我國(guó)典型城市空氣質(zhì)量演變及其調(diào)控
——以深圳市2000—2017年為例

趙秀玲,李 偉,王偉民,韓立建,周偉奇,6,*

1 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100085 2 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,合肥 230027 3 北京市林業(yè)碳匯工作辦公室,北京 100013 4 深圳市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站,深圳 518049 5 中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049 6 北京城市生態(tài)系統(tǒng)研究站,北京 100085

改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)經(jīng)歷了短期但快速的城市化過(guò)程,給城市生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了巨大的壓力,尤其是近年來(lái)凸顯的空氣質(zhì)量問(wèn)題。如在我國(guó)秋冬季節(jié),大部分地區(qū)都會(huì)遭受霧霾污染問(wèn)題[1-2]。尤其是隨著城市規(guī)模、能源消耗等的快速增加,空氣污染問(wèn)題也在迅速地惡化[3- 5]。研究表明,我國(guó)大部分地區(qū)城市的空氣質(zhì)量與城市化質(zhì)量的協(xié)調(diào)水平處于中度協(xié)調(diào)或勉強(qiáng)協(xié)調(diào),而在空間上呈現(xiàn)以京津冀地區(qū)為圓心的環(huán)狀分布,且越靠近圓心協(xié)調(diào)度越差[6]。不同發(fā)展水平的城市,空氣污染的改善程度也存在差異[7]。因此,城市化速度與環(huán)境污染的治理之間如何協(xié)調(diào)是我國(guó)城市發(fā)展面臨的迫切問(wèn)題。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展往往伴隨著環(huán)境質(zhì)量的惡化,但根據(jù)環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)模型(EKC模型)理論：當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展達(dá)到一定水平之后,也就是到達(dá)某個(gè)臨界點(diǎn)或稱(chēng)“拐點(diǎn)”以后,隨著人均收入的進(jìn)一步增加,環(huán)境污染又由高趨低,其環(huán)境污染的程度逐漸減緩,環(huán)境質(zhì)量逐漸得到改善[8-11]。該理論已經(jīng)在很多生態(tài)環(huán)境污染問(wèn)題中得以驗(yàn)證,如水環(huán)境、碳排放、生態(tài)足跡等等[12-16]。研究發(fā)現(xiàn),EKC模型同樣適用于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與空氣污染問(wèn)題的關(guān)系[17]。目前空氣污染問(wèn)題是我國(guó)面臨的主要環(huán)境問(wèn)題之一,同一時(shí)期下,當(dāng)大多數(shù)城市還在忍受霧霾污染時(shí),深圳市的空氣質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到并保持在良好水平,經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展導(dǎo)致的霧霾污染問(wèn)題已經(jīng)得到了很好的治理[18-19]。根據(jù)環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)理論,目前深圳市霧霾污染問(wèn)題可能已經(jīng)越過(guò)“拐點(diǎn)”,進(jìn)入逐漸改善階段[20]。

深圳市作為我國(guó)改革開(kāi)放政策中最早開(kāi)放的城市,自70年代以來(lái),城市人口和社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展,尤其是2000年以來(lái),深圳市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)等方面的發(fā)展速度更為迅速。目前,深圳市已經(jīng)成為我國(guó)四個(gè)一線(xiàn)城市中的一員。 至2018年,深圳市城市經(jīng)濟(jì)規(guī)模居大城市中第三位,人均GDP產(chǎn)出位居全國(guó)大中城市第2位。

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn),中國(guó)的空氣污染問(wèn)題已經(jīng)由單一的污染物污染轉(zhuǎn)變成復(fù)合污染[21]；空氣污染物類(lèi)型多種多樣,特性也各異。如同樣是作為二次污染物的PM和O3雖然有類(lèi)似的前體物,但是反應(yīng)機(jī)制和污染物本身的特點(diǎn)也有很大差異[22-23]。此外,污染原因也由單純的環(huán)境問(wèn)題演變?yōu)槿丝谏鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)問(wèn)題。深入科學(xué)的探究深圳市典型污染物的演變特點(diǎn)及其與城市發(fā)展的關(guān)系,總結(jié)深圳市針對(duì)空氣污染問(wèn)題的治理經(jīng)驗(yàn),不僅為深圳市今后的空氣質(zhì)量繼續(xù)提升提供思路,也為其他城市在空氣質(zhì)量改善方面提供借鑒。

基于以上背景,本研究以深圳作為典型案例,利用深圳市多年環(huán)境質(zhì)量公報(bào)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù),擬解決以下幾個(gè)科學(xué)問(wèn)題：1)深圳市空氣質(zhì)量現(xiàn)狀及其演變有何特征？例如,不同類(lèi)型的污染物其演變特征是否不同？空氣質(zhì)量變化是否存在階段性特征？現(xiàn)階段主要污染物的特點(diǎn)是什么？2)深圳市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展如何影響空氣質(zhì)量？重點(diǎn)研究不同類(lèi)型污染物的影響因素是否不同。3)深圳市空氣污染防控措施的階段性特征,及其對(duì)空氣污染問(wèn)題改善的作用？

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 深圳市概況

深圳市是中國(guó)南部海濱城市,毗鄰香港,位于北回歸線(xiàn)以南,東經(jīng)113°43′至114°38′,北緯22°24′至22°52′之間(圖1)。地處廣東省南部,珠江口東岸,東臨大亞灣和大鵬灣,西瀕珠江口和伶仃洋,南邊深圳河與香港相連,北部與東莞、惠州兩城市接壤。地勢(shì)東南高,西北低,多為低丘陵地。全市面積1997.47km2。截至2017年末,常住人口1252.83萬(wàn)人,其中戶(hù)籍人口434.72萬(wàn)人。深圳屬亞熱帶季風(fēng)氣候,降水豐富。常年平均氣溫22.4℃,無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)355d。雨量充沛,每年4—9月份為雨季,平均年降雨量1933.3mm,日照時(shí)長(zhǎng)2120.5h。

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 Study area and spatial distribution

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

深圳市典型空氣污染物數(shù)據(jù)來(lái)源于《2000—2018年深圳市環(huán)境質(zhì)量公報(bào)》公布的全市年平均濃度。其中,SO2、NO2和PM10統(tǒng)計(jì)時(shí)段為2000—2018年；O3濃度統(tǒng)計(jì)時(shí)段為2006—2018年。深圳市社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于《2000—2017年深圳市統(tǒng)計(jì)年鑒》。本研究所用社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)類(lèi)型包括：人口、經(jīng)濟(jì)、城市用地、機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)(表1)。

表1 社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1.3 研究方法

研究利用SPSS 19.0中的曲線(xiàn)擬合工具,來(lái)分析典型污染與各社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系,利用雙側(cè)檢驗(yàn)來(lái)評(píng)估擬合曲線(xiàn)的顯著性水平。

根據(jù)《2000—2018年深圳市環(huán)境質(zhì)量公報(bào)》中針對(duì)空氣污染的“措施與行動(dòng)”的表述內(nèi)容,對(duì)每年該內(nèi)容中污染源管控方向側(cè)重點(diǎn)的不同進(jìn)行排序；再根據(jù)每年的污染源管控方向的排序,分析每個(gè)時(shí)期(“十五”、“十一五”、“十二五”和“十三五”)的綜合污染源排序,以此探究深圳市空氣污染防控具體措施的變化與各典型污染變化的關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

本研究首先分析了深圳市空氣質(zhì)量演變特征以及各典型污染物的變化特點(diǎn)。進(jìn)一步分析了宏觀(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及具體的空氣污染防控措施實(shí)施對(duì)各典型污染物濃度變化的影響,探究了宏觀(guān)發(fā)展和具體措施對(duì)城市空氣污染防控的作用。

2.1 深圳市空氣質(zhì)量現(xiàn)狀與演變特征

2.1.1深圳市空氣質(zhì)量現(xiàn)狀

2018年深圳市空氣質(zhì)量基本保持良好水平。2018年環(huán)境質(zhì)量公報(bào)顯示,全市前三個(gè)季度空氣質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良天數(shù)占比平均為95.6%。其中SO2濃度基本與上年持平,保持在7μg/m3左右。NO2濃度相對(duì)于上年同期有微弱下降,平均濃度為28μg/m3。PM10濃度相對(duì)于上年同期有微弱上升,平均濃度為41μg/m3。PM2.5濃度基本與上年同期持平,平均濃度為25μg/m3。O3濃度與上年同期相比略有上升,平均濃度為61μg/m3。

2.1.2深圳市空氣污染超標(biāo)情況演變特征

2000—2017年深圳市二級(jí)達(dá)標(biāo)天數(shù)整體呈波動(dòng)下降趨勢(shì),二級(jí)達(dá)標(biāo)天數(shù)維持在150—250d之間；“十五”期間平均二級(jí)達(dá)標(biāo)天數(shù)最高,不同階段演變趨勢(shì)也不同?！笆濉逼陂g,二級(jí)達(dá)標(biāo)天數(shù)呈波動(dòng)上升趨勢(shì)；“十一五”期間,二級(jí)達(dá)標(biāo)天數(shù)先基本保持平穩(wěn)2008年之后開(kāi)始逐漸下降；“十二五”期間,二級(jí)達(dá)標(biāo)天數(shù)比較波動(dòng),整體呈上升趨勢(shì)；“十三五”初期,二級(jí)達(dá)標(biāo)天數(shù)又開(kāi)始呈逐漸下降趨勢(shì)(圖2)。

圖2 深圳市空氣質(zhì)量演變特征Fig.2 Evolutions of air quality in Shenzhen

2000—2017年深圳市超標(biāo)天數(shù)呈波動(dòng)變化的特點(diǎn),超標(biāo)天數(shù)維持在1—40d之間,“十一五”期間平均超標(biāo)天數(shù)最低,不同階段演變特點(diǎn)也不同?！笆濉逼陂g,超標(biāo)天數(shù)先下降,2002年之后開(kāi)始大幅上升至2005年又降至較低水平；“十一五”期間整體呈逐漸下降趨勢(shì)至2010年有小幅上升；“十二五”期間,前期呈逐漸下降趨勢(shì),至2013年有大幅上升,之后雖開(kāi)始逐漸下降但仍維持在相對(duì)較高的水平；“十三五”前期,超標(biāo)天數(shù)又開(kāi)始有上升趨勢(shì)(圖2)。

2.1.3深圳市一次污染物演變特征

2000—2017年深圳市典型一次污染物濃度整體均呈下降趨勢(shì),不同階段演變特點(diǎn)不同。2000—2017年深圳市SO2濃度從27μg/m3降至8 μg/m3；“十五”期間,SO2濃度先有大幅下降后又小幅上升；“十二五”期間,呈逐漸下降趨勢(shì),濃度從30μg/m3降至11 μg/m3,降幅最大；“十二五”期間,SO2濃度降幅較小,前期基本處于平穩(wěn)水平,后期開(kāi)始逐漸下降；“十三五”初期SO2濃度趨于平穩(wěn),維持在8 μg/m3。

2000—2017年深圳市NO2濃度從55 μg/m3降至30 μg/m3；“十五”期間,NO2濃度先呈上升趨勢(shì),至2005年有較大幅度降低；“十一五”期間,NO2濃度先有小幅上升,之后基本呈逐漸下降趨勢(shì)；“十二五”期間至“十三五”前期基本呈逐漸下降的趨勢(shì)。

2.1.4深圳市二次污染物演變特征

深圳市2000—2017年典型顆粒物濃度整體呈波動(dòng)下降趨勢(shì),其中2000—2017年P(guān)M10濃度從58 μg/m3降至45 μg/m3?！笆濉逼陂g,PM10濃度基本呈上升趨勢(shì),至2005年開(kāi)始至“十一五”期間基本呈緩慢下降趨勢(shì)；“十二五”前期仍繼續(xù)降低,至2013年有小幅上升之后又開(kāi)始逐漸下降,直到2017年又開(kāi)始有小幅的上升。

表2 深圳市空氣質(zhì)量管控措施演變

2006—2017年,O3與PM10相反,濃度基本呈逐漸上升趨勢(shì),從33 μg/m3上升至61 μg/m3,不同階段上升幅度不同?！笆晃濉逼陂g,O3濃度上升幅度最大；“十二五”期間,O3濃度變化比較波動(dòng),至2015年之后開(kāi)始逐漸上升。

2.2 深圳市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與空氣質(zhì)量的關(guān)系

2.2.1深圳市經(jīng)濟(jì)、人口和城市用地發(fā)展與空氣質(zhì)量的關(guān)系

本研究首先從經(jīng)濟(jì)、人口和建成區(qū)用地變化與深圳市典型空氣污染物的關(guān)系來(lái)分析社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)深圳市空氣質(zhì)量的變化的影響。從各社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子與典型污染物的散點(diǎn)圖(圖3),可以看出,對(duì)于顆粒物而言,隨著深圳市人均GDP、人口密度和建成區(qū)面積的增加,其濃度呈現(xiàn)先增加趨勢(shì),至人均GDP達(dá)到5萬(wàn)之后,隨著人均GDP的繼續(xù)增加而呈下降的趨勢(shì),即符合EKC模型假說(shuō),擬合曲線(xiàn)均通過(guò)了P<0.01的檢驗(yàn)；并且深圳目前所處階段為下降階段。對(duì)于典型一次污染物SO2和NO2而言,隨著深圳市人均GDP、人口密度和建成區(qū)面積的增加,其濃度呈下降趨勢(shì),也已經(jīng)處在EKC模型的下降階段,而當(dāng)深圳市人均GDP發(fā)展至16萬(wàn)之后,深圳市SO2和NO2濃度基本達(dá)到并維持在一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以下。與其他污染物不同,深圳市O3濃度隨著城市人均GDP、人口密度和建成區(qū)面積的增加,呈現(xiàn)先快速增加后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì),整體也表現(xiàn)出倒U型的EKC模型特點(diǎn),目前處在高濃度的平穩(wěn)階段。

圖3 深圳市典型空氣污染物與經(jīng)濟(jì)、人口和城市用地發(fā)展的關(guān)系散點(diǎn)圖Fig.3 Scatter plots of the relationships between typical air pollutants and economy,population and urban land use in Shenzhen

2.2.2深圳市機(jī)動(dòng)車(chē)輛變化與空氣質(zhì)量的關(guān)系

以深圳市《統(tǒng)計(jì)年鑒》統(tǒng)計(jì)的2000—2017年民用機(jī)動(dòng)車(chē)輛數(shù)據(jù)代表深圳市機(jī)動(dòng)車(chē)輛的變化,通過(guò)分析典型污染物與機(jī)動(dòng)車(chē)輛的散點(diǎn)圖發(fā)現(xiàn)(圖4),深圳市民用機(jī)動(dòng)車(chē)輛從2000至2016年增加了287萬(wàn)多輛,增加了9倍。而隨著機(jī)動(dòng)車(chē)輛的增加,顆粒物濃度開(kāi)始雖有小幅的增加,但是機(jī)動(dòng)車(chē)輛達(dá)到80萬(wàn)輛之后均呈下降的趨勢(shì)。SO2呈指數(shù)下降趨勢(shì),NO2則呈線(xiàn)性下降趨勢(shì)。而O3濃度隨機(jī)動(dòng)車(chē)的變化則呈先增加,至機(jī)動(dòng)車(chē)增至170萬(wàn)之后開(kāi)始趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)。擬合曲線(xiàn)均通過(guò)了P<0.01的檢驗(yàn)。可以看出,深圳市機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量的增加并沒(méi)有完全導(dǎo)致深圳市空氣質(zhì)量的持續(xù)惡化。

圖4 深圳市典型空氣污染物與機(jī)動(dòng)車(chē)輛的關(guān)系散點(diǎn)圖Fig.4 Scatter plots of the relationships between typical air pollutants and motor vehicles in Shenzhen

2.2.3深圳市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)變化與空氣質(zhì)量的關(guān)系

由產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)變化與典型空氣污染物濃度變化的散點(diǎn)圖可知,隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷升級(jí)和能源的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,PM10、SO2和NO2濃度在逐漸降低,但O3濃度在逐漸增加,且均呈線(xiàn)性趨勢(shì),擬合曲線(xiàn)均通過(guò)了P<0.05的檢驗(yàn)。說(shuō)明,通過(guò)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)和能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化能夠顯著緩解顆粒物產(chǎn)生的污染問(wèn)題,但是對(duì)O3污染問(wèn)題卻起到反作用(圖5)。

圖5 深圳市典型空氣污染物與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)的關(guān)系散點(diǎn)圖Fig.5 Scatter plots of the relationships between typical air pollutants and the industrial structure and energy structure in Shenzhen

2.3 深圳市空氣污染防治措施演變特征

在“十五”期間,深圳市首要污染物為NO2和PM10。此時(shí),深圳市主控污染源也是圍繞主要污染物進(jìn)行。如工業(yè)和熱電廠(chǎng)產(chǎn)生的燃燒排放、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放以及各類(lèi)揚(yáng)塵污染問(wèn)題。對(duì)應(yīng)的主要措施有,工業(yè)廢氣消煙、除塵脫硫處理；集中供熱,油品脫硫處理；機(jī)動(dòng)車(chē)路檢、抽檢、車(chē)用燃油清潔劑強(qiáng)制使用、低硫清潔柴油的使用等；針對(duì)各類(lèi)揚(yáng)塵污染源,加大監(jiān)管和查處力度等。但是,因?yàn)榇穗A段深圳市處于發(fā)展的初期,雖然治理具有針對(duì)性,但是可能由于治理的力度方向或管理的措施還不夠完善,導(dǎo)致此階段典型污染物,如SO2、NO2、PM10都還是有所上升(圖2、表2)。

在“十一五”期間,深圳市主控污染源方向持續(xù)圍繞能產(chǎn)生NO2、SO2等的工業(yè)、熱電廠(chǎng)燃燒排放和機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放以及各類(lèi)揚(yáng)塵問(wèn)題。此階段對(duì)一次污染物如SO2和NO2治理效果還是比較顯著的,尤其是SO2污染問(wèn)題,由于油品脫硫、油改氣、集中供熱等措施的執(zhí)行,其濃度基本降低至10μg/m3左右,同時(shí)低N燃料器的改造,新能源(電動(dòng))機(jī)動(dòng)車(chē)的推廣和使用、各類(lèi)限行監(jiān)管措施的實(shí)施,使得NO2污染問(wèn)題也得到了一定程度的改善。但是,對(duì)于PM污染問(wèn)題并沒(méi)有得到很大程度的緩解,O3濃度甚至在持續(xù)上升。為此,除了持續(xù)針對(duì)傳統(tǒng)污染源的防控,在“十一五”后期,開(kāi)始成立“VOC專(zhuān)項(xiàng)”,完成排放源清單的調(diào)查,開(kāi)始關(guān)注VOC排放問(wèn)題,也即O3污染的問(wèn)題。后期通過(guò)對(duì)O3前體物的防控,可以看到O3濃度雖然保持在較高的水平但是沒(méi)有增加的趨勢(shì)(圖2、表2)。

在“十二五”初期,PM10濃度依然維持在較高水平,甚至在前期又開(kāi)始上升,所以從2013年開(kāi)始,專(zhuān)門(mén)成立“揚(yáng)塵專(zhuān)項(xiàng)”加大揚(yáng)塵污染的治理,使得后期PM10濃度持續(xù)下降。同時(shí),傳統(tǒng)污染源的防控,如熱電廠(chǎng)燃燒排放和機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放仍然是治理的重點(diǎn)。主要措施如,電廠(chǎng)繼續(xù)實(shí)施脫硫脫硝降N處理；機(jī)動(dòng)車(chē)?yán)^續(xù)推廣使用新型能源,嚴(yán)格實(shí)行排放標(biāo)準(zhǔn)和限行措施等。而在此階段,NO2和SO2污染問(wèn)題都持續(xù)在改善,其中SO2濃度甚至降低至10μg/m3以下。但是,此階段雖然有針對(duì)地對(duì)VOC污染源進(jìn)行防控,如家具、噴涂企業(yè),汽車(chē)、建筑維修、印刷行業(yè)等,使得O3濃度維持在了一定的水平,但O3污染卻依然并沒(méi)有明顯的改善。除此之外,隨著粵港澳大灣區(qū)城市群發(fā)展規(guī)劃的制定實(shí)施,深圳港口船舶運(yùn)輸量大幅增加,船舶燃油排放也成為重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象之一,主要控制措施如低硫油品的使用,“油改氣”、“油改電”等(圖2、表2)。

在“十三五”前期,熱電廠(chǎng)污染已經(jīng)不再是重點(diǎn)防控的污染源,而機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放依然是持續(xù)防控的對(duì)象,如繼續(xù)加大機(jī)動(dòng)車(chē)的電動(dòng)化率等措施的實(shí)施。同時(shí)繼續(xù)加強(qiáng)港口碼頭污染以及揚(yáng)塵污染問(wèn)題的防控。與以往措施不同的是,針對(duì)揚(yáng)塵污染,增加了裸露地表?yè)P(yáng)塵問(wèn)題的治理,如通過(guò)綠地覆蓋等措施進(jìn)行防治和污染物尤其是顆粒物等的消減。因此,此時(shí)傳統(tǒng)的首要污染物均已經(jīng)得到了控制,如年平均NO2和PM類(lèi)污染物均已經(jīng)達(dá)到國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),SO2濃度基本維持在7μg/m3的較低水平,得到了有效治理。但是O3污染問(wèn)題依然嚴(yán)峻,并成為該階段的首要污染物,雖然針對(duì)其前體物的污染源仍在繼續(xù)防控,但是O3濃度卻有增加的趨勢(shì),是目前重點(diǎn)防控的污染物類(lèi)型(圖2、表2)。

3 討論與結(jié)論

3.1 深圳市城市化與空氣質(zhì)量的調(diào)控機(jī)制、策略與過(guò)程

2000—2017年深圳市不同典型污染物在不同階段變化特點(diǎn)不同,主要可能是因?yàn)椴煌A段發(fā)展速度和管控的措施和力度具有差異。根據(jù)不同污染物的變化特點(diǎn),可將污染物分為兩類(lèi)。其中,PM10與SO2和NO2變化特征比較類(lèi)似,但與O3變化特征具有較大差異。主要原因是SO2和NO2的污染源比較類(lèi)似,且兩者均是PM10的典型前體物[24]。而對(duì)于O3而言,其主要是由其前體物NOX和VOCs在光照的條件下生成[23]。雖然NO2(NOX)濃度在降低,但是因?yàn)镹O對(duì)O3的生成有滴定作用,所以在VOCs控制區(qū),當(dāng)NOX降低時(shí),對(duì)O3生成的抑制性也會(huì)降低,進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致O3濃度增加[25]。同時(shí)因?yàn)榭諝庵蠵M濃度的減少,大氣能見(jiàn)度提高,光照強(qiáng)度變強(qiáng),使得O3生成反應(yīng)可能也在變強(qiáng)。這些結(jié)果,也在暗示我們,在霧霾污染逐漸緩解的過(guò)程中,可能會(huì)導(dǎo)致O3污染的加劇,因此各城市在進(jìn)行空氣污染的治理時(shí),需要根據(jù)各污染物的變化特點(diǎn)和相互之間的關(guān)系,不斷調(diào)整管控的方向。

典型污染物與深圳市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)的關(guān)系,表明深圳市整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展階段并沒(méi)有導(dǎo)致典型污染物如PM、SO2和NO2類(lèi)的污染物的持續(xù)惡化,而是很快就越過(guò)EKC模型的拐點(diǎn)處在下降階段。主要原因是,深圳市在快速發(fā)展的同時(shí)也在不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)。且產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)與PM10的顯著線(xiàn)性關(guān)系也表明其對(duì)PM類(lèi)污染緩解至關(guān)重要。而對(duì)于O3而言,雖然隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,也滿(mǎn)足EKC的模型假說(shuō),但是目前仍處在較高濃度的平穩(wěn)階段,并且產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化并不能緩解O3污染問(wèn)題。主要原因可能是一方面因?yàn)槠淝绑w物如NOX的降低和霧霾污染的緩解對(duì)其生成產(chǎn)生了影響；另一方面,研究表明城市熱環(huán)境的變化對(duì)O3的生成也具有顯著影響[26]。而隨著深圳市城市化的不斷發(fā)展,不透水表面不斷增加,使得城市熱污染問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重[27],進(jìn)而影響O3的生成與擴(kuò)散,或許是導(dǎo)致O3污染難以得到緩解的重要原因。

通過(guò)分析機(jī)動(dòng)車(chē)輛與典型污染物,尤其是與NO2的相互關(guān)系,發(fā)現(xiàn)作為NO2的主要污染源之一[28],機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量的增加并沒(méi)有導(dǎo)致NO2的持續(xù)惡化。分析可能的原因,一方面是因?yàn)?機(jī)動(dòng)車(chē)輛與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有很強(qiáng)的協(xié)同性,所以該指標(biāo)反映的還是社會(huì)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。而另一個(gè)主要的原因,可能是深圳市持續(xù)對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)輛的管控措施的實(shí)施起到了很好的效果。如嚴(yán)格實(shí)行排放和油品標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí),不斷推廣和使用新能源,積極提高機(jī)動(dòng)車(chē)的電動(dòng)化率等措施,使得深圳市機(jī)動(dòng)車(chē)輛雖然在增加,但是尾氣排放的污染問(wèn)題卻不嚴(yán)重,NO2類(lèi)污染問(wèn)題仍然能夠得到很好的緩解。

除了宏觀(guān)上產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化,深圳市實(shí)施的持續(xù)性和針對(duì)性的具體措施對(duì)于空氣質(zhì)量的改善也起到至關(guān)重要的作用。對(duì)于控制目標(biāo),在持續(xù)控制傳統(tǒng)污染物的同時(shí),隨著首要污染物的變化,及時(shí)加入新型污染物的控制。如針對(duì)O3污染加劇的問(wèn)題,深圳市及時(shí)展開(kāi)對(duì)其前體物VOCs的防控,并且起到作用,雖然沒(méi)有顯著降低O3濃度,卻使得O3污染沒(méi)有再繼續(xù)加劇。但是,在污染源的控制方面,尤其是在O3前體物VOCs的控制上,主控污染源多關(guān)注人為活動(dòng)排放的VOCs,而忽略對(duì)于生物性VOCs的關(guān)注和防控。大量研究表明,多數(shù)植物能釋放VOCs,參與O3生成[29-31]。因此,弄清楚深圳市生物性VOCs的清單,及其對(duì)O3生成的貢獻(xiàn),進(jìn)而調(diào)整深圳市植被組成對(duì)O3污染問(wèn)題的緩解也至關(guān)重要。在油品使用產(chǎn)生的污染控制方面,深圳市通過(guò)不斷地調(diào)整燃油品質(zhì)和發(fā)展新能源,如,油品脫硫、降N燃燒器的使用以及大量使用電力等新能源,最終成功使得相應(yīng)污染物實(shí)現(xiàn)減排,污染問(wèn)題也得到了有效的緩解。

3.2 結(jié)論與建議

深圳市自改革開(kāi)放以來(lái),在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過(guò)程中,雖然也經(jīng)歷了較嚴(yán)重的大氣污染問(wèn)題,如霧霾污染問(wèn)題,但是目前深圳市的空氣質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到并保持在良好的水平。深圳市各類(lèi)型空氣污染物與城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展均符合EKC模型假說(shuō),進(jìn)一步驗(yàn)證了EKC模型在空氣污染問(wèn)題中的應(yīng)用。其中PM10、NO2和SO2均已經(jīng)很快越過(guò)了EKC曲線(xiàn)的“拐點(diǎn)”,達(dá)到國(guó)家空氣質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)入改善階段。

目前深圳市的首要污染物為O3,歸結(jié)于深圳市的及時(shí)防控措施的實(shí)施,近幾年O3濃度雖并沒(méi)有持續(xù)嚴(yán)重惡化,但是一直保持在較高水平甚至有上升的趨勢(shì)。針對(duì)O3污染問(wèn)題,深圳市今后應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的方向有：城市人為排放VOCs和植物釋放VOCs對(duì)O3生成的相對(duì)貢獻(xiàn)；城市熱環(huán)境對(duì)O3濃度的影響等。

深圳市空氣污染問(wèn)題的快速成功治理,離不開(kāi)深圳市針對(duì)空氣污染問(wèn)題的防控措施的實(shí)施。研究表明通過(guò)有效的治理措施的實(shí)施,城市空氣污染問(wèn)題隨著城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的變化是可以盡早越過(guò)EKC模型的拐點(diǎn),實(shí)現(xiàn)持續(xù)改善的。

總結(jié)深圳市空氣質(zhì)量改善歷程和措施,發(fā)現(xiàn)主要有兩大主要方向：宏觀(guān)上嚴(yán)格把控；微觀(guān)上精準(zhǔn)治理。宏觀(guān)上,重點(diǎn)放在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)的快速調(diào)整上。而在微觀(guān)精細(xì)化的管理上,針對(duì)空氣污染的治理政策一定要具有持續(xù)性、精準(zhǔn)性和及時(shí)性特點(diǎn)。例如,針對(duì)SO2、NO2和PM10的持續(xù)性和精準(zhǔn)性治理：工業(yè)、熱電廠(chǎng)、機(jī)動(dòng)車(chē)、揚(yáng)塵污染等的持續(xù)管控；針對(duì)O3污染治理的及時(shí)性：摸清污染源之后,成立專(zhuān)項(xiàng)及時(shí)進(jìn)行控制。面對(duì)新興的污染源,如粵港澳大灣區(qū)發(fā)展帶來(lái)的港口污染問(wèn)題也及時(shí)的進(jìn)行防控,以至于沒(méi)有使空氣污染問(wèn)題得到惡化。等等措施,都為我國(guó)其他城市空氣污染問(wèn)題的治理提供了很好的借鑒。