染的監(jiān)管職能，特別是要改變對企業(yè)環(huán)保項(xiàng)目只審批、不監(jiān)管和少監(jiān)管的局面，強(qiáng)化對環(huán)保審批后的企業(yè)項(xiàng)目的檢查、督導(dǎo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正環(huán)境污染問題。同時(shí)行政手段能發(fā)揮作用的空間是有限的，應(yīng)通過利益關(guān)系的調(diào)整來讓市場主體在產(chǎn)業(yè)鏈的不同環(huán)節(jié)想方設(shè)法去轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，降低能耗，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)環(huán)境效益統(tǒng)一。

社會(huì)方面，一方面要健全社會(huì)政策體系，優(yōu)化社會(huì)資源的配置;另一方面，要鼓勵(lì)公眾有序參與區(qū)域公共事務(wù)的治理。讓大氣污染引起公眾的廣泛關(guān)注，提高公民參與工期環(huán)境治理主動(dòng)性、積極性、緊迫性，使公眾選擇綠色的交通、綠色取暖。

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