城市大氣污染研究進(jìn)展分析

張娣 李文靜

摘 ?要：城市大氣污染問題不僅影響一個地區(qū)或城市的環(huán)境質(zhì)量，也會對人體健康帶來一定弊端。因此，文章通過總結(jié)國內(nèi)外一些學(xué)者在大氣污染問題上的相關(guān)研究，旨在找到解決城市大氣污染問題的新思路。

關(guān)鍵詞：大氣污染;城市;研究進(jìn)展

中圖分類號：X51 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）19-0079-03

Abstract： The problem of urban air pollution not only affects the environmental quality of a region or city， but also brings some disadvantages to human health. Therefore， by summarizing the relevant research of some scholars at home and abroad on the problem of air pollution， this paper aims to find a new way to solve the problem of urban air pollution.

Keywords： air pollution; city; research progress

引言

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，隨之而來的是環(huán)境問題尤其是大氣污染問題越來越嚴(yán)重，也日益受到國內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注。本文通過梳理國內(nèi)外文獻(xiàn)，旨在找到成城市大氣污染治理的新思路。

1 國外大氣污染研究綜述

1.1 時間尺度變化

1969年美國科學(xué)家Ken Whitby對PM2.5進(jìn)行首次研究，1970年美國頒布并實施《清潔空氣法案》，構(gòu)建了大氣污染控制體系。1984年歐共體建立了EMEP，1987年歐盟出臺大氣污染限制令，對相關(guān)污染物實行控制排放。1997年美國國家環(huán)保署基于顆粒物提出了較為準(zhǔn)確的濃度標(biāo)準(zhǔn)值，2013年又提出更高標(biāo)準(zhǔn)[1]。

1.2 沉降理論的運用

Pranesan和Bae從物理機制出發(fā)，發(fā)現(xiàn)降水對氣溶膠顆粒物的清除效果主要取決于雨強、雨滴直徑和氣溶膠顆粒物粒徑，當(dāng)粒徑小于2.2μm時，短時強降水對其有顯現(xiàn)的清除效果，反之則持續(xù)性弱降水的清除效果更佳;Mircea等通過數(shù)值分析得到了清除系數(shù)與雨強的線性形式的經(jīng)驗表達(dá)式，其中經(jīng)驗系數(shù)均取決于當(dāng)?shù)氐臍馊苣z尺度譜和雨滴尺度譜等因素;Zhang等通過計算清除系數(shù)發(fā)現(xiàn)其變化主要取決于氣溶膠顆粒物粒徑，其中大顆粒物清除系數(shù)受雨滴直徑的變化較明顯;Yoo等通過長期觀測研究認(rèn)為夏季降雨對PM10、SO2、NO2和CO有清除作用，對O3濃度無影響[2]。

1.3 區(qū)域大氣污染聯(lián)動治理現(xiàn)狀

自上世紀(jì)70年代，美國國會針對一些棘手的跨州大氣污染問題，授權(quán)其環(huán)保署在州與州之間構(gòu)建跨地域的“空氣質(zhì)量管理特區(qū)”或“專業(yè)治理委員會”。80年代日本修改后的《大氣污染防治法》中突出對區(qū)域防治和集中供熱的重視，如對大氣污染嚴(yán)重區(qū)域?qū)嵭懈鼑?yán)格的“特別排放標(biāo)準(zhǔn)”。到1990年日本已在全國劃定了多個SO2總量控制區(qū)和NOX總量控制區(qū)。尤其在防治PM2.5的過程中，采取先在東京設(shè)立地方法，進(jìn)而帶動周邊各縣，形成區(qū)域性乃至全國性的大氣污染治理。另外，在加拿大實行環(huán)境部和省政府協(xié)同負(fù)責(zé)制定標(biāo)準(zhǔn)、目標(biāo)，交換數(shù)據(jù)和情報信息，其還充分重視經(jīng)濟影響，堅持公平原則，避免因控制大氣污染造成過大經(jīng)濟負(fù)擔(dān)和污染者負(fù)擔(dān)[3]。

2 國內(nèi)關(guān)于大氣污染研究綜述

2.1 不同地區(qū)比較性研究

京津冀：劉海猛等利用空間自相關(guān)及計量模型，對京津翼202個區(qū)縣PM2.5的時空分異特征進(jìn)行了分析，基于PM2.5濃度的整體態(tài)勢，創(chuàng)新性的對自然和人文影響因素貢獻(xiàn)及其空間溢出效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)地甄別和量化[4]。河南：趙修研等對河南省18個城市的土地利用與大氣污染的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了分析，并構(gòu)建了土地利用與大氣污染耦合協(xié)調(diào)度模型，利于了解兩者的變化機制[5]。北疆主要城市：王蕾等利用大氣污染指數(shù)方法對烏魯木齊市等11市大氣環(huán)境中的相關(guān)污染物含量進(jìn)行了分析以及API指數(shù)的統(tǒng)計[6]。烏魯木齊市：馬雯等通過在烏魯木齊工業(yè)園區(qū)和市區(qū)利用地基多軸差分吸收光譜儀對NO2進(jìn)行了布點監(jiān)測，得出NO2與相關(guān)氣象要素的關(guān)系[7];馮剛等利用烏魯木齊市城市化指標(biāo)和大氣污染指標(biāo)，得到城市化水平綜合指數(shù)以及大氣污染水平綜合指數(shù)，對城市化水平與大氣污染狀況進(jìn)行分析，從而得出烏魯木齊市城市化進(jìn)程與大氣污染之間的演化規(guī)律[8];趙克明等利用烏魯木齊市六個監(jiān)測站在2013年1月-3月每日發(fā)布的六類污染物數(shù)據(jù)，分析烏魯木齊市污染物空間分布特征及規(guī)律，得到烏魯木齊污染物的分布可歸為兩種類型，即城區(qū)中心-外圍過渡型和南北過渡型[9]。西安：吳玥弢等將西安市近20年的人口、經(jīng)濟城市化與大氣污染數(shù)據(jù)相結(jié)合，構(gòu)建城市化與大氣環(huán)境污染的互動關(guān)系模型，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)西安市城市化與大氣污染之間呈現(xiàn)N型結(jié)構(gòu)，總結(jié)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城市化水平和大氣污染三者的相關(guān)關(guān)系[10]。上海：隆茜等對上海市金沙江路綠化帶內(nèi)多種常綠植物葉片樣品進(jìn)行了磁性與重金屬測試，從而獲取城市大氣顆粒物污染的空間特征信息，并且以得出的數(shù)據(jù)結(jié)果為基礎(chǔ)，選取適宜的植物幼苗種植，以期改善上海市大氣環(huán)境質(zhì)量[11]。拉薩：平措等對拉薩城市大氣污染現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，系統(tǒng)分析了大氣污染的形成原因，并結(jié)合實際提出了可行性建議[12]。

2.2 基于大氣環(huán)境治理研究

肖雨欣對影響城市大氣污染的相關(guān)因素即自然、交通、工業(yè)、生活因素進(jìn)行了分析，并就城市大氣污染的防治在公民層次、城市建設(shè)規(guī)劃層次、體制層次等提出了具體建議[13];丁濤對城市大氣污染物質(zhì)進(jìn)行了概述，并對城市主要污染源如工業(yè)生產(chǎn)污染、施工揚塵污染、生活爐灶等進(jìn)行分析[14];李永梅等介紹了園林綠化對城市大氣污染的抵抗和凈化作用[15];劉秋妹考察了我國城市交通大氣污染現(xiàn)狀，基于政府環(huán)境責(zé)任、大氣污染立法、經(jīng)濟激勵機制及城市交通結(jié)構(gòu)四方面分析了我國城市交通大氣污染嚴(yán)重的制度性原因，并從四個方面對城市交通大氣污染提出相應(yīng)策略[16];李霞等把復(fù)雜地形歸類為河谷地形、三面環(huán)山臨海地形、盆地地形、馬蹄型地形和峽口地形，并結(jié)合國內(nèi)外對這5類地形下城市污染物傳輸擴散及污染形成機制的研究成果，介紹了不同地理位置、不同復(fù)雜地形城市多尺度氣流相互或交替作用的特點及其對污染傳輸擴散的影響[17]。

2.3 基于大氣環(huán)境治療測度的研究

胡啟洲等通過在不同路段診斷車輛排放強度，構(gòu)建車輛排放強度的函數(shù)式，探索車輛運行狀況下車輛排放具有的時空相關(guān)性[18];劉文清對大氣污染光學(xué)遙感技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程進(jìn)行了介紹，并就DOAS 技術(shù)、TDLAS技術(shù)等進(jìn)行詳細(xì)介紹[19];李茜等基于京津冀城市群13個城市2013-2015年的面板數(shù)據(jù)，采用超效率DEA模型測算其大氣污染治理效率，并通過回歸模型來分析影響大氣污染治理效率的因素[20];李先華等以上海市為例，應(yīng)用MODIS遙感數(shù)字圖像進(jìn)行地面反射率實測和遙感反演，獲得地面反射率分布圖，并逐點計算像元大氣程輻射遙感值，計算機生成多波段上海大氣程輻射遙感數(shù)字圖像[21]。

3 文獻(xiàn)評述

3.1 國內(nèi)外有關(guān)大氣污染的研究領(lǐng)域

主要涉及到環(huán)境學(xué)、地理領(lǐng)域、生物學(xué)領(lǐng)域。各學(xué)科特征分別表現(xiàn)為：在環(huán)境學(xué)中，通過立法或政府與環(huán)保部門共同負(fù)責(zé)的方法，制定大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及大氣污染物排放量標(biāo)準(zhǔn)等;在地理領(lǐng)域，針對大氣污染物，主要借助儀器設(shè)備或通過定點監(jiān)測獲取大氣污染物含量，并結(jié)合城市特殊地形以及相關(guān)氣象因素等分析城市大氣污染產(chǎn)生原因，并提出治理措施;在生物學(xué)領(lǐng)域，通過收集植物葉片所含有的大氣污染物信息，分析城市主要污染物，并根據(jù)城市具體污染物含量，種植可清潔空氣的植物或通過綠化或園林改善城市大氣環(huán)境質(zhì)量。

3.2 研究方法的不同

有關(guān)大氣污染的研究方法，具體可分為以下幾類：一是通過某地區(qū)統(tǒng)計年鑒資料并結(jié)合氣象部門和環(huán)保部門數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析;二是通過調(diào)查問卷、訪談相結(jié)合，獲取常住居民對城市大氣污染的知曉程度以及具體意見;三是采用具體模型如MODIS遙感數(shù)字圖像、超效率DEA模型、DOAS技術(shù)、TDLAS技術(shù)、地基多軸差分吸收光譜儀（MAX-DOAS）等獲取城市主要污染源信息;四是通過選取多個城市城市化指標(biāo)和特定污染物信息，比較分析多個城市間城市化水平與大氣污染之間的具體聯(lián)系;五是通過選取具體位置定點監(jiān)測城市不同經(jīng)濟區(qū)的污染物，比較分析在不同經(jīng)濟區(qū)污染物的異同及含量;六是通過對樣本進(jìn)行磁性與重金屬監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)樣本與大氣污染物的具體關(guān)聯(lián)。

3.3 討論

現(xiàn)有文獻(xiàn)中關(guān)于西北地區(qū)大氣污染的研究較少，主要集中在東部沿海及京津冀地區(qū)，對于西北地區(qū)的研究主要集中在北疆主要城市尤其以烏魯木齊為主，在烏魯木齊市大氣污染的研究中主要考慮汽車尾氣排放量、工業(yè)污染、城市化水平等。以烏魯木齊市為例，筆者認(rèn)為在對其大氣污染進(jìn)行分析時，可選取居民小區(qū)作為單位，分析處在不同經(jīng)濟區(qū)的住宅區(qū)大氣污染的異同。還可在不同道路環(huán)境和不同車輛類型條件下，分析研究烏魯木齊市車輛尾氣排放與大氣污染的具體關(guān)聯(lián);或通過收集烏魯木齊市不同行政區(qū)植物樣本數(shù)據(jù)，進(jìn)行磁性與重金屬檢測，從而選取最有利于改善城市大氣環(huán)境質(zhì)量的植物進(jìn)行種植。另外，在對西北地區(qū)大氣污染進(jìn)行研究時，除可對北疆主要城市大氣污染對比分析，還可對南疆主要城市如喀什、阿克蘇、庫爾勒等主要城市大氣污染的對比分析。

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