中国省域空间集聚结构对霾污染的影响——基于2000~2013年面板数据的经验证据

分析了省域空间集聚结构对霾污染的影响效应及渠道机制,以PM2.5年度均值作为衡量霾污染的指标,利用城市夜间灯光数据构建了表征中国省域空间集聚结构的首位城市发展指数、城市规模等级结构扁平化指数与省域多中心指数.基于静态面板数据模型、工具变量方法和中介效应模型进行实证检验.结果表明：当前首位城市发展加剧了省域霾污染;省域城市规模等级结构扁平化也并不能有效改善霾污染;而省域多中心对霾污染具有促降效应;能源利用效率是省域空间集聚结构影响霾污染的重要渠道之一.基于此,本文建议需稳步实施省域多中心发展战略,建构多中心的大气环境治理结构与治理机制.     

中国区域能源效率对霾污染的空间效应——基于空间杜宾模型的实证分析

以中国29个省市自治区为研究对象，并以2001~2015年PM_2.5年度均值作为衡量霾污染的指标，构建了全要素能源效率对中国霾污染影响的空间杜宾模型.研究表明：中国绝大部分省市的霾污染演变趋势具有倒"U"的特点，这说明中国的霾污染在2001~2015年间经历了先上升后下降的总体变化趋势；无论是采用地理相邻权重还是经济权重，中国省际间的霾污染均存在显著空间集聚效应，这揭示霾污染的治理与控制需要地区间建立恰当的合作机制，避免出现"损人利己"现象；在对一系列经济社会因素控制的基础上，全要素能源效率对霾污染存在显著的负向影响并且具有显著的空间溢出效应，这表明全要素能源效率的提高不仅会显著降低本地区的霾污染水平，还将对周边地区的霾污染产生显著的负向影响；分解方程结果显示，技术进步和技术效率对霾污染的负向效应显著，并且技术进步的直接效应大于技术效率，但两者的间接效应均显著大于直接效应，这揭示了技术扩散对霾污染具有重要的潜在促降效应.因此，在治理霾污染的过程中，要通过不断优化能源结构和开发新能源技术以发挥全要素能源效率的减霾效果，以及通过地区间的交流与合作发挥技术扩散效应在霾污染治理中的作用.     

空间溢出视角下中国污染密集型产业集聚的环境效应

本研究在着力改善生态环境和调整产业空间布局的背景下,着眼于国民经济行业中高能耗、高污染的污染密集型产业,基于2000—2015年中国30个省区的面板数据,在污染密集型产业识别的基础上,考察了污染密集型产业集聚和环境污染的空间特征,构建了空间面板杜宾模型,并从空间溢出视角,探讨了污染密集型产业集聚的环境效应.研究发现:①污染密集型产业集聚和环境污染均具有显著的空间正相关性;②污染密集型产业集聚和环境污染之间存在显著的倒"U"型曲线关系,对于产业集聚水平较高的山西、宁夏和内蒙古,有望通过空间溢出效应和政策干预发挥减排效应,其他省区集聚水平的提高将会加剧环境污染;③经济发展水平和外商直接投资与环境污染之间均具有显著的正相关关系,而技术创新能力的提高能显著降低污染水平.     

西安一次霾重污染过程大气环境特征及气象条件影响分析

利用西安区域8个气象站点的气象观测资料及西安市13个环境质量监测站点的空气污染物浓度监测资料,对2013年12月16—25日西安地区一次长时间重污染霾天气过程的污染特征及成因进行了分析.结果表明此次霾重污染天气过程主要是一次在不利气象条件下形成的高浓度颗粒物污染事件,其中有54.6%的霾属于干霾,其余属于湿霾.气压场偏弱,气压梯度力小,风速小,弱冷空气形成的下冷上暖的稳定性层结等天气形势有利于霾重污染的形成与维持;弱的降温与相对湿度增大叠加,有利于气溶胶吸湿增长而加重霾的强度.关中盆地特有的喇叭口地形通风不畅,造成外来输送与当地排放的大量污染物堆积,为此次长时间霾发生提供了增强条件.低的混合层厚度抑制了垂直方向上的对流输送,严重削弱了大气垂直扩散能力,造成了大气中各类污染物浓度的大量积聚,是造成此次霾重污染过程的重要原因之一.城市污染加重热岛效应、热岛效应反过来通过热岛环流改变城市污染物传播扩散规律并加重污染,二者相互作用、互为增强条件.     

近50年华中地区霾污染的特征

基于1962~2011年霾日观测资料,使用线性回归、聚类分析及相关分析等统计方法分析了近50年华中地区霾污染的时空变化特征及其成因.结果表明,华中地区的霾高发中心位于河南中北部、湖北中西部和湖南中部人口集中的气溶胶浓度高值区,其中霾日数最多的站点为河南新乡,年均达到79.1d.霾的季节性变化表现为冬季霾日数最多,夏季最少,霾污染是典型的冬季大气环境事件.但随着近年春夏秋三季霾日的增加,华中地区霾污染的季节性差异减小.城市地区是华中霾污染严重的区域.近50年污染地区霾发生频率增多,而相对清洁地区霾污染发生频率减少.华中地区大气环境呈现出两极分化的变化特征.近50年来华中地区霾日增加受人为污染物排放加强和东亚季风减弱的共同影响.     

冷空气过程对江苏持续性霾的影响研究

利用地面气象观测资料、PM_(2.5)浓度监测资料和数值模式产品对2016年12月14—24日江苏遭遇的一次长时间霾天气过程进行分析.研究结果表明:过程期间有两次冷空气南下影响江苏省,两次冷空气均带来大风和降水,有效地清除了前期污染物,但随后全省PM_(2.5)浓度开始升高.第一次冷空气强度强于第二次,造成的污染也较重.WRF-Chem模式对本次过程的气象场和PM_(2.5)浓度模拟均较好,模拟观测相关系数分别达到0.52~0.99和0.40.模式能够较好地模拟出污染物的输送过程和时空分布.与第二次冷空气过程相比,第一次冷空气过程存在明显的污染物自北向南输送过程,100~500 m高空持续偏北气流(第2次过程为西北-偏西气流),期间全省平均边界层高度(PBLH)只有260 m(低于第2次过程的500 m),不利于污染物垂直扩散,造成地面浓度较高.利用HYSPLIT-4模式追踪了两次过程中淮安、泰州、无锡三站上空100 m处大气48 h后向轨迹,发现第一次过程中污染物来自山东中西部,第二次来自西部内陆地区.     

产业集聚与江西省区域空间格局的演变

利用1998-2015年的时间序列数据,依据施坚雅(G. William Skinner)、弗里德曼(John Friedman)、克鲁格曼(Paul Krugman)的中心——外围理论,采用泰尔(Theil)系数测度了江西中心地区和外围地区的区域差异,发现江西省区域经济发展的总体差异在不断扩大,江西区域经济的中心——外围结构正在形成,而产业集聚水平的提升促进了这种结构的形成。目前江西区域空间结构正处在向以城市群、都市圈为主导转型,因此要全力支持大南昌都市圈发展,进而带动江西区域经济协调发展。     

新建铅蓄电池集聚区对周边土壤环境的影响:基于重金属空间特征

为探明浙北某乡镇经提升改造后一新建铅蓄电池集聚区运行7a后是否对周边土壤环境存在影响,采集该铅蓄电池集聚区周边表层土壤(0～20 cm) 76份,测定了土壤中汞(Hg)、砷(As)、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、镍(Ni)和铬(Cr)这8种重金属含量,并基于集聚区内、距集聚区边界50、450和850 m的空间距离,采用单因子指数法、内梅罗综合污染指数法及潜在生态风险指数法对土壤环境质量进行了评价,然后利用地统计方法分析了重金属空间分布特征,并结合相关性分析确定了对土壤环境造成影响的重金属的来源.结果表明,与当地平均背景值相比,8种重金属元素中Hg、Zn和Pb在所有空间尺度下的平均含量均高于其对应背景值,对Cd而言,除集聚区内,其余空间尺度下的Cd平均含量均大于其背景值,As只有距边界50m处的平均含量大于其背景值,而其他元素在所有空间距离下的平均含量均低于其对应背景值,其中Hg和Cd存在高度空间变异,而其他元素含量空间变异不明显,说明区域活动的影响主要集中在Hg和Cd上,且两者的含量随集聚区距离外延而增加.出现超出农用地土壤污染风险筛选值点位的元素主要为Hg和Cd,其主要分布在集聚区外450 m和850 m处,其中Hg在对应距离下超出风险筛选值的点位占33. 33%和38. 89%,Cd分别占27. 78%和55. 56%,且两者的空间分布特征与其含量一致,而其他元素中仅有Zn和Pb存在零星点位超出风险筛选值,且总体上无明显空间特征.由8种重金属元素对土壤的综合污染风险分析可知,Cd是造成土壤综合污染风险的主要来源,由于其贡献使850 m处土壤处于警戒状态(贡献率为36. 73%).土壤的生态风险主要出现在集聚区外450 m和850 m处,处于中等生态风险水平,其中生态风险主要来自Hg和Cd,Hg在对应距离下的贡献率分别为46. 30%和39. 37%,Cd分别为38. 98%和49. 30%,说明区域活动使Hg和Cd成为影响研究区土壤质量的主要元素.经地统计和多元统计分析表明,Hg和Cd含量呈现出在当地主风向(东北-西南)轴上由集聚区外围向内扩散的特征,且两者的主要来源为集聚区外围企业的燃煤活动.因此,新建的铅蓄电池集聚区运行7a后并未对集聚区及周边土壤重金属的集聚造成明显影响.     

黄河流域水污染排放特征及污染集聚格局分析

掌握污染源排放特征及其空间差异,是在流域尺度提升水污染治理水平的重要基础.该研究分别从污染源的活动水平（简称“活动水平”）、污染物产生、污染物去除和污染物排放4个方面选取了28个指标,对黄河流域60个市州主要水污染物排放特征开展了现状评价和聚类分析.采用污染分布的地理集中度指数表征各市州污染集聚格局,并利用空间分析模型Global Moran's I和G_i*指数判断污染排放的空间集聚趋势与冷热点地区.结果表明:按照水污染排放特征的差异,黄河流域不同地区在水污染格局上可划分为高排放强度区、高排放绩效区、污染集聚区和低排放绩效区;水污染物排放与经济发展格局分布一致,上游、中游到下游地区呈现明显的阶梯型分布,上游地区单位水资源利用效率和排放绩效低,下游地区区域性污染集聚效应明显;山西省、河南省和山东省沿黄城市在空间上表现为区域性连片污染集聚,集中分布在晋中城市群和中原城市群.针对当前黄河流域水污染排放特征和空间集聚格局,建议制定统一的生态环境保护与治理策略,加强中下游城市群的污染协同控制.      

霾污染环境大气能见度参数化方案的改进

霾污染是高浓度大气气溶胶造成低能见度的大气现象,为了完善目前空气质量模式的大气能见度参数化方案,以准确地预报霾污染过程的能见度变化,基于已有的大气总消光系数与大气能见度的关系,依据Mie理论和大气分子的消光特性,计算颗粒物和NO₂的消光系数,提出一种改进的大气能见度参数化方案.为了验证这一改进的参数化方案的大气能见度预报性能,①利用空气质量模式WRF-Chem3.7模拟2013年12月南京地区两次霾污染个例,并且与实际观测数据对比,证实其能够准确地模拟大气颗粒物和NO₂的浓度变化;②利用模拟的大气颗粒物和NO₂的浓度数据,分别采用改进的能见度参数化方案及已有的IMPROVE方案和CHEN的能见度参数化等3个方案,计算两次霾污染个例的大气能见度变化;③与观测能见度比较,评估3个能见度参数化方案的模拟准确性。评估表明,改进的参数化方案模拟的两个霾污染个例能见度的平均标准化偏差和平均偏差分别为17.19%、3.18%和517、173 m,并且和观测能见度的相关系数分别提高到0.76、0.87,其能见度模拟的准确性优于其它两种已有的参数化方案,并在不同相对湿度（RH）和能见度范围内改进的参数化方案模拟的标准化平均误差均小于其它两种参数化方案,其中,在RH < 80%和能见度≥ 1 km范围内标准化平均误差均低于50%.研究显示,改进的大气能见度参数化方案能够有效地提高空气质量模式的霾污染环境大气能见度的预报准确性.      

基于节点重要性评价的京津冀雾霾污染网络研究

近几年来,雾霾污染已经发展成为一个区域性的环境问题.区域内城市间雾霾污染的相关性错综复杂,呈现出复杂网络的结构形态.从整个雾霾污染大网络中去除一些联系不紧密、重要性不高的城市节点,进而找出真正发挥关键作用的核心子网络,对于整个区域的联防联控都有着重要的现实意义.本文将京津冀地区13个城市作为节点,选取2013年10月28日至2017年10月17日,共1488 d内每个城市的日均PM_(2.5)浓度数据作为样本.首先,根据城市间PM_(2.5)日均浓度的相关系数作为是否连边的判别标准,并由相关系数与城市间距离的比值构造出边的权重,通过连边状况去除了张家口这个孤立节点.其次,通过计算节点的加权集群系数、网络效率与脆弱性和采用基于度和集群系数的节点重要性综合评价方法对节点的重要性进行评价.接着,综合3种节点重要性评价方法得到节点重要性排名,由高到低分别是保定、唐山、廊坊、石家庄、天津、北京、沧州、衡水、邢台、秦皇岛、邯郸、承德.并根据节点重要性评价结果,从整个京津冀区域的大网络中提取出联系最为紧密、相关性最强的一个雾霾污染子网络.最后,文章结合京津冀地区雾霾污染子网络的结构特点与现有大气污染防治的政策法规,提出了促进区域内雾霾污染防治一体化的3点建议.     

基于细微粒子污染的灰霾判定方法的研究

本文从细微粒子污染导致灰霾形成的角度出发,首先开展了灰霾监测实验,并对实验数据进行频数和描述性分析,研究了以PM10为主的细微粒子污染与灰霾的影响关系。确定了以PM10日平均浓度为灰霾目的判定依据,并根据中国大陆PM10污染指数的分级标准建立了灰霾等级指数,从而形成了一套根据PM10日平均浓度来确定不同等级的灰霾发生概率的方法,为灰霾预测及灰霾治理提供一定的理论依据。     

中国雾霾污染的社会经济影响因素——基于空间面板数据EBA模型实证研究

依据环境经济学理论,运用空间极限边界分析模型,采用中国2003—2013年30个省际面板数据,从经济、人口、政策三方面入手,遴选尽可能多的社会经济变量,探究中国雾霾污染的空间相关性及其影响因素.结果显示中国雾霾污染具有空间溢出效应且京津冀、长三角及中东部部分地区出现高-高集聚现象.产业结构、能源消费结构、城市建筑施工、人口规模以及汽车保有量对雾霾污染具有抗干扰性的"稳健性"影响.最后依据实证结论提出了一些政策建议,如进行雾霾区域联合防治,转变经济发展方式,清洁高效使用煤炭,合理布局城市人口等.这些建议为政府制定治理雾霾政策提供决策依据和参考.     

京津冀地区雾霾污染生态补偿标准研究

以京津冀地区雾霾污染作为研究对象,采用京津冀地区2006—2015年雾霾污染的空间面板数据,引入大气污染物减排成本模型,比较了京津冀各地区雾霾污染治理成本高低;继而基于机会成本法,核算了京津冀地区雾霾污染生态补偿标准.结果表明:河北省雾霾治理成本显著低于北京市和天津市,由河北省承担更多的雾霾污染治理任务,能使京津冀地区雾霾污染治理成本达到最小化;在京津冀地区联合治理雾霾污染过程中,河北省因限制工业增长对其经济发展带来负面影响,因此,北京市和天津市应给予河北省相应的生态补偿.最后依据研究结论提出完善区域联防联控机制的政策建议,如成立跨区域联合治理机构,健全雾霾污染生态补偿立法,设立雾霾污染生态补偿专项基金等,以此来促进京津冀地区雾霾污染生态补偿方案顺利实施.     

基于精细观测资料的深圳不同季节霾及其污染特征分析

利用2010~2013年逐时霾、能见度和空气质量监测数据,分析了深圳霾天气的变化特征、霾与空气质量和气象条件的关系.结果表明:深圳市霾日数总体呈现增多增强趋势,2009年开始明显下降;霾日数呈“V”型月变化:即秋冬季多、春夏季少,秋冬季多发持续时间长、影响严重的霾过程,春夏季多发持续时间短的霾过程; 霾常伴有污染发生(35%),污染以轻度污染为主;霾时首要污染物PM2.5最多、其次O3,这说明PM2.5是造成深圳霾的主因,且深圳光化学污染严重. 霾时PM2.5、PM10 和O3季节变化明显,冬春季首要污染物以PM2.5为主(75%以上),夏秋季O3和PM2.5为主;分析还发现,风、相对湿度与霾密切相关,风速越弱,湿度越大, 越利于霾出现和发展.约80%的中重度霾出现在风速<2m/s,相对湿度70%~90%的情况下.     

吉林市城区土地利用对地下水污染空间分布的影响

利用吉林市城区91眼监测井2013年的地下水水质监测数据,采用改进内梅罗污染指数法求取地下水污染指数,同时考虑第二松花江两岸地下水污染的非连续性,采用Kriging方法进行分区插值,然后叠加融合得出城区地下水污染指数空间分布图.结合吉林市城区土地利用类型,采用CM模型和SLM模型提取监测井不同半径范围内的土地利用类型,利用多元回归分析方法确定监测井最可能受污染的范围,最后利用Kendall 秩次相关检验法和回归分析方法分析城区土地利用类型对地下水污染空间分布的影响.研究结果表明,吉林市城区地下水污染呈现出明显的空间分布特征;城区地下水受到不同程度的污染,其中江北片区和中心片区较为严重;在考虑地下水流动的情况下,监测井最可能受污染的范围为沿地下水流向方向500m;吉林市城区土地利用类型对地下水污染空间分布有较大影响,其中传统工业用地、居民和商业用地、城市交通设施用地为主要因素,其Kendall 秩次相关检验τ值分别为0.248、0.174、0.143;在各研究片区,该3种土地利用类型和地下水污染空间分布也存在较好的相关性.