石家莊市大氣污染成因探析

張兵楊俊趙旭陽(yáng)孫中偉

（1石家莊學(xué)院資源與環(huán)境系 河北石家莊 050035 2石家莊市第十七中學(xué) 河北石家莊 050050)

石家莊市大氣污染成因探析

張兵1楊俊2趙旭陽(yáng)1孫中偉1

（1石家莊學(xué)院資源與環(huán)境系 河北石家莊 050035 2石家莊市第十七中學(xué) 河北石家莊 050050)

自2013年初以來(lái)，石家莊市的空氣質(zhì)量急轉(zhuǎn)直下，在年底環(huán)保部發(fā)布的年度空氣質(zhì)量排行榜上排名倒數(shù)第二，一年中空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良天數(shù)竟然只有43天，這宣告了石家莊市對(duì)大氣污染治理多年努力的失敗。經(jīng)過(guò)政府和社會(huì)各界的持續(xù)努力，2014年石家莊的空氣質(zhì)量雖有所好轉(zhuǎn)，但石家莊大氣污染依然很嚴(yán)重。持續(xù)、嚴(yán)重且頻繁出現(xiàn)的霧霾在人們心里已逐漸演化成了揮之不去的陰霾。本文通過(guò)對(duì)多組相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，探索了石家莊市霧霾天氣產(chǎn)生的深層次原因，旨在為石家莊市霧霾持續(xù)有效的治理提供有益的參考。

石家莊市；霧霾成因；能源結(jié)構(gòu)；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

1 引言

據(jù)石家莊環(huán)保局發(fā)布的信息，2012年石家莊空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良天數(shù)為322天，但是，2013年石家莊的空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良天數(shù)卻僅為43天，經(jīng)過(guò)政府和人民的共同努力，2014年，石家莊空氣質(zhì)量比上年有所好轉(zhuǎn)[1]，優(yōu)良天數(shù)達(dá)到了114天，比2013年增加了71天，重污染天數(shù)比上年減少51天，優(yōu)良率也達(dá)到了31.2%，但是，據(jù)環(huán)保部每年發(fā)布的京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角區(qū)域和直轄市、省會(huì)城市及計(jì)劃單列市共74個(gè)城市空氣質(zhì)量狀況數(shù)據(jù)顯示，2013年石家莊的空氣質(zhì)量排名為倒數(shù)第2位，2014年則為倒數(shù)3位，相較2013年上升了一個(gè)位次，但總的來(lái)說(shuō)石家莊市空氣質(zhì)量的較差的狀況沒(méi)有得到明顯的改善。如果將2013、2014年的石家莊市空氣質(zhì)量和2012年的相比，可以看出，在短短的時(shí)間內(nèi)，石家莊的空氣質(zhì)量表面上看發(fā)生了巨大的改變，客觀上，這是和2013年新實(shí)施的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目增加了，標(biāo)準(zhǔn)變嚴(yán)了有一定的關(guān)系，但其根本原因卻是深層次的。

2 石家莊市大氣污染的成因

2013年石家莊市政府委托“南開大學(xué)國(guó)家環(huán)境保護(hù)城市空氣顆粒物污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”對(duì)石家莊霧霾產(chǎn)生根源進(jìn)行解析[2]，解析的時(shí)間跨度為2013年2月至2014年4月。2014年8月石家莊市政府向社會(huì)公布了通過(guò)了國(guó)家環(huán)保部、中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院權(quán)威專家論證后的污染源解析結(jié)果，解析結(jié)果顯示：“石家莊市PM2.5的23%至30%來(lái)自區(qū)域污染傳輸，70%至77%來(lái)自本地污染。在本地來(lái)源中，燃煤（28.5%）、工業(yè)生產(chǎn)（25.2%）、揚(yáng)塵（22.5%）、機(jī)動(dòng)車（15.0%）成主因，其它生物質(zhì)燃燒、餐飲、農(nóng)業(yè)等占比8.8%；石家莊市PM10的10%至15%為外地輸入。本地來(lái)源中揚(yáng)塵（37.5%）、燃煤（25.0%）、工業(yè)生產(chǎn)（20.5%）占據(jù)前三位，機(jī)動(dòng)車為12.5%、其它生物質(zhì)燃燒、餐飲、農(nóng)業(yè)等占比4.5%。其中PM10造成的污染比較嚴(yán)重，2013年P(guān)M10作為該市空氣首要污染物達(dá)到200多天”，下面主要對(duì)石家莊市本地污染源中導(dǎo)致霧霾產(chǎn)生的主要原因進(jìn)行深入的分析，找出污染源產(chǎn)生的內(nèi)在原因。

2.1 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與能源結(jié)構(gòu)不合理

根據(jù)《國(guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類》（GB/T4754-2002）標(biāo)準(zhǔn)，通常主要將國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)劃分為三類，第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)，其中第一產(chǎn)業(yè)包括指農(nóng)、林、牧、漁業(yè)；第二產(chǎn)業(yè)包括指采礦業(yè)，制造業(yè)，電力、燃?xì)饧八纳a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)，建筑業(yè)；第三產(chǎn)業(yè)主要包括：交通運(yùn)輸批發(fā)和零售業(yè)，住宿和餐飲業(yè)，金融業(yè)，房地產(chǎn)業(yè)，租賃和商務(wù)服務(wù)業(yè)，居民服務(wù)和其他服務(wù)業(yè)等。

據(jù)石家莊統(tǒng)計(jì)局歷年《石家莊統(tǒng)計(jì)年鑒》[3-6]可知，2011年石家莊市第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占石家莊國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值的10.1%，其能源消費(fèi)占了消費(fèi)總量的0.20%；第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占全省的49.8%，能源消費(fèi)占了81.6%；第三產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占40.1%，能源消費(fèi)占了18.20%，2012年，第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)占國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值的比例分別是10.0%，49.8%和40.2%，2013年則分別為9.8%，47.2%和43.0%，其能源消費(fèi)比例并沒(méi)有太多的變化，仍然是第二產(chǎn)業(yè)能源消耗占比超過(guò)80%。下圖1、圖2描述了石家莊近三年三大產(chǎn)業(yè)國(guó)民生產(chǎn)總值數(shù)額及其各自所占的比例。

圖1 石家莊市各產(chǎn)業(yè)近三年國(guó)民生產(chǎn)總值

圖2 石家莊市各產(chǎn)業(yè)近三年國(guó)民生產(chǎn)總值百分比

從上面的比例結(jié)構(gòu)可以看出，石家莊市的第二產(chǎn)業(yè)所占的比重過(guò)大，第三產(chǎn)業(yè)還不夠發(fā)達(dá)，在世界范圍內(nèi)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例應(yīng)該是國(guó)家的第一產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值中所占的比重很小，而第二和第三產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值中所占的比重則會(huì)很大；隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，第三產(chǎn)業(yè)所占的比重則會(huì)繼續(xù)增大，當(dāng)前世界各國(guó)第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)的平均比例是5%、31%、64%[7]，因此從當(dāng)前石家莊市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例上看，其分布還很不合理，第一產(chǎn)業(yè)比重過(guò)高，第三產(chǎn)業(yè)的比重又過(guò)低。從近幾年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，石家莊市第二產(chǎn)業(yè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值占比最高，其中多數(shù)又是高耗能的產(chǎn)業(yè)如鋼鐵、水泥、石化、熱電、冶金、醫(yī)藥等，其能源消耗占了能源總消耗量的80%以上，2012年石家莊市一次能源消費(fèi)中，煤炭消耗總量為6100×104t，占一次能源消費(fèi)的比重達(dá)85.06%，而這一年的國(guó)內(nèi)能源消費(fèi)中煤炭占比平均則為67%，因此，石家莊的煤炭消耗在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占比例明顯過(guò)高，比全國(guó)平均值多了18.06個(gè)百分點(diǎn)，從總量上看，當(dāng)年北京年燃煤量為2000×104t，西安為2100×104t，鄭州為3500×104t，太原為4100×104t，2012年石家莊僅23家熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)和7座冬季供熱站年耗煤就高達(dá)2390×104t，超過(guò)了北京或西安全年的煤炭消耗總量。雖然通過(guò)一系列的節(jié)能減排措施，2013年石家莊市煤炭消耗消減了300×104t，降為5800×104t，但能源消費(fèi)中煤炭消耗的總量依然很大，情況沒(méi)有得到有效的扭轉(zhuǎn)。下面對(duì)2013年石家莊市與其他部分省會(huì)城市的工業(yè)污染物

排放物做一個(gè)對(duì)比[8]，見表1。

表1 2013年石家莊市與部分省會(huì)城市工業(yè)污染排放物比較表城市

從上面的表格可以看出，2013年石家莊工業(yè)二氧化硫排放量是鄭州的1.27倍，太原的1.77倍，長(zhǎng)沙的8.48倍，工業(yè)煙（粉）塵排放量是鄭州的1.92倍，太原的2.34倍，長(zhǎng)沙的8.26倍，而太原、鄭州、武漢、長(zhǎng)沙等城市的空氣質(zhì)量本身也不是很好，也是經(jīng)常上全國(guó)空氣質(zhì)量最差十城市排行榜的，通過(guò)對(duì)比，可知石家莊空氣污染情況更為糟糕的部分原因所在。

2.2 機(jī)動(dòng)車數(shù)量保有量大且增長(zhǎng)過(guò)快

近幾年，石家莊市機(jī)動(dòng)車數(shù)量增長(zhǎng)速度非?？欤承┠攴萆踔吝_(dá)到了20%以上，而北京市在機(jī)動(dòng)車在搖號(hào)購(gòu)買之前的增長(zhǎng)速度為每年13.34%。據(jù)石家莊交管局提供的數(shù)據(jù)顯示，2010年石家莊全市機(jī)動(dòng)車保有量為1623332輛，市區(qū)內(nèi)機(jī)動(dòng)車登記數(shù)量則為421000輛，而到了2013年，石家莊全市機(jī)動(dòng)車保有量為1900000輛，市區(qū)內(nèi)機(jī)動(dòng)車登記數(shù)量則為620000輛，僅2013年第一季度，石家莊市新增機(jī)動(dòng)車超過(guò)6萬(wàn)輛，平均每月注冊(cè)新車超過(guò)2萬(wàn)輛，這意味著，石家莊月均新增機(jī)動(dòng)車數(shù)量與北京每月2萬(wàn)輛的搖號(hào)配額基本持平。機(jī)動(dòng)車數(shù)量如此井噴式的增長(zhǎng)，給石家莊的空氣質(zhì)量和道路交通帶來(lái)嚴(yán)重的影響，因此石家莊市政府適時(shí)的制定了《石家莊市控制機(jī)動(dòng)車保有量工作方案》，方案要求：石家莊市機(jī)動(dòng)車保有量到2014年底控制在 200萬(wàn)輛左右，隨后每年新增機(jī)動(dòng)車數(shù)量將會(huì)控制在10萬(wàn)輛附近。下圖3為近幾年石家莊全市及市區(qū)機(jī)動(dòng)保有量統(tǒng)計(jì)圖。

圖3 石家莊全市及市區(qū)機(jī)動(dòng)車保有量

從上圖可以看出，2010年到2014年石家莊不論是在全市范圍內(nèi)還是在市區(qū)范圍內(nèi)，其機(jī)動(dòng)車數(shù)量都近似呈直線增長(zhǎng)，到2014年底石家莊市機(jī)動(dòng)車數(shù)量總數(shù)已經(jīng)很大，達(dá)到了200萬(wàn)輛。隨著機(jī)動(dòng)車數(shù)量的年年快速增長(zhǎng)，近幾年，石家莊市機(jī)動(dòng)車尾氣在大氣污染中所占比例也在逐年增加。根據(jù)環(huán)保專家的介紹，機(jī)動(dòng)車是低空流動(dòng)排放的污染源，汽車尾氣中的污染物主要有氮氧化物、碳?xì)浠衔?、一氧化碳和PM2.5這四種，其中碳?xì)浠衔锖鸵谎趸荚诳諝馕廴究偭恐械恼急榷己艽蟆?shù)據(jù)顯示，每燃燒一升汽油，可產(chǎn)生10m3的尾氣(12.9kg)。2014石家莊市區(qū)機(jī)動(dòng)車保有量已到達(dá)在70萬(wàn)輛以上[9]，如果加上過(guò)境車輛，這個(gè)數(shù)字將會(huì)更高，目前石家莊市機(jī)動(dòng)車中除了排量較小的小型機(jī)動(dòng)車外，還有相當(dāng)一部分車輛是黃牌大型車輛、重型車輛，其尾氣排放量是小型機(jī)動(dòng)車的數(shù)倍。如果按照每輛車每年行駛8000km、每百公里燃油(93#汽油)9L計(jì)算，市區(qū)登記的70萬(wàn)輛機(jī)動(dòng)車，每年就耗油5.04×108L。每升汽油燃燒產(chǎn)生12.9kg尾氣，70萬(wàn)輛車每年將產(chǎn)生汽車尾氣650.16×104t，平均到每天為1.78×104t。

2.3 油品標(biāo)準(zhǔn)低

根據(jù)上述分析，石家莊市的汽車保有量大的直接結(jié)果是其每天造成的污染物排放量就會(huì)很大，事實(shí)上，汽車尾氣污染物的排放量雖然和汽車保有量有最直接的關(guān)系，但同時(shí)也和其使用的汽柴油標(biāo)準(zhǔn)有很大的關(guān)聯(lián)，石家莊市直到2013年10月才開始供應(yīng)國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)汽柴油，之前一直供應(yīng)的是國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)油品，國(guó)Ⅲ油的含硫量為500ppm(相當(dāng)于一噸燃油中含硫500g)，而國(guó)Ⅳ油的含硫量則為50ppm(相當(dāng)于一噸燃油中含硫50g)，國(guó)Ⅲ油和國(guó)Ⅳ油品相比其苯含量、烯烴含量、錳含量等污染物指標(biāo)也高出許多。而北京市在2013年9月，天津市在2014年10月已將油品升級(jí)至了國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)，其含硫量降至到10ppm，和國(guó)Ⅳ油相比含硫量下降了5倍，其它污染物指標(biāo)也將下降很多。油品質(zhì)量最直接影響的是氮氧化物的排放量，油品質(zhì)量提高，燃燒將更會(huì)加充分，因此可以直接減少尾氣中PM2.5的排放。據(jù)有關(guān)資料顯示，使用國(guó)Ⅲ油的氮氧化物排放量比使用國(guó)Ⅳ油的氮氧化物排放量高出30%左右。

2.4 城市建設(shè)大拆大建

近年來(lái)，隨著房地產(chǎn)的快速增長(zhǎng)和GDP發(fā)展的需要，大量的在建工地意味著揚(yáng)塵的成倍增加和對(duì)高污染行業(yè)的鋼鐵、水泥、玻璃等各種建筑材料的大量需求，事實(shí)上，每一次拆挖和建設(shè)都意味著城市污染總量的增加。按照石家莊市環(huán)保局的數(shù)據(jù)，2012年，市區(qū)大氣降塵量月平均值高達(dá)16.91t/km2。而2013年石家莊市空氣質(zhì)量的首要污染物排在首位的是PM10，其作為空氣首要污染物達(dá)到200多天，這說(shuō)明了石家莊市揚(yáng)塵污染的嚴(yán)重以及城市大拆大建對(duì)空氣質(zhì)量所帶來(lái)的巨大影響。

2.5 特殊的地理位置

獨(dú)特的地理區(qū)位致使石家莊城區(qū)空氣污染物不易擴(kuò)散，且受各種尺度外來(lái)污染物輸送明顯。石家莊的西部陽(yáng)泉至太原盆地之間為一兩山之間的峽谷地帶，是西南風(fēng)攜帶污染物進(jìn)入石家莊地區(qū)的主要通道，同時(shí)，石家莊西部太行山區(qū)有一明顯的山風(fēng)輸送風(fēng)帶，河北平原有東北風(fēng)、西風(fēng)、南南東風(fēng)三支風(fēng)帶向石家莊山坳地區(qū)匯聚，造成河北平原大范圍地區(qū)排放的污染物向石家莊區(qū)域搬運(yùn)匯聚，此外，受西風(fēng)帶及太行山背風(fēng)坡地形的影響，在河北平原常形成各種類型的地形低壓。地形低壓形成的氣旋流場(chǎng)彎曲最明顯的輻合區(qū)常位于石家莊附近，造成該地區(qū)污染物的聚合。由于上述地理?xiàng)l件原因，在惡劣的氣象條件下，外來(lái)區(qū)域傳輸?shù)奈廴疚锛由媳镜貐^(qū)自身所產(chǎn)生的數(shù)量巨大的污染物累積在石家莊市上空，在靜風(fēng)的天氣條件下無(wú)處擴(kuò)散。

3 結(jié)語(yǔ)

霧霾天氣產(chǎn)生原因是多方面的，本文從石家莊市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)方面、機(jī)動(dòng)車尾氣排放及其燃油標(biāo)準(zhǔn)方面、城市建設(shè)以及地理位置方面著手，通過(guò)對(duì)多組數(shù)據(jù)的分析，解釋了石家莊市霧霾產(chǎn)生的主要原因。當(dāng)然，霧霾的形成非“一日之功”，治霾也更非一朝一夕之事，在弄清大氣污染成因之后，只要能夠“對(duì)癥下藥，”在政府的主導(dǎo)下，在全體人民的參與下，并持之以恒，石家莊市的大氣環(huán)境一定會(huì)呈現(xiàn)好轉(zhuǎn)趨勢(shì)，石家莊市傾力打造天更藍(lán)、地更綠、水更清、景更美的生態(tài)宜居環(huán)境（“碧水藍(lán)天”）計(jì)劃也會(huì)早日實(shí)現(xiàn)。

[1]崔虹.2014年河北省會(huì)石家莊空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良率達(dá)31.2%[EB/OL].新華網(wǎng)河北頻道，http：//www.he.xinhuanet.com/news/2015-01/17/c_ 1114028368.htm.2015-01-17.[2]顏曉麗編輯，石家莊空氣污染源最新分析∶燃煤是PM2.5元兇[EB/OL].燕趙都市網(wǎng)，http∶//yanzhao.yzhao.yzdsb.com.cn/system/2014/ 08/29/013887721.shtml.2014-08-30.

[3]石家莊市統(tǒng)計(jì)局國(guó)家統(tǒng)計(jì)局石家莊調(diào)查隊(duì)編.石家莊統(tǒng)計(jì)年鑒（2011）[M].中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2012.08.

[4]石家莊市統(tǒng)計(jì)局國(guó)家統(tǒng)計(jì)局石家莊調(diào)查隊(duì)編.石家莊統(tǒng)計(jì)年鑒（2012）[M].中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2013.08.

[5]石家莊市統(tǒng)計(jì)局國(guó)家統(tǒng)計(jì)局石家莊調(diào)查隊(duì)編.石家莊統(tǒng)計(jì)年鑒（2013）[M].中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2014.08.

[6]蘇銀增,楊景祥,彭建強(qiáng),主編.河北經(jīng)濟(jì)年鑒2013[M].中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社,2013.09.

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[8]國(guó)家統(tǒng)計(jì)局城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)司編.中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒2013 [M]，中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社,2014,03.

[9]郭曉峰,王昱森.石家莊二環(huán)內(nèi)機(jī)動(dòng)車已超70萬(wàn)輛 1/3扎堆一環(huán)內(nèi)[EB/OL].石家莊搜狐焦點(diǎn)網(wǎng)（來(lái)源：河北日?qǐng)?bào)），http∶//sjz.focus. cn/news/2014-12-12/5863317.html.2014-12-12.

[10]張清華.環(huán)境專家釋疑石家莊大氣污染 山坳地形是主因[EB/OL].燕趙都市網(wǎng)（來(lái)源：河北日?qǐng)?bào)），http∶//yanzhao.yzhao.yzdsb. com.cn/system/2014/08/29/013887721.shtml,2012-09-08.

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張兵（1979—），男，漢族，河南潢川縣人，講師，博士研究生，主要從事礦山開采沉陷預(yù)計(jì)與環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的教學(xué)與研究工作。