关于太原雾霾的影响因子研究

张震

【摘要】随着我国经济的快速发展，经济发展与环境保护的矛盾日益突出，雾霾是我国目前最突出的环境问题之一。雾霾实际是属于雾与霾的混合物，雾是自然环境中的水蒸气遇冷凝结产生，但霾则是空气中的灰尘、硝酸、盐酸等颗粒物，2013年，我国首次将雾霾纳入自然灾害通报中，同时各省市将PM2.5纳入天气预报。太原是山西的省会，而山西以煤矿产业为主，太原的雾霾形势十分严峻，本文将深入研究太原以及周边地区2000年至2014年的天气雾霾情况，探究天气、湿度、气温对雾霾的影响，并分析太原雾霾的影响因子，根据实际问题提出改进措施，为太原雾霾防治工作提供参考。

【关键词】太原；雾霾；Kendall-tau方法；防治；对策

根据2013年的雾霾统计情况，仅十月份太原就出现三次雾霾，且雾霾时间持续四天以上。2014年，太原通过了针对雾霾天气的“五大工程”，2014年上半年，太原空气质量持续改善，已经退出空气质量倒数15位，且市区空气达标天数超过90天。2015年，太原空气质量环境出现反弹，1月初，雾霾重新笼罩太原，PM2.5指数一度超过200，10月份，太原市区雾霾持续25天。从上述数据可以看出，太原的雾霾治理形势依旧十分严峻，且雾霾治理工作容易出现反弹，下面将结合太原以及周边地区2000年至2014年的雾霾天气统计数据，分析太原雾霾的影响因子，并根据实际情况提出改进措施。

1、资料与方法

1.1数据资料

本文选取了2000年至2014年期间的太原气象数据作为研究对象，通过线性回归与Kendall-tau模型进行数据处理，为了保证数据可靠性，本文选取的资料均来源于山西气象信息中心。数据涵盖了主要的气象信息，包括逐日天气现象、平均气温、相对湿度、能见度等，根据王咏梅等人的研究资料，数据时间过长会影响结果的准确性，因此，本次研究主要针对最近15年间的气象数据。根据中国气象局对雾霾天气的定义，《地面气象观测规范》将雾霾天气分为轻雾、雾、霾、烟幕，以上气象均为颗粒物悬浮与近地面造成的视程障碍现象。目前，我国针对空气环境的检测标准主要以《环境空气质量标准》为主，该规定涉及的污染物主要包括六项，分别为SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO等。

1.2气象判定标准

其中针对雾霾的检测项目主要为SO2、NO2、PM2.5，但以上三个项目仅仅规范了颗粒物的成分与含量，无法客观评价空气能见度，雾霾能见度的检测仍然依赖观测人员的判别，其中轻雾与雾的区分难度最大。为了有效解决雾霾天气程度的区分问题，本文初步建立了雾与霾的区分模型，通过相对湿度界定雾与霾，当相对湿度超过90%时，可以判定为雾，低于90%判定为霾。除此之外，将能见度的概念纳入模型中，首先排除雪、浮尘、扬沙造成的视觉障碍现象，能见度超过1km，低于10km，相对湿度大于90%，可以判定为轻雾，能见度不超过1km，相对湿度大于90%，判定为雾，能见度低于10km，相对湿度不超过90%，判定为霾。

1.3数据处理方案

本次研究主要采用了Kendall-tau方案对雾霾天数进行趋势分析，同时对所有数据进行非参数显著性检验。该方案以时间为检测序列，具体检测模型如下：

将数据带入模型中，对气象数据进行非线性处理，其中，x表示雾霾天气要素，t表示时间，本次实验处理的数据显著水平为α=0.01，如果，可以判定为趋势显著。

2、结果分析与预测

2.1雾霾月际分析

通过模型数据分析可以得出2000年至2014年15年间太原雾霾月际变化情况。主要结论如下：（1）2000年至2014年期间，太原全年各个月的轻雾天气明显多于雾、霾、烟幕天数，其中7月至11月的轻雾天气最多；（2）太原全年各种天气天数如下，烟幕天气天数最少，为15天，雾为8.6天，霾为36天，轻雾天气为67天；（3）各种天气的月际分布情况如下，所有雾霾天气现象均表现出明显季节变化趋势，轻雾天气峰值在8月份，雾天气峰值在10月份，轻雾天气与雾天气在7月份至12月份比较常见，霾天气峰值在12月份，烟幕天气峰值在1月份；（4）以上天气现象均受到相对湿度、气流、温度的影响。

2.2雾霾年际分析

通过模型数据分析可以得出2000年至2014年15年间太原雾霾年际变化情况。主要结论如下：（1）轻雾、雾、霾、烟幕等天气现象发生天数均呈现逐年增长的变化趋势，这与经济发展具有直接关系，经济发展带动了建筑设施建设，城市空间中的颗粒物越来越多，因此，上述天气逐年增加，其中，輕雾天气的年均上升速率为每年1.2天，雾天气的年均上升速率为每年0.06天，霾天气的年均上升速率为每年1.36天，烟幕天气的年均上升速率为每年0.3天，可以看出霾天气的增加速度最快；（2）2008年以后，太原雾霾天气出现连续波动，且雾霾天气年均天数上升趋势有所减缓。

3、太原雾霾影响因子研究

3.1厄尔尼诺因素

经过统计分析可以看出，太原地区2000年至2014年期间的雾霾形势十分严峻，年均雾霾天数超过100天，其中，2007年的雾霾现象最严重。根据吴成德等人的研究，华北地区的雾霾天气与 厄尔尼诺因素有直接关系，将本文研究结果与厄尔尼诺因素进行回归分析，研究结果表明，太原地区的雾霾现象与厄尔尼诺因素呈现较好的对应关系，根据厄尔尼诺评测体系，2003年、2006年以及2007年符合EINino定义标准。以上3年的雾霾天气峰值均在12月份，太原地区的雾霾天气主要集中在12月至1月份。厄尔尼诺的影响机制如下：北半球冬季时期，赤道太平洋中东部海水呈现异常偏暖，由于海气作用，在东南亚季风区会出现冬季风偏弱的情况，导致环流异常，直接影响了太原地区气候环境，导致太原地区空气循环阻滞，为雾霾天气提供了产生环境。

2.2全球变暖因素

全球变暖对太原地区雾霾影响较大，从结果数据可以看出，太原地区的雾霾天气主要发生在冬季，利用模型计算雾霾天气与冬季气温的关系，可以得出关系系数为0.6，因此，太原地区的雾霾天气与全球变暖具备正相关性，在一定范围内，太原地区冬季气温越高，雾霾天气天数就会越多。通过对15年期间的冬季气温与雾霾天气进行相关性分析，可以看出，2007年以前两者同时增加，2007年以后两者波动一致，冬季气温与雾霾天气表现出明显得相关性，以上结论说明冬季气温对雾霾天气的形成具有重要影响。

2.3社会活动因素

除了气候因素，人类社会活动也是雾霾天气形成的主要原因之一，下面重点分析太原以及周边地区的人类经济活动对雾霾天气的影响。太原乃至山西地区一直以煤矿工业为主，除此之外，燃煤排放、机动车尾气、秸秆燃烧以及建筑扬尘等，都是雾霾形成的重要原因。2007年以后，太原地区开始重点整治企业废气处理问题，雾霾天气得到明显改善，截至2014年，太原地区实现集中供暖2500万平方米，拆除供暖锅炉600台，直接减少燃煤消耗90万吨，市区燃煤减少60%以上，同时加强了周边农村供暖体系建设，减少农村燃煤消耗15万吨，拆除燃煤烟囱6000根以上。经过以上整改之后，太原周边雾霾明显减少。

4、太原雾霾防治对策

4.1企业废气处理

企业废气是造成雾霾天气的重要原因之一，太原地区冬季供暖需求巨大，且一直采用燃煤供暖形式，一方面燃煤质量不达标，企业废气处理不合格，另一方面市区分散供暖，造成巨大的能源浪费。因此，太原地区的雾霾防治工作应该结合本地区的工作实际，重点做好冬季雾霾防治工作，完善重度污染预报机制，细化各种应急预案，将市区各类燃煤锅炉纳入管理体系，拆除不达标的燃煤锅炉。除此之外，重点监控电力、冶金、水泥等重污染企业。

4.2建筑工地管理

提升城市管理水平，太原地区的建筑雾霾防治工作可以借鉴天津等地区的经验，实现责任细化，将责任划归各个一线单位，尤其明确开发区管委会责任，建立完善的“定责、履职、问责”机制，将市区以及周边的各个工地纳入管理范围，实现网格化管理体系，对不达标的工地下达整改文件，将建筑、道路扬尘控制在安全范围内。

4.3其他措施

其他措施包括机动车尾气管理、秸秆焚烧管理等。针对机动车尾气问题，可以效仿北京的管理方案，实现机动车辆限行，对达不到国家标准的机动车辆进行销毁，严查市区内机动车“冒黑烟”的现象。针对周边地区焚烧秸秆的情况，应该加强环保意识宣传，一方面对违法行为进行严格处理，另一方面为周边地区农户讲解秸秆焚烧的危害，同时加强秸秆回收工作，实现废物利用，降低秸秆焚烧对环境的影响。

5、总结

太原的雾霾治理形势十分严峻，且太原是山西地区雾霾的中心地带，从月份分布进行分析，11月份至2月份是霧霾的峰值阶段，8、9月份是雾霾的谷值阶段。近十年来，太原雾霾天数呈现逐年递增的趋势，年平均雾霾天数超过60天，影响太原天气的因素包括厄尔尼诺现象、气候变暖、机动车尾气、燃煤排放、土建扬尘等，其中人类社会活动是造成雾霾的主要原因，太原地区的雾霾治理措施包括燃煤控制、机动车限排等，希望本文的研究有利于太原地区雾霾治理工作的推进。

参考文献

[1]刘晓慧.长江三角洲地区霾的时空变化及其影响因子研究[D].南京信息工程大学，2014.

[2]王彦囡.城市雾霾的外部成因及对公众的影响分析[D].中国科学技术大学，2015.

[3]范娇.大气气溶胶光学厚度反演及其在雾霾检测中的应用[D].杭州电子科技大学，2015.