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京津冀地区主要污染物排放变化趋势及启示

发布时间:2017-10-12 作者:派智库 来源:《地域研究与开发》2017年 浏览:【字体:

摘要:为了厘清京津冀地区污染变化与趋势以及污染与经济发展的关系,为环境污染协同防治、环境与经济协调发展提供科学参考,借助趋势检验模型定性定量分析2000—2013年京津冀主要污染物排放变化趋势,探讨工业细分行业污染排放的结构特征。研究发现:京津冀地区环境污染排放趋势逐渐分化,化学需氧量、烟(粉)尘排放显着减少,二氧化硫排放减少趋势不太显着,废水排放显着增加,氨氮排放减少趋势不显着;京津冀地区污染排放与经济波动、结构调整存在密切联系;从工业细分行业来看,黑色金属冶炼和压延加工业、电力/热力生产和供应业、化学原料和化学制品制造业、造纸和纸制品业、农副食品加工业对污染排放贡献较大。 织梦好,好织梦

关键词:水环境;大气环境;主要污染物排放;变化趋势;行业污染排放;京津冀

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0 引言

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京津冀地区地处华北平原,是我国三大经济增长引擎之一,也是环境污染较严重的地区之一。其中,水环境与大气环境污染一直较为突出。2013年,京津冀地区向海河流域排入废水51.97亿t,占海河流域所接纳废水总量的64.05%;向海河流域排放的化学需氧量(COD)与氨氮分别为163.09万和14.72万t,分别占海河流域所接纳的COD与氨氮总量的59.66%和61.92%。2014年,海河流域总体属于中度污染水平,劣Ⅴ类水质断面比例达37.5%,远远超过全国十大流域9.2%的平均水平[1]。环保部2013年5—12月的监测数据表明,京津冀地区城市空气质量月平均超标天数比例远高于长三角、珠三角地区[2];2014年京津冀城市空气质量在全国排名普遍靠后,其中在空气质量相对较差的10个城市中京津冀地区占了8个[3];2015年京津冀空气质量好转,但相对较差的10个城市中京津冀尤其是河北仍占多数[4],11月份京津冀及周边地区空气重度污染问题尤为突出[5]。 织梦内容管理系统

针对京津冀地区水污染与大气污染问题,学界开展了包括污染特征及评价、污染源及污染形成机制、污染与经济发展的关系等方面的研究。水污染特征及评价研究主要以海河流域及各小流域或水体为研究对象[6-7],大气污染特征及评价研究主要集中在污染物的监测与变化趋势分析以及空间分布规律研究[8-11]。影响大气污染的因素包括季节类型、气象条件(温度、湿度、风向、风速等)、交通运输、排放标准、政策法规、能源结构等[12],水污染的影响因素包括入水量、产业结构、农业生产、生态补水等[6-7,13-14]。环境与经济发展之间关系的研究常用“环境库兹涅茨曲线(EKC)”以及判断社会经济发展与环境是否协调的“环境承载力”等[15-18]。诸多研究表明,京津冀地区环境污染防治任重道远。

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京津冀地区环境污染研究以对北京的研究最为丰富,对天津、河北的环境污染研究相对较少,对于京津冀的综合环境污染研究更为缺乏。随着京津冀协同发展上升成为国家战略,京津冀环境污染综合防治需给予更多关注。本研究选取水环境与大气环境污染分析常用的6个主要污染排放指标,对京津冀地区2000—2013年的数据进行时序分析与趋势检验,并结合工业细分行业的污染排放强度进行分行业污染情况分析,为京津冀环境污染协同防治提供科学依据与研究支撑。 本文来自织梦

1 研究区域、研究方法与数据来源 织梦好,好织梦

1.1 研究方法

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1.1.1 污染排放的主要指标。京津冀地区水和大气环境的主要污染排放指标包括废水排放总量、化学需氧量(COD)排放量、氨氮排放量、氮氧化物(NOx)排放量、二氧化硫(SO2)排放量和烟(粉)尘排放量。其中,废水排放、COD排放量和氨氮排放量是研究水环境主要污染物排放的重要指标;NOx排放量、SO2排放量和烟(粉)尘排放量是研究大气环境主要污染物排放的重要指标,减排NOx、SO2和烟(粉)尘是实现空气质量改善的重要途径。

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1.1.2 时序数据的趋势检验。采用Mann-Kendall趋势检验法分析京津冀地区2000—2013年水环境和大气环境主要污染排放的变化趋势。MK趋势检验是一种非参数统计检验方法,也称无分布检验,用以监测一个时间序列值的变化趋势,通常用于检验趋势的显着性,被广泛用于监测水文、气象和环境因素。此方法的优点是不需要遵循一定的分布,也不受少数异常值的干扰。

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1.2 数据来源 织梦好,好织梦

由于2000年前后我国污染排放数据统计口径变化较大,为尽可能使数据保持长时序性且口径统一,主要统计分析2000—2013年共14年的数据。研究所需数据如各地区不同类型污染物排放数据、各地区可比价格的经济增速数据、各地区分行业经济数据以及全国分行业污染排放数据等主要来源于2001—2014年的《中国环境年鉴》《中国环境统计年报》《中国环境统计年鉴》《中国统计年鉴》《北京统计年鉴》《河北经济年鉴》《天津统计年鉴》和《中国工业经济统计年鉴》。其中,各地区不同类型污染物排放数据中,氨氮排放总量数据统计始于2001年,NOx排放总量数据统计始于2006年,2011年以来部分指标增加了农业与机动车污染排放数据。为使前后数据口径一致,对部分数据做相应剔除或合并。

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2 京津冀主要污染物排放变化趋势

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2.1 水环境污染排放变化

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2.1.1 废水排放逐年增长,生活废水排放增长迅速(图1a)。2000—2013年,京津冀地区废水排放逐年增加,年均增长5.23%,2013年共排放废水53.97亿t。从来源看,工业废水排放波动变化且变化不大,生活废水排放显着增长,2013年共排放40.15亿t,年均增长8%。从区域看,河北的废水排放量最大且增长迅速,总量占京津冀地区的50%以上,北京、天津的废水排放量较小且在波动中小幅增长。北京的生活废水排放特别大且逐年增长,2013年达90%以上;天津、河北的生活废水排放占40%~80%,逐年增加,工业废水排放小幅波动。 织梦内容管理系统

2.1.2 COD排放总量近年明显减小,工业COD排放减幅较大(图1b)。2000—2006年,京津冀地区COD排放先明显减少后又有所增加,2006年以后COD排放快速减少,2013年COD排放61.44万t,比2000年减少40%。从来源看,2005年后工业COD排放明显少于生活排放,2000—2013年工业COD排放降幅较大,约为65%;生活COD排放波动变化,2013年最低(40.81万t)。在区域层面:1、河北COD排放量最大,占全局的65%~75%,北京与天津相当。2、2000—2013年京津冀COD排放都在减少,且减少量约40%~50%,不同的是北京显着减少、河北在2006年后逐年减少、天津波动减少。3、北京工业COD排放很小,2002—2013年均未超过10%;河北工业COD排放占40%~70%且逐渐减少;天津工业COD排放占20%~40%,也在逐渐减少。2011年以来京津冀农业COD排放虽在减少但排放量仍较大。2011,2012,2013年,北京农业COD排放分别为8.20万,7.83万,7.47万t,略低于生活排放;天津分别为11.50万,11.39万,10.99万t,高于工业与生活排放;河北则分别为94.10万,91.83万,89.48万t,远高于工业与生活排放。

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2.1.3 氨氮排放呈小幅波动变化,生活排放占主导,农业排放不容忽视(图1e)。2001—2013年京津冀地区氨氮排放呈小幅波动变化,年均排放9.53万t。从来源看,生活氨氮排放占60%~80%,相对而言,工业的排放量小且逐渐减少。在区域层面:1、河北的氨氮排放占全局的65%以上,年均排放6.39万t,京津的氨氮排放占比小,年均排放分别为1.51万,1.63万t。2、河北的氨氮排放波动变化,北京波动减少,天津波动增加。3、北京的氨氮排放主要来自生活,工业排放比重小且越来越小,2013年仅占不到2%;天津的工业氨氮排放比重也不大但波动变化,约占15%~35%;河北的工业氨氮排放占20%~53%且波动减小。2011~2013年农业氨氮排放结果表明,农业是仅次于生活的不容忽视的氨氮排放源。 copyright dedecms

2.2 大气环境污染排放变化

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2.2.1 SO2排放呈波动变化,工业排放占主导(图1d)。2000—2013年京津冀地区SO2排放波动变化,年均排放176.86万t,2006年排放量最大(197.60万t);其中工业SO2排放占80%以上。从区域差异来看,河北的SO2排放最大,占到京津冀地区的70%~80%。就区域动态而言,1、北京的SO2排放逐年显着减少,2013年排放8.7万t,比2000年减少60%以上,其中工业与生活排放均在减少但前者排放量大于后者;2、天津的SO2排放自2001年显着减少后,在20万~30万t间波动变化,主要来源于工业排放,2011—2013年工业SO2排放占95%以上;3、河北的SO2排放波动变化,年均排放136.73万t,2006年排放量最大(154.50万t),也主要来源于工业排放,2011—2013年工业SO2排放占90%以上。

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2.2.2 NOx排放呈波动增长,工业和机动车排放占主导(图1e)。2006年以来京津冀地区的NOx排放波动增长,年均排放179.08万t,2011年排放量最大(234.80万t);从来源看,65%以上来源于工业排放,2011年以来,机动车的NOx排放占30%,生活排放很少。就区域动态而言:1、河北的NOx排放占全局的70%以上,其次是天津。2、北京的NOx排放波动减少,年均排放19.72万t,天津和河北的NOx排放均呈波动增加态势,年均排放量分别为25.25万t和134.11万t。3、北京的工业与机动车排放各占约45%;天津的工业排放占比较大且波动增加,2011年以来占80%以上;河北的工业排放占65%以上。

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2.2.3 烟(粉)尘排放波动减少,近年略有增加,工业排放占比较大(图1f)。2000—2013年京津冀地区烟(粉)尘排放量波动减少,2010年排放量最小(95.92万t),2010年后略有增加,年均排放147.29万t,其中工业排放占80%以上,机动车的排放低于其他生活排放。在区域层面:1、河北的烟(粉)尘排放很大,占全局的80%~90%。2、北京的烟(粉)尘排放波动减少,工业与生活的排放量相当且均在减少;天津的排放在波动中明显减少,工业排放占70%以上;2011—2013年河北的烟(粉)尘排放很大,工业排放占80%以上。

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2.3 污染排放的趋势性特征检验 内容来自dedecms

对数据时序满10年的废水排放、COD排放、SO2排放、烟(粉)尘排放和氨氮排放5个指标进行Mann-Kendall趋势检验(表1)。京津冀地区废水排放显着增加(P<0.001),年均增量达1.96亿t,三地废水排放均显着增加(P<0.001),河北年变化量最大,北京次之。京津冀地区COD排放显着减少(P<0.001),年均减少量达2.80万t,三地COD排放均减少,北京的单调趋势最为显着,河北次之,天津COD排放单调趋势不显着。京津冀地区烟(粉)尘排放较显着减少(P<0.01),年均减少量达5.08万t,北京烟(粉)尘排放单调减少趋势最为显着(P<0.001),津冀较为显着(P<0.01)。京津冀地区SO2排放减少趋势不太显着(P<0.1),年均减少量1.86万t,京津SO2排放单调减少趋势显着(P<0.001),河北不显着。京津冀地区氨氮排放单调趋势不显着,其中,京冀的氨氮排放减少但单调趋势不太显着,天津的氨氮排放增加且单调趋势不太显着。

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2.4 污染排放与经济增长的关系 copyright dedecms

利用可比价格GDP增速和工业GDP增速数据,简要探讨污染排放与经济增长的关系(图2)。京津冀地区的经济增长速度大体经历了2001年左右小幅回落、2004年左右明显提升、2008年左右普遍下降、2010年左右明显回暖及随后的逐步回落阶段。经济增速趋势与京津冀地区水环境污染排放变化、大气环境污染排放变化均具有明显的关联性,特别是污染排放指标对工业GDP的增速较为敏感。这反映出京津冀地区污染排放与经济增长存在密切联系,优化经济结构、促进清洁生产、提高增长质量是减少污染排放的关键所在。 copyright dedecms

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3 基于行业的污染排放分析 dedecms.com

鉴于污染排放与经济增速、产业结构有着密切联系,进一步开展基于工业行业的污染排放分析,由于京津冀各省市的统计年鉴中没有公布分行业污染排放数据,这里用全国数据来代替(表2)。经检验,基于全国数据计算的细分行业单位产值污染排放强度乘以京津冀相应细分行业产值后汇总计算的工业污染排放量与统计公布的工业污染排放量大致相当,表明全国细分行业单位产值污染排放强度在京津冀具有适用性。从京津冀污染排放的行业特征看,尽管工业部门的部分污染排放得到一定控制,但工业仍是污染排放的重要来源,也是经济转型升级和节能减排的重要部门。不同行业单位产值的污染排放量差异较大,细分行业污染排放量除以细分行业总产值得到细分行业单位产值污染排放,对研究行业污染排放贡献有较好的数据指导意义。 本文来自织梦

对京津冀2013年分行业总产值数据分析不难看出(图3),黑色金属冶炼和压延加工业产值最高,电力、热力生产和供应业次之,然后依次是汽车制造业、计算机/通信和其他电子设备制造业、石油加工/炼焦和核燃料加工业、化学原料和化学制品制造业,这6类行业占整个行业产值的近50%。

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基于2013年分行业单位产值污染排放数据、京津冀分行业总产值数据以及京津冀主要污染排放数据,可估算出2013年京津冀地区分行业污染排放贡献。1、在废水排放中,黑色金属冶炼和压延加工业贡献最大,排放量约为8.93×108t,占总体工业废水排放的64.69%;2、在COD排放中,造纸和纸制品业、农副食品加工业两个行业的贡献较大,排放量分别约为3.33×104,2.79×104t,分别占总体COD排放的16.16%,13.15%;3、氨氮排放中,化学原料和化学制品制造业贡献最大,约为4724 t,占26.39%;4、SO2、NOx和烟(粉)尘排放中,电力、热力生产和供应业的排放量较大,分别约为7.24×105,1.02×106,4.50×105 t,分别占到三类污染排放的50.53%,70.93%,30.85%,黑色金属冶炼和压延加工业的三类污染排放也较大,分别占26.06%,12.47%,34.92%。前述行业应是京津冀环境污染防治的主要行业,此类行业集聚的流域和区域应是环境污染治理的重点区域。 本文来自织梦

4 结论与建议

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4.1 结论

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京津冀地区6种主要污染物的排放量总体呈下降态势,部分省区的部分指标呈现波动变化甚至在波动中增长。废水排放逐年增长,其中生活的排放显着增长,工业的排放变化不大;COD排放波动减少,其中工业的排放减幅大;氨氮排放波动变化且变化不大,其中生活的排放占60%~80%,工业的排放逐渐减少;SO2排放波动变化,工业的排放占80%以上;NOx排放波动增长,工业与机动车的排放占比较大;烟(粉)尘排放波动减少,工业排放占80%以上。趋势检验表明,废水排放显着增加,COD排放显着减少,烟(粉)尘排放较显着减少,SO2排放减少趋势不太显着,氨氮排放单调趋势不显着。

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由于天津、河北两地的工业比重较大、新型工业化发展水平不高,京津冀地区污染排放数量与经济增长速度存在明显的关联性,工业仍是污染排放的重要来源。黑色金属冶炼和压延加工业的废水排放贡献最大,排放量占64.69%;造纸和纸制品业、农副食品加工业两个行业的COD排放贡献较大,占16.16%,13.15%;化学原料和化学制品制造业的氨氮排放贡献最大,占26.39%;电力、热力生产和供应业的SO2,NOx和烟(粉)尘排放都较大,分别占到50.53%,70.93%,30.85%。此外,农业与机动车的污染排放也不容忽视。

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4.2 建议

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污染防治涉及政府、企业、公众、社会组织等诸多主体,与法制、政策、文化有密切关系,非朝夕之事。京津冀地区的污染治理需要顶层设计、区域联动、部门配合、公众参与:1、从产业转型升级人手,加快京津冀地区产业转型升级尤其是对污染排放重点行业企业的管理与污染处理技术升级;优化二产内部结构,促进三产发展;淘汰落后产能,改造传统产业,鼓励新兴绿色产业发展。2、加强农村地区污染排放管理与治理。以循环经济理念为指导,引进新技术,走新型农业生产道路;加大环境治理与环保管理投入;加大环境保护宣传力度。3、从源头到过程,多措并举,开展污染防治。对于水环境污染排放治理,应加强跨区域的流域治理工作,完善流域污染补偿机制;加快完善市政管网系统,升级污水处理设施,严控排放标准;对于大气环境污染排放治理,重点仍在减少燃煤与控制机动车排放。4、加大科学研究力度,全力支撑京津冀污染防治。例如开展污染机理研究、科学评估各类污染排放源及污染处理技术效力、污染检测预警系统研究等。5、加强重点污染企业社会责任的宣传、教育与评估,加大对偷排偷放恶性事件的惩治力度,健全企业污染排放的自我约束机制。 copyright dedecms

参考文献:

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