2014—2018年山西省空氣質量綜合評價研究

侯艷軍 吳攀升 董琳琳

摘 要：通過構建空氣質量的綜合評價指標體系，借助綜合評價模型，對山西省11個地級市2014—2018年的空氣質量進行研究。結果表明：（1）研究期間，山西省空氣質量指標權重O3濃度權重值最高，對空氣質量優劣影響最大;PM10濃度權重最小，對空氣質量優劣影響最小。（2）山西省空氣質量的污染物年變化存在明顯差異，SO2、CO、PM2.5、PM10年濃度呈下降趨勢，SO2的年濃度下降幅度最大，PM10年濃度下降幅度最小;NO、O3年濃度呈上升趨勢，O3濃度增幅較高，NO增幅較小。（3）山西省空氣質量總體呈波動上升趨勢，8個城市呈上升趨勢，朔州市增幅最高，太原市增幅最小;3個城市呈下降趨勢，臨汾市下降幅度最大。2014—2018年山西省空氣質量綜合水平屬于中等水平，大同市空氣質量綜合水平屬于較高水平，其他10個城市屬于中等水平，空氣質量水平在空間分布上總體表現為“自北向南遞減”的特征。

關鍵詞：空氣質量;污染物濃度;綜合評價;山西

中圖分類號 X823 文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）09-0144-03

山西是典型的高耗能、高污染的資源型產業結構省份，大氣環境污染嚴重，一方面使人民生活質量下降，另一方面，環境承載力下降到一定程度必將制約經濟發展[1]。通過經濟結構調整，山西經濟在持續高速發展的同時，環境質量惡化趨勢也得到初步遏制[2]。但按《環境空氣質量指數（AQI）技術規定（試行）（HJ633—2012）》評價，2015年11個地級城市PM2.5、PM10超標率仍較高，環境空氣達標天數平均在71.42%[3]。山西省部分城市深受大氣污染困擾，霧霾天氣持續性、大面積出現，空氣污染物爆表[4]，空氣污染嚴重威脅著山西省社會經濟可持續發展，因此，有必要對山西省空氣質量進行綜合評價研究。筆者通過構建山西省空氣質量綜合評價指標體系，借助綜合評價模型，對山西省11個地級市2014—2018年污染物、空氣質量進行研究，以期揭示山西省空氣質量綜合水平，為實施新型城鎮化戰略、推進山西省轉型綜改、促進社會經濟可持續發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況 山西省位于華北平原以西，黃河以東（110°14′～114°33′E、34°34′～40°44′N），總面積15.67×104km2，境內有11個地級市，共設23個市轄區。地形相對復雜，多山，東西兩側為山丘，中部為盆地，平原分布在其中，體現了“兩山夾一川”的地貌特征，地勢總體為東北高西南低。地處內陸，大陸性氣候比較顯著，氣候南北差異大。

1.2 數據來源 山西省空氣污染物PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3濃度指標來源于中國空氣質量在線監測分析平臺發布的日值數據，時間為2014年1月1日至2018年12月31，數據缺失量為0。

1.3 研究方法

1.3.1 評價指標體系建立 各市城區的監測站點每天都會對主要空氣污染物的氣體濃度值進行實時監測。監測對象為PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3共6個空氣質量指標，然后再對數據進行分類統計。根據發布的各評價指標的日均值推算出污染物的年均濃度值，以此為依據來評價空氣質量的優劣程度。年均濃度數值越大，則空氣質量越差，為逆指標。

1.3.2 權重確定 為了降低多種賦權法所帶來的差異性，提高權重分配的合理性，本研究選擇了熵值法[7]和變異系數法[7]確定各指標的權重，然后通過計算權重的均值得到綜合權重。

1.3.3 綜合評價法 根據指標的權重和標準化數據，依次進行線性加權，所得的綜合指數能夠反映出各城區空氣質量的綜合發展水平[7]。

式中：[f（x）]表示空氣質量綜合指數，[aj]為空氣質量單個指標的權重值，[xj]是經過標準化后的數據。為消除量綱影響，采用極差標準化法對數據進行無量綱化處理，以指標標準化值作為單因子評價值。

2 結果與分析

2.1 不同空氣質量指標的權重 由表1可知，空氣質量指標權重排序為O3（0.253）>SO2（0.235）>NO2（0.158）>PM2.5（0.144）>CO（0.111）>PM10（0.099），O3濃度權重值最高，SO2濃度權重值次之，PM10濃度權重值最低，CO濃度權重值次之，表明O3濃度和SO2濃度對空氣質量優劣影響較大，是空氣污染的主要指標，PM10濃度和CO濃度對空氣質量優劣影響較小。

2.2 污染物的時間變化特征 由圖1可知，2014—2018年山西省污染物濃度年變化存在明顯差異。SO2、CO濃度從2014年63μg/m3和1840μg/m3，下降到2018年的32μg/m3和1246μg/m3，降幅為50.15%和32.29%，下降幅度較大;PM2.5、PM10濃度從2014年61μg/m3和112μg/m3，下降到2018年的54μg/m3和111μg/m3，降幅為11.19%和0.99%，下降幅度較小，尤其是PM10濃度變化幅度只有0.99%;NO、O3濃度從2014年33μg/m3和48μg/m3，升高到2018年的37μg/m3和69μg/m3，增幅為10.26%和45.11%，O3濃度增幅較高，NO增幅較小。

2.3 空氣質量的時空變化特征 由圖2可知，2014—2018年山西省空氣質量綜合水平年變化存在明顯差異。2014—2018年山西省空氣質量綜合指數分別為0.55、0.59、0.52、0.46、0.60，總體呈波動上升趨勢，增幅為9.09%。山西省11個地市的空氣質量綜合指數有8個城市呈上升趨勢，其中朔州市呈上升趨勢，增幅為53.33%，其他7個城市呈波動上升趨勢，增長幅度排序為朔州市（53.33%）>陽泉市（42.50%）>呂梁市（16.07%）>忻州市（12.73%）>大同市（9.72%）>運城市（9.43%）>長治市（8.62%）>太原市（5.56%）。山西省空氣質量綜合指數有3個城市呈下降趨勢，下降幅度排序為臨汾市（31.67%）>晉城市（6.90%%）>晉中市（3.33%）。

為區分山西省空氣質量的差異，利用5分法[8]將各市的空氣質量分為5個類型，由高到低依次為高（0.81～1.00）、較高（0.61～0.80）、中（0.41～0.60）、較低（0.21～0.40）、低（0.00～0.20）。2014—2018年山西省空氣質量綜合水平均值為0.55，屬于中等水平。山西省11個地市的空氣質量綜合水平均值排序為大同市（0.75）>呂梁市（0.58）>忻州市（0.57）>朔州市（0.55）>太原市（0.53）=晉城市（0.53）=晉中市（0.53）>運城市（0.52）>長治市（0.51）>陽泉市（0.48）>臨汾市（0.47）。大同市空氣質量綜合水平屬于較高水平，其他10個城市屬于中等水平，空氣質量水平在空間分布上總體表現為“自北向南遞減”的特征。

3 結論與討論

3.1 結論 研究結果表明：（1）2014—2018年山西省空氣質量指標權重O3濃度權重值最高，對空氣質量優劣影響最大;PM10濃度權重最小，對空氣質量優劣影響最小。（2）山西省空氣質量的污染物年變化存在明顯差異，SO2、CO、PM2.5、PM10年濃度呈下降趨勢，SO2的年濃度下降幅度最大，PM10年濃度下降幅度最小;NO、O3年濃度呈上升趨勢，O3濃度增幅較高，NO增幅較小。（3）山西省空氣質量總體呈波動上升趨勢，8個城市呈上升趨勢，朔州市增幅最高，太原市增幅最小;3個城市呈下降趨勢，臨汾市下降幅度最大。2014—2018年山西省空氣質量綜合水平屬于中等水平，大同市空氣質量綜合水平屬于較高水平，其他10個城市屬于中等水平，空氣質量水平在空間分布上總體表現為“自北向南遞減”的特征。

3.2 討論 推動黃河流域生態保護和高質量發展是國家重大戰略，各級政府高度重視空氣質量治理。山西省位于黃河中游，是黃河流域重要的組成部分，但空氣質量的污染是當前山西省多數城市普遍存在的問題。受空氣質量監測站點的空間限制，本次研究范圍只涉及到城區，未能覆蓋到縣域，同時由于山西省空氣質量的監測數據公布自2013年10月開始，研究年份只能選擇2014—2018年，長序列的時間特征未能進行研究，因此今后應不斷擴展研究的空間和時間尺度，同時深化空氣質量指標體系。

參考文獻

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（責編：徐世紅）