2014—2018年山西省空氣質(zhì)量綜合評價研究

侯艷軍 吳攀升 董琳琳

摘 要：通過構(gòu)建空氣質(zhì)量的綜合評價指標(biāo)體系，借助綜合評價模型，對山西省11個地級市2014—2018年的空氣質(zhì)量進(jìn)行研究。結(jié)果表明：（1）研究期間，山西省空氣質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重O3濃度權(quán)重值最高，對空氣質(zhì)量優(yōu)劣影響最大;PM10濃度權(quán)重最小，對空氣質(zhì)量優(yōu)劣影響最小。（2）山西省空氣質(zhì)量的污染物年變化存在明顯差異，SO2、CO、PM2.5、PM10年濃度呈下降趨勢，SO2的年濃度下降幅度最大，PM10年濃度下降幅度最小;NO、O3年濃度呈上升趨勢，O3濃度增幅較高，NO增幅較小。（3）山西省空氣質(zhì)量總體呈波動上升趨勢，8個城市呈上升趨勢，朔州市增幅最高，太原市增幅最小;3個城市呈下降趨勢，臨汾市下降幅度最大。2014—2018年山西省空氣質(zhì)量綜合水平屬于中等水平，大同市空氣質(zhì)量綜合水平屬于較高水平，其他10個城市屬于中等水平，空氣質(zhì)量水平在空間分布上總體表現(xiàn)為“自北向南遞減”的特征。

關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量;污染物濃度;綜合評價;山西

中圖分類號 X823 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2021）09-0144-03

山西是典型的高耗能、高污染的資源型產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)省份，大氣環(huán)境污染嚴(yán)重，一方面使人民生活質(zhì)量下降，另一方面，環(huán)境承載力下降到一定程度必將制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展[1]。通過經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，山西經(jīng)濟(jì)在持續(xù)高速發(fā)展的同時，環(huán)境質(zhì)量惡化趨勢也得到初步遏制[2]。但按《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）（HJ633—2012）》評價，2015年11個地級城市PM2.5、PM10超標(biāo)率仍較高，環(huán)境空氣達(dá)標(biāo)天數(shù)平均在71.42%[3]。山西省部分城市深受大氣污染困擾，霧霾天氣持續(xù)性、大面積出現(xiàn)，空氣污染物爆表[4]，空氣污染嚴(yán)重威脅著山西省社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，因此，有必要對山西省空氣質(zhì)量進(jìn)行綜合評價研究。筆者通過構(gòu)建山西省空氣質(zhì)量綜合評價指標(biāo)體系，借助綜合評價模型，對山西省11個地級市2014—2018年污染物、空氣質(zhì)量進(jìn)行研究，以期揭示山西省空氣質(zhì)量綜合水平，為實施新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略、推進(jìn)山西省轉(zhuǎn)型綜改、促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 山西省位于華北平原以西，黃河以東（110°14′～114°33′E、34°34′～40°44′N），總面積15.67×104km2，境內(nèi)有11個地級市，共設(shè)23個市轄區(qū)。地形相對復(fù)雜，多山，東西兩側(cè)為山丘，中部為盆地，平原分布在其中，體現(xiàn)了“兩山夾一川”的地貌特征，地勢總體為東北高西南低。地處內(nèi)陸，大陸性氣候比較顯著，氣候南北差異大。

1.2 數(shù)據(jù)來源 山西省空氣污染物PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3濃度指標(biāo)來源于中國空氣質(zhì)量在線監(jiān)測分析平臺發(fā)布的日值數(shù)據(jù)，時間為2014年1月1日至2018年12月31，數(shù)據(jù)缺失量為0。

1.3 研究方法

1.3.1 評價指標(biāo)體系建立 各市城區(qū)的監(jiān)測站點每天都會對主要空氣污染物的氣體濃度值進(jìn)行實時監(jiān)測。監(jiān)測對象為PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3共6個空氣質(zhì)量指標(biāo)，然后再對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計。根據(jù)發(fā)布的各評價指標(biāo)的日均值推算出污染物的年均濃度值，以此為依據(jù)來評價空氣質(zhì)量的優(yōu)劣程度。年均濃度數(shù)值越大，則空氣質(zhì)量越差，為逆指標(biāo)。

1.3.2 權(quán)重確定 為了降低多種賦權(quán)法所帶來的差異性，提高權(quán)重分配的合理性，本研究選擇了熵值法[7]和變異系數(shù)法[7]確定各指標(biāo)的權(quán)重，然后通過計算權(quán)重的均值得到綜合權(quán)重。

1.3.3 綜合評價法 根據(jù)指標(biāo)的權(quán)重和標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，依次進(jìn)行線性加權(quán)，所得的綜合指數(shù)能夠反映出各城區(qū)空氣質(zhì)量的綜合發(fā)展水平[7]。

式中：[f（x）]表示空氣質(zhì)量綜合指數(shù)，[aj]為空氣質(zhì)量單個指標(biāo)的權(quán)重值，[xj]是經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)。為消除量綱影響，采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法對數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，以指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值作為單因子評價值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同空氣質(zhì)量指標(biāo)的權(quán)重 由表1可知，空氣質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重排序為O3（0.253）>SO2（0.235）>NO2（0.158）>PM2.5（0.144）>CO（0.111）>PM10（0.099），O3濃度權(quán)重值最高，SO2濃度權(quán)重值次之，PM10濃度權(quán)重值最低，CO濃度權(quán)重值次之，表明O3濃度和SO2濃度對空氣質(zhì)量優(yōu)劣影響較大，是空氣污染的主要指標(biāo)，PM10濃度和CO濃度對空氣質(zhì)量優(yōu)劣影響較小。

2.2 污染物的時間變化特征 由圖1可知，2014—2018年山西省污染物濃度年變化存在明顯差異。SO2、CO濃度從2014年63μg/m3和1840μg/m3，下降到2018年的32μg/m3和1246μg/m3，降幅為50.15%和32.29%，下降幅度較大;PM2.5、PM10濃度從2014年61μg/m3和112μg/m3，下降到2018年的54μg/m3和111μg/m3，降幅為11.19%和0.99%，下降幅度較小，尤其是PM10濃度變化幅度只有0.99%;NO、O3濃度從2014年33μg/m3和48μg/m3，升高到2018年的37μg/m3和69μg/m3，增幅為10.26%和45.11%，O3濃度增幅較高，NO增幅較小。

2.3 空氣質(zhì)量的時空變化特征 由圖2可知，2014—2018年山西省空氣質(zhì)量綜合水平年變化存在明顯差異。2014—2018年山西省空氣質(zhì)量綜合指數(shù)分別為0.55、0.59、0.52、0.46、0.60，總體呈波動上升趨勢，增幅為9.09%。山西省11個地市的空氣質(zhì)量綜合指數(shù)有8個城市呈上升趨勢，其中朔州市呈上升趨勢，增幅為53.33%，其他7個城市呈波動上升趨勢，增長幅度排序為朔州市（53.33%）>陽泉市（42.50%）>呂梁市（16.07%）>忻州市（12.73%）>大同市（9.72%）>運城市（9.43%）>長治市（8.62%）>太原市（5.56%）。山西省空氣質(zhì)量綜合指數(shù)有3個城市呈下降趨勢，下降幅度排序為臨汾市（31.67%）>晉城市（6.90%%）>晉中市（3.33%）。

為區(qū)分山西省空氣質(zhì)量的差異，利用5分法[8]將各市的空氣質(zhì)量分為5個類型，由高到低依次為高（0.81～1.00）、較高（0.61～0.80）、中（0.41～0.60）、較低（0.21～0.40）、低（0.00～0.20）。2014—2018年山西省空氣質(zhì)量綜合水平均值為0.55，屬于中等水平。山西省11個地市的空氣質(zhì)量綜合水平均值排序為大同市（0.75）>呂梁市（0.58）>忻州市（0.57）>朔州市（0.55）>太原市（0.53）=晉城市（0.53）=晉中市（0.53）>運城市（0.52）>長治市（0.51）>陽泉市（0.48）>臨汾市（0.47）。大同市空氣質(zhì)量綜合水平屬于較高水平，其他10個城市屬于中等水平，空氣質(zhì)量水平在空間分布上總體表現(xiàn)為“自北向南遞減”的特征。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論 研究結(jié)果表明：（1）2014—2018年山西省空氣質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重O3濃度權(quán)重值最高，對空氣質(zhì)量優(yōu)劣影響最大;PM10濃度權(quán)重最小，對空氣質(zhì)量優(yōu)劣影響最小。（2）山西省空氣質(zhì)量的污染物年變化存在明顯差異，SO2、CO、PM2.5、PM10年濃度呈下降趨勢，SO2的年濃度下降幅度最大，PM10年濃度下降幅度最小;NO、O3年濃度呈上升趨勢，O3濃度增幅較高，NO增幅較小。（3）山西省空氣質(zhì)量總體呈波動上升趨勢，8個城市呈上升趨勢，朔州市增幅最高，太原市增幅最小;3個城市呈下降趨勢，臨汾市下降幅度最大。2014—2018年山西省空氣質(zhì)量綜合水平屬于中等水平，大同市空氣質(zhì)量綜合水平屬于較高水平，其他10個城市屬于中等水平，空氣質(zhì)量水平在空間分布上總體表現(xiàn)為“自北向南遞減”的特征。

3.2 討論 推動黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展是國家重大戰(zhàn)略，各級政府高度重視空氣質(zhì)量治理。山西省位于黃河中游，是黃河流域重要的組成部分，但空氣質(zhì)量的污染是當(dāng)前山西省多數(shù)城市普遍存在的問題。受空氣質(zhì)量監(jiān)測站點的空間限制，本次研究范圍只涉及到城區(qū)，未能覆蓋到縣域，同時由于山西省空氣質(zhì)量的監(jiān)測數(shù)據(jù)公布自2013年10月開始，研究年份只能選擇2014—2018年，長序列的時間特征未能進(jìn)行研究，因此今后應(yīng)不斷擴展研究的空間和時間尺度，同時深化空氣質(zhì)量指標(biāo)體系。

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（責(zé)編：徐世紅）