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典型事件对重点城市空气质量的影响
摘 要：分析了我国重点污染城市空气质量的时空分布特征,通过研究亚太经济合作组织（APEC）会议前后以及2011年、2012年和2014年除夕、初一两天空气质量情况,探讨了会议和节日期间环保政策对全国整体空气质量的影响.结果表明：春节期间燃放烟花爆竹虽然持续时间短但对空气质量造成了严重的影响；亚太经济合作组织会议前后出台的一些控制空气污染的暂时性政策并不会对空气质量改善起到很好的作用.
关键词：空气质量指数；空气污染指数；时空分布特征；典型事件；重点城市；环保政策
中图分类号：X51文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2017.12.068
随着我国改革开放的不断深入,生态环境问题成为重要的民生问题.随着霾天气的大范围出现,空气污染已成为我国最受关注的区域性环境问题,因此众多学者对城市空气质量问题展开了广泛的研究.近年来,我国关于城市空气污染的研究大体可以分为以下几个方面：一是空气污染指数时间序列变化特征及其影响因素分析,证实了城市空气污染指数（AirPollutionIndex,API）具有显著的季节变化和年际变化特征,空间分布呈现出从南向北、从沿海向内陆逐渐升高的趋势,影响因素包括地形地势、天气条件、人类活动和经济水平等[1-6].二是某些区域（个别研究包括了全国主要城市）空气污染指数的时空变化特征及主要影响因子,例如,许海超等[7]研究显示山东省空气质量状况存在明显的地域差异,东部沿海地区空气质量普遍较好,内陆城市污染相对严重,山东省空气质量指数（AirQualityIndex,AQI）变化具有明显的季节特征,呈现冬季污染较重、夏季污染较轻的季节特点；王俊等[8]研究表明安徽省各地市的GDP构成、人口结构对API起到基础性贡献,而6月小麦秸秆焚烧期及10月水稻、玉米秸秆混合焚烧期的典型事件造成PM10浓度急剧增加,对API起到推动作用；范庆亚等[9]研究表明上海市的空气污染状况在2006—2011年间得到改善,夏季的空气质量最好,春季最差,空间上存在城郊差异,郊区API指数低于市区.三是典型事件的发生对空气污染物浓度的影响,如春节期间烟花爆竹的燃放、奥运会和亚太经济合作组织（APEC）会议前后节能减排政策的推出都会对污染物浓度产生一定的影响[10-14].笔者将在众多学者研究的基础上,重点研究节日和会议对整体空气质量时空分布特征的影响,以期能为我国相关政策的设计和制定提供决策参考.
1研究材料与研究方法
1.1空气质量分级标准
空气污染指数（API）是把常规检测的几种空气污染物浓度简化成为单一的概念性指数值形式,并分级表示空气污染程度和空气质量状况,共划分为七档[15].空气质量指数（AQI）是定量描述空气质量状况的无量纲指数,共分为六级[16].AQI于2012年由中华人民共和国环境保护部发布并实施,AQI较API监测的污染物指标更多,评价结果更加客观.本文研究的时间跨度为2011—2015年,所以2012年之前监测的为API,2012年之后监测的为AQI.虽然API和AQI有所不同,但它们均将指数大于100时定义为空气污染,从一级优,二级良,轻度污染,四级中度污染,直至五级重度污染,六级严重污染,空气污染指数划分为0～50,51～100,101～150,151～200,201～300和大于300六档,对应于空气质量的6个级别.
1.2数据来源及处理方法
本文研究数据来源于中华人民共和国环境保护部网站,时间为2011年、2012年和2014年,选取全国重点监测城市的API,AQI数据进行分析.本文运用了ArcGIS软件的空间分析功能进行空间数据分析及可视化表达[17].空间数据可视化是有效传输与表达地理信息,挖掘空间数据之间内在联系,揭示地理现象内在规律的重要手段.它通过运用地图学、计算机图形学和图像处理技术,将地学信息的输入、处理、分析的结果采用符号、图形、图像并结合图表、文字、表格、动画等方式在屏幕上表示出来,具有动态性、交互性等典型特征.
2典型事件对空气质量的影响
2.1春节期间燃放烟花爆竹对空气质量的影响
春节是中华民族的传统节日,中国人历来就有在春节前后燃放烟花爆竹的习俗.近年来,随着空气质量的逐渐恶化,空气的自我净化能力严重下降,短时间大量集中燃放烟花爆竹使得大气中污染物浓度急剧上升,造成了严重的空气污染.本文利用ARCGIS软件空间分析功能,对比分析了2011年、2012年除夕和初一这两天不同城市的API值,以及2014年除夕和初一这两天不同城市的AQI值（作为对比的城市必须在两张分布图上都有）,见第70页图1.由图1分析可知,由于短时集中燃放烟花爆竹导致初一污染城市比除夕多.首先,由图1-a可以看出,2011年除夕（2月2日）API值大于100的城市有15个,污染率为25.7%,污染状况全部为轻度污染；2011年初一（2月3日）API值大于100的城市有39个,污染率为67.2%,其中,API值在101～150（即轻度污染）的城市有21个,API值在151～200（即中度污染）的城市有15个,API值在201～300（即重度污染）的城市有1个,API值大于300（即严重污染）的城市有2个,API值最大的鞍山市为445,而除夕那天鞍山市的API值仅为70,由此可以分析出污染城市数量急剧增加,污染程度逐步加深.其次,通过图1-ｂ对比分析可知,2012年除夕（1月22日）API值大于100的城市只有乌鲁木齐市１个,为121,污染率为1.5%,总体空气质量较好；而2012年初一（1月23日）API值大于100的城市有20个,污染率为30.8%,且API值在101～150的城市有19个,在151～200的城市有1个（乌鲁木齐市的API值为175）,其他城市API值都有明显上升,很明显是因为短时间集中燃放烟花爆竹造成了空气质量急剧恶化.最后,通过图1-c对比分析可知,2014年除夕（1月30日）AQI值大于100的城市有50个,污染率为69.4%,其中轻度污染城市有13个,中度污染城市有6个,重度污染城市有22个,严重污染城市有9个；而2014年初一（1月31日）AQI值大于100的城市有62个,污染率为86.1%,其中轻度污染城市有5个,中度污染城市有9个,重度污染城市有31个,严重污染城市有17个；所以不仅AQI值大于100的城市数量增加显著,而且AQI值也增加显著,污染相当严重,AQI值最大达到了500.通过以上对比分析可以看出,经过除夕当晚短时间集中燃放烟花爆竹,2011年、2012年初一当天API值全面升高,2014年初一当天AQI值全面增长.
2.2APEC会议前后空气质量状况分析
以北京APEC会议前后的监测数据为基础,运用EXCEL表格做出2014年10月25日—11月30日AQI变化曲线图（见第70页图2）,并对比分析2013年11月份、2014年11月份和2015年11月份的空气优良率（见第70页表1）.由图2可以看出,10月25日—11月10日AQI值从341下降到92,此时空气质量为优,说明北京及周边的减排政策是积极有效的.随着会议的结束,北京的空气质量并未急剧恶化,12日—14日空气质量甚至比会议当天更好,说明严格的减排政策的效果一直持续到11月18日,空气质量令人满意,此时可以称之为减排政策所带来的惯性.18日以后,随着减排政策的撤销,高能耗、高污染、高排放企业恢复生产,各种污染物短时急剧排放,AQI值迅速上升,从图2可以看出,除了11月22日AQI值为50,其余日子AQI值全都超过100,出现了持续污染天数高达11d的污染天气.由表1可以看出,2014年11月份空气质量优良天数是15d,优良率为50%,2013年11月份空气质量优良天数是17d,优良率为56.7%,2015年11月份空气质量优良天数是15d,优良率为50%.
3结论
本文从宏观角度分析了典型事件对整体空气质量时空分布规律的影响.通过对全国重点城市2011—2015年近5年空气污染指数和空气质量指数的分析,得出以下主要结论：典型事件的发生并不会影响全国空气质量的整体时空分布规律,仍然呈现出原来的时间分布规律和空间分布规律,但典型
事件的发生会短暂影响空气质量,如春节燃放烟花爆竹,短时内污染物集中排放使得空气质量急剧恶化,通过除夕、初一两天的空气质量指数对比以及ARCGIS软件的空间可视化功能得出初一当天全国大部城市都处在空气污染之中；又如北京APEC会议前后,从宏观上来分析,短暂的政策对控制空气质量没有多少效果,会议当年当月的优良天数甚至没有上年同期的多.因此,要治理好空气污染就必须杜绝其他不必要的污染,建立长期有效的管控和激励机制.
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（责任编辑尚晓春）
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