京津冀空气质量状况研究

乔建刚，李士宣，王英

(1.河北工业大学 土木与交通学院，天津 300401；2.天津铁道职业技术学院，天津 300401)

许多研究表明，随着大气中的气溶胶浓度的升高，某些疾病的发病率也逐渐提高[1-4]。空气温度的梯度作用，为微颗粒物的扩散提供了动力，扩大了其影响范围，影响空气质量[5]。目前，评价空气质量状况的污染物种类定为PM2.5、PM10、CO、NO2、O3和SO2六项，其常用的评价方法为标准对照法，缺点是只考虑了首要污染物的“贡献度”，而忽略了其他污染物的重要性，不能全面反映空气污染程度。本文采用了相对客观、全面的权重综合指数法，评价了以京津冀地区为代表的多元互补体系城市的空气质量状况，为治理空气污染、优化环境提供准确的着力点。

1 权重综合指数分析

影响空气质量状况的污染物种类为PM2.5、PM10、CO、NO2、O3和SO2六项。根据每一项监测的污染物的浓度计算其指数，见公式(1)。

(1)

其中，Ii为第i项污染物指数；Ci为第i项污染物的(日)月平均浓度最大值；ci为第i项污染物日(月)平均浓度值；Si为第i项污染物的评价标准，参考环境空气质量标准。

根据计算的每一项污染物指数，确定其权重，最后得到权重综合污染指数。计算过程见公式(2)～(4)。

(2)

其中，Qi为第i项污染物的所占权重。

对计算单项污染物权重过大及过小值进行赋值修正，假设s为0≤Qi<0.05的个数，且0≤s

且：

(4)

其中，Pi为第i项污染物指数修正权重；I为空气污染权重综合指数。

由计算得到的空气污染权重综合指数对比见 表1，确定空气污染程度。

表1 环境空气污染程度分级标准Table 1 Standard for classification of ambientair pollution levels

2 京津冀空气质量状况分析

以北京、天津以及河北邯郸地区为例，根据中国空气质量在线监测分析平台，得到3个地区2016年～2018年的空气质量状况数据。

2.1 单项污染物权重计算

经过数据处理，分别得到北京、天津以及邯郸的空气污染权重综合指数，结果见图1。

图1 京津冀2016年～2018年单项污染物对空气质量影响评价Fig.1 Impact of single pollutant on air quality in Beijing，Tianjin and Hebei from 2016 to 2018a.北京；b.天津；c.邯郸

由图1可知，在各项污染物中，PM2.5对空气质量的影响最为严重，在每年的11月份左右所占权重最大，也是雾霾相对严重时期，所以呼吸易感染人群应尽量减少在此期间出行，做好防范措施。其次为PM10、NO2、O3、SO2和CO。其中变化趋势最为明显的为O3，在每年的6～8月影响达到峰值。邯郸城市的PM10和SO2对空气质量的影响度明显高于北京和天津。

当PM微颗粒的影响最低时，O3的影响度会达到最高，从这可以看出，当治理空气，使得空气中PM微颗粒浓度变小时，空气能见度也就会升高，伴随而来的就是O3的影响加重。所以，治理空气污染不光要从PM2.5、PM10着手，还要加大O3和NO2的治理力度。

2.2 京津冀空气污染程度比较

根据计算得出的综合污染指数并结合表1，京津冀2016年～2018年空气污染程度见图2。

由图2可知，邯郸地区空气污染严重时段主要集中在11月～次年2月份，近3年之间的空气质量状况并未改善；而北京和天津地区2017年～2018年的空气质量状况相对于2016年有明显的改善，全年可以保持在中度污染。

图2 京津冀2016年～2018年空气污染程度对比Fig.2 The comparison of air pollution in Beijing，Tianjin and Hebei from 2016 to 2018a.2016年；b.2017年；c.2018年

根据Chung等[6]提出的观点，投入可以带来期望产出和非期望产出，并且非期望产出总是伴随着期望产出，若想要零污染，也就只能不生产。当期望产出不再增加，非期望产出不再减少时，即达到生产前沿面。据国家和地方统计局相关数据，北京2016年和2017年国内生产总值分别为25 669.13亿元、28 014.94亿元，增长9.1%；天津2016年和2017年国内生产总值分别为17 885.39亿元、18 549.19亿元，增长3.7%；邯郸2016年和2017年全市生产总值分别为3 361.1亿元、3 666.3亿元，增长9.1%。以GDP增长率作为期望产出，空气污染作为非期望产出，可以看出在一定投入下，北京更接近生产前沿面，天津和邯郸接近生产前沿面还有很大空间。

3 结论

通过使用权重综合指数方法，确定2016年～2018年京津冀地区，污染物对空气污染的“贡献度”大小依次为PM2.5>PM10>NO2>O3>SO2>CO，且首要污染物PM2.5对环境的影响峰值处于每年11月份左右。在各项污染物中，对环境影响的变化趋势最为明显的为O3，影响峰值处于每年的6月～8月份之间。从这3年的空气污染程度变化可知，北京和天津的空气质量状况均有明显的改善，邯郸地区则未有改善，空气质量状况相对较差。但总体都在向生产前沿面靠近。