2000—2018 年陜西省縣域PM2.5質(zhì)量濃度時空演化特征分析

劉宇峰，原志華，楊軍軍，郭玲霞，許曉婷，安 彬

（1.咸陽師范學(xué)院，a.資源環(huán)境與歷史文化學(xué)院；b.經(jīng)濟與管理學(xué)院，陜西 咸陽 712000；2.安康學(xué)院旅游與資源環(huán)境學(xué)院，陜西 安康 725000）

近年來，空氣污染是區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展過程中面臨的突出環(huán)境問題之一，受到社會公眾的普遍關(guān)注。細顆粒物（PM2.5）是中國大氣污染的重要污染物，是空氣質(zhì)量監(jiān)測的重點對象，其具有典型的區(qū)域性、復(fù)合型污染特征［1］。中國歷來重視大氣污染的防治，最早在20 世紀(jì)80 年代末期就頒布了《大氣污染防治法》（1988），自此陸續(xù)出臺諸如《大氣固定污染源苯胺類的測定氣相色譜法》（HJ/T 68-2001）等一系列標(biāo)準(zhǔn)類政策及其他環(huán)境保護政策；尤其是“十一五”以來，諸多技術(shù)規(guī)范、排放標(biāo)準(zhǔn)等政策及環(huán)境保護法律、法規(guī)相繼出臺，使大氣污染防治更具可操作性［2］，SO2、NOx與粉塵排放量明顯下降；然而，PM2.5依然是諸多區(qū)域空氣污染的首要污染物，是空氣污染防治的重點和難點；2012 年，國家在《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—1996）的基礎(chǔ)上出臺新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012），首次把PM2.5列為日常關(guān)鍵監(jiān)測指標(biāo)［1，3］。目前，PM2.5監(jiān)測與防治已成為中國多數(shù)省市改善空氣質(zhì)量的首要任務(wù)，亦成為相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者研究的熱點。

以往對PM2.5的研究涉及地理學(xué)、環(huán)境學(xué)、醫(yī)學(xué)、大氣科學(xué)、社會學(xué)、化學(xué)以及經(jīng)濟學(xué)等學(xué)科，在研究內(nèi)容上集中在PM2.5的時空分布、物質(zhì)來源解析、健康風(fēng)險評價、物理化學(xué)組成、監(jiān)測技術(shù)與防治、經(jīng)濟關(guān)聯(lián)效應(yīng)以及驅(qū)動因素等方面［4-19］；在研究尺度（對象）上側(cè)重市域、省域或流域短時間尺度特征分析；在研究方法上以相關(guān)分析、空間自相關(guān)分析、面板向量自回歸模型、地理加權(quán)回歸模型、地理探測器模型、自然正交函數(shù)等為主。

對陜西省PM2.5的研究，主要以單個城市（西安居多）和關(guān)中地區(qū)為主，研究內(nèi)容、方法亦集中在上述幾方面［20-29］；而對于陜西省全域長時間尺度PM2.5演化規(guī)律及空間異質(zhì)性特征等缺乏系統(tǒng)研究。鑒于此，本研究以陜西省縣域為研究對象，詳細分析2000—2018 年P(guān)M2.5濃度的時空演變格局，研究結(jié)果可能對陜西省經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源開發(fā)利用、大氣污染防治及健康風(fēng)險規(guī)避等提供一定依據(jù)，亦能為政府推進跨區(qū)域大氣污染預(yù)報預(yù)警及協(xié)同治理提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

截至2020 年底，陜西省下轄10 個地級市，包含30 個市轄區(qū)、6 個縣級市、71 個縣，總計 107 個縣級區(qū)劃單元。本研究對象為陜西107 個縣（區(qū)）（圖1），各縣（區(qū)）PM2.5濃度數(shù)據(jù)（2000—2018 年）來源于中國環(huán)境監(jiān)測總站（http：//www.cnemc.cn/）和加拿大達爾豪斯大學(xué)大氣成分分析組（http：//fizz.phys.dal.ca/～atmos/martin/？page_id=140#V4.CH.03）。

圖1 陜西省縣級行政單元分布

1.2 研究方法

1.2.1 重心模型 地理學(xué)中的重心是描述地理屬性或事物分布的矢量合力點［30］，通過重心軌跡變化可以揭示地理現(xiàn)象在一定空間上的遷移過程?；谇叭搜芯砍晒?1，32］，構(gòu)建陜西省 PM2.5污染重心模型，以期揭示陜西省2000—2018 年P(guān)M2.5污染重心的動態(tài)變化特征。定義陜西省PM2.5污染重心模型如下。

式中，X、Y分別為陜西PM2.5污染重心的經(jīng)度和緯度，Pi（i= 1，2，3，…，n）表示第i個區(qū)（縣）的PM2.5年均濃度值；Pi(xi，yi)為該區(qū)（縣）的地理幾何中心坐標(biāo)。假設(shè)第k、k+m年陜西省PM2.5污染重心坐標(biāo)為Wk(xk，yk)、Wk+m(xk+m，yk+m)，則不同年份 PM2.5污染重心移動距離為：

式中，e為常數(shù)，取111.111，為地球坐標(biāo)單位（°）轉(zhuǎn)化為距離（km）的系數(shù)。

1.2.2 空間自相關(guān)分析 地理要素在空間上是相互影響和相互作用的，具有相互依懶性。通過空間自相關(guān)分析（Spatial Autocorrelation Analysis）可以揭示某一地理要素屬性值與其相鄰位置地理要素屬性值的相關(guān)性及其相關(guān)程度。通過全域空間自相關(guān)（Global Spatial Autocorrelation）研究陜西省各區(qū)（縣）PM2.5觀測值的空間自相關(guān)性，通過局域空間自相關(guān)（Local Spatial Autocorrelation）探索陜西省各區(qū)（縣）PM2.5觀測值的局部空間自相關(guān)性。

1）全域空間自相關(guān)。用于表征全域空間自相關(guān)的指標(biāo)有很多，本研究利用全域Moran’s 指數(shù)（Global Moran’sI）分析PM2.5觀測值的空間集聚特征，具體計算公式如下［33］。

式中，xi、xj分別為區(qū)域i、j的 PM2.5觀測值，xˉ為區(qū)域PM2.5觀測值的平均值，wij為表達區(qū)域鄰近關(guān)系的空間權(quán)重矩陣，S2為數(shù)據(jù)樣本的方差，n為數(shù)據(jù)樣本量（即陜西省縣級行政單元）。利用標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)計量Z對全局空間自相關(guān)性進行顯著性檢驗，公式如下［33］。

式中，E(I)是全域Moran’sI指數(shù)數(shù)學(xué)期望，是全域Moran’sI指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差。

全域 Moran’sI指數(shù)取值在［-1，1］，I＞0 表示正相關(guān)，其值越大，說明空間集聚性越強；I＜0 表示負相關(guān)，其值越小，說明空間離散性越強。Z值為正且顯著時，表示存在正的空間自相關(guān)，即觀測值表現(xiàn)出顯著的空間集聚；Z值為負且顯著時，說明存在負的空間自相關(guān)，即觀測值表現(xiàn)出顯著的分散分布；Z值為0 時，說明觀測值呈現(xiàn)獨立隨機分布。

2）局域空間自相關(guān)。采用局域Moran’s 指數(shù)（Local Moran’sI）分析PM2.5觀測值的空間異質(zhì)性特征，具體計算公式如下［33］。

式中參數(shù)指標(biāo)意義同公式（4），局域Moran’sI指數(shù)的顯著性檢驗方法同公式（5）。局域Moran’s指數(shù)I＞0，說明該區(qū)域單元周圍相似值（高值或低值）的空間集聚，I＜0 則表示非相似值的空間集聚。

需要說明的是，在給定的置信水平（本研究取95%），結(jié)合Z值和I值，可將區(qū)域分為4 種類型空間自相關(guān)關(guān)系。①若I＞0 且顯著，同時Z＞0，則區(qū)域單元位于第1 象限（高-高類型，HH），表明該區(qū)域單元及其鄰近單元觀測值均較高；②若I＞0 且顯著，同時Z＜0，則區(qū)域單元位于第3 象限（低-低類型，LL），表明該區(qū)域單元及其鄰近單元觀測值均較低；③若I＜0 且顯著，同時Z＞0，則區(qū)域單元位于第2象限（高-低類型，HL），表明該區(qū)域單元觀測值較高且被鄰近觀測值較低的單元所包圍；④若I＜0 且顯著，同時Z＜0，則區(qū)域單元位于第4 象限（低-高類型，LH），表明該區(qū)域單元觀測值較低且被鄰近觀測值較高的單元所包圍。

2 陜西縣域PM2.5質(zhì)量濃度時空演化特征分析

2.1 PM2.5質(zhì)量濃度總體變化特征

2000—2018 年陜西省PM2.5濃度年均值總體呈現(xiàn)“下降-上升-下降”（倒“N 型”）的波動下降趨勢（圖 2），波動介于 15.28～73.96 μg/m3，2018 年相比2000 年降低 16.59 μg/m3，年均降低 0.87 μg/m3。具體來看，波動變化大概分為三個階段。①2000—2008 年，PM2.5濃度年均值總體表現(xiàn)為顯著的下降趨勢（P=0.05），下降速率為1.23 μg/（m3·年）；②2008—2011 年，PM2.5濃度年均值表現(xiàn)出非常顯著的增加趨勢（P=0.01），增加速率為6.30 μg/（m3·年），2011 年P(guān)M2.5濃度年均值上升到歷史峰值（54.51 μg/m3）；③2011—2018 年，PM2.5濃度年均值出現(xiàn)顯著的快速下降趨勢（P=0.01），下降速率達2.92 μg/（m3·年），2018 年 PM2.5濃度年均值較 2011 年降低 40%，較2000 年降低34%?？傮w來看，陜西省PM2.5濃度年均值在研究時段內(nèi)經(jīng)歷了前期小幅波動下降、中期短暫急劇上升、后期大幅波動下降的變化過程，2011年是PM2.5濃度年均值波動變化的重要“拐點”，在此之后，前期顯著上升的變化趨勢得到較大程度的抑制 ，2012—2018 年年均 PM2.5濃度較 2011 年降低26%，空氣質(zhì)量持續(xù)改善。主要原因是在國家實施生態(tài)環(huán)境保護、大氣污染防治等大背景下，“十二五”期間，陜西省政府陸續(xù)出臺了《“十二五”關(guān)中城市群大氣污染聯(lián)防聯(lián)控規(guī)劃》（2011）、《陜西省全面改善城市空氣質(zhì)量的工作方案》（2012）、《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》（2012）、《2012 年主要污染物總量減排核算考核辦法》（2012）、《“十二五”農(nóng)業(yè)源污染減排工作實施方案》（2012）、《陜西省機動車污染減排管理辦法》（2012）等［34］政策文件，同時進一步加強了秸稈焚燒、煤炭和電力行業(yè)等環(huán)保專項執(zhí)法檢查，致使2011 年以來全省PM2.5濃度年均值逐漸下降，扭轉(zhuǎn)了大氣污染的不利局面。

圖2 2000—2018 年陜西省PM2.5濃度總體變化趨勢

2.2 PM2.5質(zhì)量濃度分區(qū)間變化趨勢

根據(jù)中國《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095—2012），將 PM2.5濃度年均值分為 7 個區(qū)間［1］，分析不同區(qū)間PM2.5濃度年均值的時間變化特征（圖3）。由圖 3 可以看出，2000—2018 年，陜西省 PM2.5濃度年均值小于15 μg/m3（一級濃度限值）的比例較小，最大占比僅3.74%（2017年），且主要出現(xiàn)在“十五”中后期和“十三五”期間；PM2.5濃度年均值在15～25 μg/m3的比例在不同時段內(nèi)波動變化較大，但自“十二五”以來，其所占比例表現(xiàn)出穩(wěn)定上升的態(tài)勢，到2018年上升至30.84%；PM2.5濃度年均值介于25～35 μg/m3的比例在研究時段內(nèi)變化相對穩(wěn)定，在27%上下波動；PM2.5濃度年均值大于35 μg/m3（二級濃度限值）的比例以 30～50 μg/m3所占比例最大（平均為27.79%），其次為 50～70 μg/m3（平均為 19.04%）；大于35 μg/m3的比例在時序變化上總體呈下降趨勢，尤以2011 年以來表現(xiàn)的最為突出，2011—2018 下降速率是2000—2010 年的1.7 倍；PM2.5濃度年均值大于70 μg/m3的嚴(yán)重污染區(qū)比例總體呈現(xiàn)微弱的下降趨勢，但波動起伏較大，最高波峰出現(xiàn)在“十二五”期間的2009—2013 年（平均為17.94%），進入“十三五”以后，該占比迅速降低，甚至在2018 年出現(xiàn)占比為0的情況?？傮w來看，2000—2018 年，陜西省PM2.5濃度年均值低于一級濃度限值（15 μg/m3）的低污染縣（區(qū)）占比較少且變化不穩(wěn)定，但在“十二五”末、“十三五”以來出現(xiàn)增加態(tài)勢，高于一級濃度限值（15 μg/m3）但低于二級濃度限值（35 μg/m3）的縣（區(qū)）比例有所增加，增幅為0.73%/年，高于二級濃度限值（35 μg/m3）和高于70 μg/m3的高污染縣（區(qū)）比例在持續(xù)減少，反映了陜西省大多數(shù)區(qū)（縣）未來的PM2.5污染將逐步控制在二級濃度限值以下，空氣質(zhì)量將持續(xù)好轉(zhuǎn)。

圖3 2000—2018 年陜西省PM2.5濃度分區(qū)間時間變化趨勢

2.3 PM2.5質(zhì)量濃度時空格局演化特征

2.3.1 時空格局變化特征 圖4 為陜西省2000 年、2004 年、2008 年、2012 年、2016 年和 2018 年 PM2.5濃度年均值的空間分布，由圖4 可以看出，2000—2018年，陜西省PM2.5濃度年均值在空間分布上有以下特點。PM2.5濃度低于一級濃度限值（15 μg/m3）的區(qū)域零星分布在陜北、關(guān)中和陜南，研究時段內(nèi)污染最輕、表現(xiàn)最突出的當(dāng)屬陜北延安的黃龍縣、關(guān)中寶雞的太白縣、陜南安康的鎮(zhèn)坪縣。PM2.5濃度在一級濃度限值（15 μg/m3）和二級濃度限值（35 μg/m3）之間的區(qū)域主要集中在陜北榆林、延安2 市所轄的絕大部分縣（區(qū)）及陜南3 市所轄的大部分縣（區(qū)）。PM2.5濃度高于二級濃度限值（35 μg/m3）但低于70 μg/m3的區(qū)域在2000 年主要出現(xiàn)在陜南和關(guān)中的絕大多數(shù)縣（區(qū)），2000 年之后多數(shù)年份則以關(guān)中地區(qū)的縣（區(qū)）為主。PM2.5濃度年均值超過70 μg/m3的縣（區(qū)）分布在2000 年和2000 年以后有著明顯區(qū)別；2000年超過70 μg/m3的高污染區(qū)集中分布在陜南地區(qū)漢中市所轄除鎮(zhèn)巴縣以外的所有縣（區(qū)）以及安康市所轄的石泉、漢陰兩縣，同時在關(guān)中地區(qū)只零星分布在咸陽市楊凌區(qū)和西安市碑林區(qū)、蓮湖區(qū)、未央?yún)^(qū)；2000 年以后，高污染區(qū)則主要出現(xiàn)在關(guān)中地區(qū)西安、咸陽、渭南3 市所轄部分縣（區(qū)）。

圖4 2000—2018 年陜西省PM2.5濃度空間演化

為更好地揭示陜西省PM2.5濃度年均值的空間演變特征，本研究根據(jù)107 個縣（區(qū)）PM2.5濃度年均值的變化特征，將其分為2000—2005 年、2005—2010 年、2010—2015 年、2015—2018 年 4 個階段，按照 PM2.5濃度年均值在 4 個階段的升（Rise）降（Decline）變化情況對所有縣（區(qū)）進行統(tǒng)計分析，共得到8 種時序演化類型（圖5）。結(jié)果表明，研究時段內(nèi)，PM2.5濃度年均值呈現(xiàn)“D-R-D-D”類型的縣（區(qū)）占絕大多數(shù)（59.81%），主要分布在陜南地區(qū)、關(guān)中絕大部分地區(qū)以及陜北中西部地區(qū)，說明近60%的縣（區(qū)）在研究時段的后期整體呈持續(xù)下降趨勢，這與陜西省全域PM2.5濃度年均值的變化趨勢相一致。13.08%的縣（區(qū)）為“D-R-D-R”類型，即PM2.5濃度年均值呈現(xiàn)明顯的波動變化，該類型主要零星分布在關(guān)中地區(qū)西安、咸陽、渭南3 市所轄部分縣（區(qū)）。陜北榆林和延安2 市所轄部分縣（區(qū)）為“D-D-DD”類型（12.15%），即PM2.5濃度年均值呈現(xiàn)持續(xù)下降態(tài)勢，主要集中分布在陜北東部和西北部?！癉-D-D-R”“R-R-D-R”、“R-D-D-R”、“R-D-D-D”4 種變化類型的縣（區(qū)）占比較小，其中，榆林榆陽區(qū)、西安臨潼區(qū)、渭南大荔縣和榆林神木市在研究時段后期，其PM2.5濃度年均值均表現(xiàn)出先降后升的趨勢，僅榆林府谷縣在研究時段中后期持續(xù)呈現(xiàn)下降趨勢。

圖5 陜西省PM2.5濃度變化趨勢類型空間分布

2.3.2 空間重心轉(zhuǎn)移特征 根據(jù)公式測算了陜西省2000—2018 年P(guān)M2.5年平均污染重心、高污染重心和低污染重心的經(jīng)緯度坐標(biāo)值，不同污染重心分布見圖6。結(jié)果表明，2000—2018 年，陜西省PM2.5年平均污染重心總體位于咸陽市所轄涇陽縣和三原縣交界處（圖6a），比較明顯的特點是在2000 年以后，污染重心向東北方向平均移動了47.71 km，說明2000年以后陜西省PM2.5年平均污染重心由咸陽秦都區(qū)向東北方向轉(zhuǎn)移。陜西省PM2.5高污染重心分布及轉(zhuǎn)移軌跡類似于平均污染重心（圖6b），亦是由西南（咸陽秦都區(qū)與禮泉縣交界）向東北（涇陽縣和三原縣交界）轉(zhuǎn)移，平均移動距離為32.61 km。PM2.5低污染重心在研究時段內(nèi)總體位于銅川市所轄耀州區(qū)、王益區(qū)和渭南市所轄富平縣交界處（圖6c），低污染重心移動軌跡類似于平均污染重心和高污染重心，亦是由西南方向（咸陽市興平市）向東北方向（銅川東南部與渭南西北部交界）移動，平均移動距離為82.03 km。

圖6 2000—2018 年陜西省PM2.5污染重心遷移變化

總體來看，2000—2018 年，陜西省PM2.5平均污染重心、高污染重心和低污染重心都出現(xiàn)西南向東北方向移動軌跡，且平均污染重心和高污染重心在研究時段末期基本一致，而低污染重心則位于前二者重心的東北方向，充分說明了陜西省PM2.5污染大致呈現(xiàn)關(guān)中污染突出且西高東低、陜北和陜南污染較輕且相對均衡的空間格局與趨勢。

2.4 空間自相關(guān)分析

2.4.1 全域空間自相關(guān)特征 利用公式測算2000—2018 年陜西省107 個縣（區(qū)）PM2.5濃度年平均值在空間上的關(guān)聯(lián)、集聚特征，全域Moran’sI指數(shù)計算相關(guān)結(jié)果見表1。由表1 可知，2000—2018 年陜西省PM2.5濃度全域Moran’sI指數(shù)均大于0，且均通過了顯著性檢驗（P=0.05），說明研究時段內(nèi)陜西省PM2.5濃度年平均值在空間上存在正的空間自相關(guān)，具有顯著的空間集聚特征；在時序變化上（圖7），全域Moran’sI指數(shù)經(jīng)歷了急劇下降期（2000—2002 年）、平穩(wěn)波動期（2002—2011 年）和快速上升期（2011—2018 年）3 個階段，說明陜西省PM2.5濃度的空間集聚性在研究時段總體呈現(xiàn)先降后平再升的時間演化趨勢。

表1 2000—2018 年陜西省PM2.5濃度全域Moran’s I指數(shù)測算

圖7 陜西省PM2.5濃度全域Moran’s I指數(shù)時序變化

2.4.2 局域空間自相關(guān)特征 利用ArcGIS 軟件計算局域 Moran’sI指數(shù)并繪制 2000 年、2004 年、2008年、2012 年、2016 年和 2018 年 PM2.5污染局域空間自相關(guān)類型（圖8）。由圖8 可知，陜西省PM2.5污染呈顯著局域空間自相關(guān)的縣（區(qū)）主要分為“高-高”、“低-低”兩種類型，只有極個別縣（區(qū)）為“低-高”類型，沒有出現(xiàn)“高-低”類型，且大部分縣（區(qū)）的局域空間自相關(guān)沒有通過顯著性檢驗（P=0.05），具體特點如下。

圖8 2000—2018 年陜西省PM2.5污染局域空間自相關(guān)分析

研究時段內(nèi)，陜西省PM2.5污染的空間集聚性在區(qū)域分布上發(fā)生較大變化，絕大多數(shù)縣（區(qū)）為“高-高”類型集聚和“低-低”類型集聚，表明陜西省PM2.5污染具有顯著的空間集聚性特征，趨同趨勢明顯，兩極分化較嚴(yán)重。

“高-高”類型即PM2.5年均濃度高值區(qū)表現(xiàn)出明顯的收縮態(tài)勢。具體表現(xiàn)為“高-高”類型在2000 年集中分布在關(guān)中和陜南的大部分縣（區(qū)），而2000 年之后，該類型所含縣（區(qū)）個數(shù)大幅減少，且主要集中在關(guān)中所轄部分縣（區(qū)）；這充分說明2000 年之后，關(guān)中地區(qū)作為陜西省經(jīng)濟發(fā)展的核心區(qū)域，工業(yè)發(fā)展迅速，城市化進程加快，污染物排放總量處于較高水平，加之各縣（區(qū)）間較強的空間關(guān)聯(lián)效應(yīng)，極易形成PM2.5污染熱點區(qū)。

“低-低”類型即PM2.5年均濃度低值區(qū)亦表現(xiàn)出明顯的收縮態(tài)勢。具體為“低-低”類型在2000 年主要集中在陜北的絕大部分縣（區(qū)），關(guān)中北部僅有零星分布；2000 年之后，類似“高-高”類型，“低-低”類型所含縣（區(qū)）個數(shù)亦大幅減少且集中分布在陜北中西部所轄（縣）區(qū)，陜南僅在個別年份有零星分布（嵐皋縣、鎮(zhèn)平縣、平利縣）。說明陜北中西部縣（區(qū)）和陜南部分縣（區(qū)）經(jīng)濟發(fā)展相對落后，污染物排放總量處于較低水平，同時各縣（區(qū)）經(jīng)濟一體化水平低，空間關(guān)聯(lián)和相互依懶性較弱，加之自然環(huán)境較強的稀釋和凈化能力，使其成為PM2.5污染冷點區(qū)。然而，“低-低”類型所含縣（區(qū)）個數(shù)大幅縮減的現(xiàn)象在一定程度上揭示陜北部分縣（區(qū)）經(jīng)濟發(fā)展有所好轉(zhuǎn)，PM2.5污染冷點區(qū)由“顯著”向“不顯著”轉(zhuǎn)變。

研究時段內(nèi)，關(guān)中西部和北部、陜北東北部和東部等地區(qū)以及陜南大部分縣（區(qū)）的PM2.5污染都未呈現(xiàn)顯著的局域空間自相關(guān)性，同時沒有出現(xiàn)“高-低”空間集聚類型。

3 小結(jié)與討論

3.1 小結(jié)

2000—2018 年，陜西省PM2.5濃度年均值經(jīng)歷了前期小幅波動下降、中期急劇上升、后期大幅波動下降的倒“N 型”波動變化過程，2011 年是 PM2.5濃度年均值波動變化的重要“拐點”，2012—2018 年均PM2.5濃度顯著降低，污染得到較大程度的抑制，空氣質(zhì)量持續(xù)改善。

在PM2.5濃度區(qū)間變化趨勢上，陜西省PM2.5濃度年均值低于一級濃度限值（15 μg/m3）的低污染縣（區(qū)）占比較少且變化不穩(wěn)定，高于一級濃度限值（15 μg/m3）但低于二級濃度限值（35 μg/m3）的縣（區(qū)）比例有所增加，增幅為0.73%/年，高于35 μg/m3和高于70 μg/m3的高污染縣（區(qū)）比例在持續(xù)減少，反映了陜西省大多數(shù)區(qū)（縣）未來的PM2.5污染將逐步控制在二級濃度限值以下，空氣質(zhì)量持續(xù)好轉(zhuǎn)。

陜西省PM2.5濃度年均值在空間分布上具有明顯的區(qū)域分異。PM2.5濃度15 μg/m3的區(qū)域零星分布在陜北、關(guān)中和陜南；介于15～35 μg/m3的區(qū)域主要集中在陜北榆林、延安2 市所轄的大部分縣（區(qū)）及陜南3 市所轄的大部分縣（區(qū)）；35～70 μg/m3的區(qū)域在2000 年以陜南和關(guān)中的絕大多數(shù)縣（區(qū)）為主，2000 年之后則以關(guān)中地區(qū)的縣（區(qū)）為主；超過70 μg/m3的縣（區(qū)）分布亦以2000 年為界，2000 年之后高污染縣（區(qū)）有所縮減，主要出現(xiàn)在關(guān)中西安、咸陽、渭南3 市所轄部分縣（區(qū)）。

陜西省PM2.5濃度年均值在2000—2005 年、2005—2010 年、2010—2015 年、2015—2018 年 4 個階段有8 種“升（Rise）—降（Decline）”時序演化類型，其中“D-R-D-D”類型的縣（區(qū)）占絕大多數(shù)（59.81%），其次為“D-R-D-R”類型（13.08%）和“D-D-D-D”類型（12.15%），而“D-D-D-R“”R-R-D-R“”R-D-D-R”“R-D-D-D”4 種變化類型的縣（區(qū)）占比相對較少。

重心分析表明，陜西省PM2.5平均污染重心、高污染重心和低污染重心都出現(xiàn)西南向東北方向移動軌跡，且平均污染重心和高污染重心在研究時段末期基本一致，而低污染重心則位于二者重心的東北方向，充分說明了陜西省PM2.5污染大致呈現(xiàn)關(guān)中污染突出且西高東低、陜北和陜南污染較輕且相對均衡的空間格局與趨勢。

陜西省PM2.5濃度年平均值在空間上表現(xiàn)出正的空間自相關(guān)，空間集聚性總體呈現(xiàn)先降后平再升的時間演化趨勢。在空間分布上，絕大多數(shù)縣（區(qū)）為“高-高”類型集聚和“低-低”類型集聚，表明陜西省PM2.5污染具有顯著的空間集聚性特征，趨同趨勢明顯，兩極分化較嚴(yán)重；“高-高”類型和“低-低”類型均表現(xiàn)出明顯的收縮態(tài)勢。

3.2 討論

PM2.5污染是危害人類健康的重要因素，對區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的阻礙作用日益凸顯，因此，科學(xué)識別PM2.5濃度的時空分布及其演化規(guī)律，對提高區(qū)域環(huán)境污染與治理水平、改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、實現(xiàn)綠色發(fā)展具有重要作用。基于2000—2018 年陜西省縣域PM2.5濃度數(shù)據(jù)，對其時空演化規(guī)律及空間異質(zhì)性進行了系統(tǒng)研究，研究結(jié)果為陜西省進一步調(diào)整經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化能源利用結(jié)構(gòu)、規(guī)避健康風(fēng)險以及推進跨區(qū)域大氣污染預(yù)報預(yù)警及協(xié)同治理提供參考依據(jù)。然而，由于PM2.5來源廣泛，受自然（地形、氣候等）和人為（工業(yè)污染、秸稈焚燒、汽車尾氣等）多重因素的綜合影響，形成演化機理錯綜復(fù)雜，那么明確其來源、揭示其主導(dǎo)驅(qū)動因素是實現(xiàn)PM2.5污染精準(zhǔn)治理的關(guān)鍵。當(dāng)前，中國經(jīng)濟發(fā)展正處于調(diào)結(jié)構(gòu)、穩(wěn)增長與綠色發(fā)展的關(guān)鍵轉(zhuǎn)型期［1］，陜西省作為中國西部經(jīng)濟發(fā)展的核心，推進綠色發(fā)展、建設(shè)生態(tài)陜西是助力美麗中國的首要任務(wù)，扎實開展PM2.5污染來源解析、準(zhǔn)確識別驅(qū)動因素、探索區(qū)域聯(lián)動治理機制是陜西省大氣污染防治的重要科學(xué)問題，亦是未來學(xué)術(shù)研究的重點領(lǐng)域。