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大气污染是一个全球性的环境问题,自18世纪60年代工业革命以来,大气污染极端事件在世界各地频繁上演,如1930年比利时马斯河谷烟雾事件、1943年美国洛杉矶光化学烟雾事件以及1952年伦敦烟雾事件等。这一系列骇人听闻的环境灾害事件为世界人民敲响了警钟,环境保护应运而生。中国高速发展的城市化和工业化也导致大气环境恶化,雾霾事件频繁发生,引起学界、政府和社会各界的高度关注。2013年以来,我国在全国各地陆续增设空气质量监测站点,把控制大气污染物浓度作为各级政府的考核指标,采用淘汰陈旧落后的工业生产设备、关停重污染企业和减少机动车出行等方式减少排放。同时,中国政府在《联合国气候变化框架公约》中提出,到2020年中国单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-45%,将力争实现温室气体排放量从2030年左右开始减少,体现了中国在减排上的国际责任。“十八大”进一步强调“美丽中国”和生态文明建设的重要性。在此背景下,迫切需要从多重视角综合解析经济社会发展对大气污染程度的影响机制与效应,为新时代建设“美丽中国”提供科学依据。 本论文以大气二氧化硫污染为切入点,从地理学视角探索其浓度和排放的时空差异特征及变化规律,并解析影响浓度和排放的关键因素及其内在作用机制。 论文在理论分析和实践检验基础上,构建了中国大气污染“时空格局—影响机制—减排潜力”的研究框架和方法体系。首先,在全面系统评价国内外大气污染研究相关理论、方法和进展基础上,结合大气污染物监测数据和统计数据,采用GIS空间分析手段,揭示了中国大气SO2浓度与排放量时空格局及其变化趋势。在此基础上,选取影响大气污染的典型因素人口变化、经济增长、产业结构、能源消费以及气象条件等,解析这些因素对大气污染物浓度及排放量的作用机制。进一步从产品供需角度深入探究区际贸易对大气污染物排放的空间转移效应以及产业链内部的污染物排放过程。最后构建污染物减排模型测算不同空间尺度下中国SO2排放绩效及减排潜力的演变过程。研究结论可概括为以下五个方面。 (1)近二十年来二氧化硫浓度和排放总体呈现下降趋势,且空间变化显著。中国大气中SO2浓度年际变化持续下降,污染最严重地区从西南部逐渐转移到华北地区。中国SO2浓度年内变化有明显的波动性和周期性,每年夏季最低,冬季最高。高浓度主要集中在山西省,尤其是临汾市、晋中市和吕梁市。与二氧化硫浓度持续下降不同,二氧化硫排放量经历了先上升后下降的过程。从排放总量来看,山东省最高,从人均排放量和排放强度来看,宁夏、内蒙古和贵州最高。 (2)影响SO2浓度时间变化和空间变化的关键因素差异较大,前者主要为社会经济因素,后者主要为气象因素。在社会经济因素中,第二产业比重对SO2浓度和排放量均影响最大,二产比重每上升1%,SO2浓度会上升0.81%,SO2排放量上升0.46%。人均GDP与SO2浓度和排放量之间均存在倒U型曲线关系。从能源因素来看,能源消费总量对SO2排放量增强作用最大,污染物处理技术是近年来SO2减排的最关键因素。 (3)从区际贸易角度来看,生产端和消费端SO2排放最多的均为山东省,河南、河北和四川为区际贸易的最小利益所得者,上海、北京、天津和吉林是区际贸易的最大利益所得者。隐含污染净转出最大的地区为山西、贵州和内蒙古,隐含污染净转入最大的地区为广东、浙江、上海和北京。 (4)从产业链角度来看,电力和热力主导SO2的生产端排放,电力和热力产生的污染物大都直接排放入大气;建筑业主导SO2的消费排放,建筑业引起的污染物大都是通过消费其它产品间接排放入大气。经测算,建筑业中高达95%的消费排放隐含在更高层产业链中。2002年SO2排放从消费端到生产端主要路径为“服务业→电力”,2012年变为“建筑业与制造业→金属与非金属→电力”,这主要是建筑业和制造业对金属和非金属的大量需求导致。 (5)SO2排放绩效反映地区污染物排放的经济效益,排放绩效越大,单位SO2排放量取得的经济效益越大。减排潜力基于排放绩效而得,排放绩效越大,减排潜力越小。中国SO2排放绩效和减排潜力时空差异变化显著,1995年东南沿海地区排放绩效最高,贵州减排潜力最大。2015年直辖市地区排放绩效最突出,甘肃减排潜力最大。技术和管理落后导致的资源无效利用是地区污染物排放绩效低下的主要原因。