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关键词:空气污染指数;面板模型
一、引言
近年来,随着社会经济的发展,人们的生活质量逐步提高。但经济增长的同时,也给我们的生活环境带来了很大的影响,其中对城市空气污染的影响问题尤为严重。因而,对城市环境空气质量做出客观、全面的认识就变得尤为重要。
目前,学术界对空气质量的研究范围都比较窄,或只针对少数地区、城市,或没有从社会因素更深层次挖掘空气污染指数的影响因素。为此,本文选取克拉玛依、大同、潍坊、武汉、汕头、韶关、牡丹江及赤峰8个城市2008-2014年的样本数据,采用面板数据对空气污染指数的气候和社会影响因素进行实证研究。
二、实证分析
本文也采用空气污染指数(API)做研究,空气污染指数(API)就是将常规监测的二氧化硫、氮氧化物和总悬浮颗粒物浓度简化成为单一的概念性指数数值形式,并分级表示空气污染程度和空气质量状况,计算公式为:
(1)
其中,I为某污染物的污染指数;C为该污染物的浓度值。则空气污染指数API为:
(2)
(1)在气候因素方面,本文认为降水量、相对湿度、温度、平均水汽压都对城市环境空气质量产生重要的影响,据此构造回归模型如下:
(3)
其中Js表示降水量(10kin);SD表示相对湿度(103):WD表示温度(104℃);SQY表示水汽压(1MPa);μ为随机扰动项。根据Hausman检验,本文最终采用个体固定效应回归模型进行估计,结果见表1。
由回归结果可知:在其他变量不变的情况下,湿度每相对增长103,平均来说会引起空气污染指数下降2.3个百分点;温度每升高104℃,会引起空气污染指数下降0.3个百分点;水汽压每上升1,会引起空气污染指数下降0.9个百分点;降雨量对空气污染指数有滞后影响,平均来说降雨量每增长10km,空气污染指数就下降3.17个百分点。
(2)影响城市环境空气质量的社会因素主要有经济生产和环境保护两个因素。其中,经济生产中的工业生产总值、粉尘排放影响最为显著。在环境保护方面,本文考虑城市绿化面积这一因素。据此构造回归模型如下:
(4)
其中:人均粉尘排放量(百吨/人);表示人均绿化面积(公顷/人);表示人均工业产值(百万/人)。根据Hausman检验可知采用个体固定效应回归模型,结果见表2。
回归结果显示:在其他变量不变的情况下,人均粉尘排放量每增长1百吨,平均来说会引起空气污染指数上升5.99个百分点;人均工业产值每增长1百万,平均来说会引起空气污染指数上升1.46个百分点;人均绿化面积每增长1公顷,平均来说会引起空气污染指数下降1 10.95个百分点。
三、结论
据以上分析,得出主要结论有:气候方面,降水量、湿度、温度、水汽压均对空气污染指数呈显著负相关。人类经济社会活动方面,工业总产值、粉尘排放量对空气污染指数呈显著正相关,绿化面积对空气污染指数呈显著负相关。据此,本文提出以下建议:
1.推进园林城市建设,有效调节城市空气环境
首先,森林被成为“绿色水库”,能有效调节城市空气湿度。其次,园林绿地能有效净化空气。绿色植物能调节二氧化碳和氧气在空气中的相对平衡,改善和促进城市生态环境的良性循环。同时,园林绿地还可有效吸收影响人类健康的有害气体。
2.着重发展第三产业,有效控制污染物排放
关键词:空气质量;空气污染物排放量;经济增长;环境库兹涅茨曲线
中图分类号:F129.9 文献标识码:A 文章编号:1003-3890(2014)05-0026-06
一、引言
2014年2月,中国大部分城市(特别是经济发达地区的城市)因高浓度PM2.5引发人群急性死亡率、呼吸系统疾病和心血管疾病死亡率大大升高,越来越多的人开始关注和研究影响空气质量的因素。其中有人提出,环境恶化是中国在经济发展过程中只一味追求GDP增长造成的。那么经济发展真的会影响空气质量吗?Grossman和Krueger(1991)[1]在对贸易、经济与环境的相关关系进行研究时针对二氧化硫的排放基于库兹涅茨曲线首次提出来“环境库兹涅茨曲线”(简称EKC)假说。EKC假说认为,经济增长与一些环境质量指标之间的关系不是单纯的负相关和正相关,而是呈倒“U”形曲线的关系,即环境质量随着经济增长先恶化后改善。
对EKC曲线的探讨,20世纪90年代国外主要是利用面板数据进行国别研究,对某种污染物排放浓度或人均排放量与人均收入(人均GDP)数据来做统计分析,其中以二氧化硫研究最多。Grossman和Krueger(1995)[2]运用模型y=a+bx+cx2对42个国家1977―1988年的历史和截面数据进行研究,Panayotou(1997)[3]采用30个发达国1982―1994的历史数据分析空气中的二氧化硫。这两个研究表明,主要的大污染物指标与收入之间存在倒U形关系。Dinda(2004)[4]将环境指标扩展为空气中污染物、水中污染物、重金属含量,采用模型y=a+bx+cx2+zit(zit为外部影响因素)研究发现,质量和环境的关系符合倒U形曲线关系。
对此进行实证研究的外国学者还有List和Gallet(1999)[5]等。但是他们的结论大多相似,都得出倒U形曲线关系确实存在的结论。但是仍有部分学者的实证分析并不支持EKC假说。Shafik和Bandyopadhyay(1992)[6]对149个国家和地区的10个指标与人均GDP关系进行研究却发现污染物指标和人均GDP并不全都呈现倒U形曲线关系。Martinez-Zarzoso和Bengochea-Morancho(2004)[7]根据22个OECD国家1975―1998年二氧化碳排放量数据,发现lny=a+blnx+c(lnx)2+d(lnx)3,对数三次方程模型的拟合度更好,环境质量与经济增长的关系为N形曲线关系。Galeotti和Lanza(2005)[8]在对100个国家仅25年二氧化硫浓度和人均GDP关系进行研究时,采用了y=a+bx+cx2+dx3和对数三次lny=a+blnx+c(lnx)2+d(lnx)3,虽然结论也并不均为倒U形关系,但是模型却做了一定的改进。
通过分析上述学者的研究,发现大部分符合倒U型曲线关系实证研究的数据来源往往是发达国家或地区,而发展中国家或地区并不符合,它们大多呈递增型或者N型。
因此,目前国内学者研究方向主要是针对我国的实际情况进行研究。根据研究对象不同,主要分为两类:
第一类是以国内单个省或市的经济发展水平和环境质量为研究对象。
吴玉萍等(2002)[9]以北京市1985―1999年经济与环境为研究对象建立计量模型,研究结果表明:各环境指标与人均GDP演替轨迹呈现显著的环境库兹涅茨曲线特征,但比发达国家较早实现了其环境库兹涅茨曲线转折点,且到达转折点的时间跨度小于发达国家。这表明,北京市已经进入经济与环境协调发展的后期阶段。陈华文和刘康兵(2004)[10]以上海市1990―2001年的经济与环境为研究对象,实证研究结果表明:对于多数指标而言,环境库兹涅茨曲线假说成立,并且不同的环境质量指标对应于不同的转折点。因此他们认为,从总体上讲,经济增长最终将会改善环境质量,但是需要政府通过政策来协助实现。张军(2013)[11]以河南省2000―2010年各种时间序列的环境质量、经济数据进行试算,实证结果表明:河南省的经济与环境质量的关系不符合库茨涅兹曲线,曲线呈现N型。
第二类是以多个省份和城市的经济发展水平和环境质量为研究对象。
张成等(2011)[12]对中国31个省份1991―2008年的SO2排放量和人均GDP进行整体和分组检验,结果表明:全国人均SO2排放量和人均GDP之间符合倒“U”型关系,拐点为6 639元。当时北京、上海和天津的人均GDP超过了拐点,实现了“双赢”,而剩余的28个省份的人均GDP则尚未达到这一理论拐点。高静和黄繁华(2011)[13]利用中国30个省、市、自治区1995―2009年的人均CO2排放量和人均实际GDP的面板数据检验EKC曲线,研究表明:东部地区存在倒U型的EKC,西部地区存在正U的EKC,中部地区不存在EKC。王西琴等(2013)[14]在东中西部分别选择两个典型城市共6个城市,用这些城市1994―2009年的三种污染物(工业COD排放量、工业SO2排放量、工业固体废弃物)的标准化均值表征综合环境污染水平,人均GDP标准化值表征经济发展水平,对各城市的EKC曲线验证并且分析当前所处的阶段。结果表明:东部地区的两个城市已进入倒“U”型EKC曲线下降阶段;中部地区两个城市处于倒“U”型EKC曲线上升阶段的后期;西部地区两个城市处于倒“U”型EKC曲线的上升阶段。
目前,评价环境与经济协调发展的方法主要有主成分分析法、层次分析法、模糊数学法和系统动力学模型等。由于“环境库兹涅茨曲线”能够更好地反映经济是否对环境造成影响以及造成什么样的影响,本文将基于EKC曲线分析法,采用我国31个省会城市和直辖市2003―2012年的面板数据,对经济发展是否对环境质量(主要是空气质量)产生影响进行验证。
本文贡献在于:第一,试图通过建立基于面板数据分析的EKC模型来量化经济增长与空气质量的关系,研究对象是全国31个省会城市、直辖市2003―2012年的空气质量和经济发展水平。研究对象涉及我国各个省,地域面积广,克服了研究单一城市的局限性。第二,采用最近十年的数据,可以为读者提供最新的经济发展水平和空气质量信息,具有一定的前瞻性,而且十年的数据可以克服单一年限的偶然性。第三,本文在建立EKC模型量化经济增长与空气质量关系时,并非只是单纯的做空气质量与经济增长之间的计量模型,而是首先研究空气质量与工业排放物等直接影响因素之间的关系,然后在此基础上引入了个体固定效应,排除了不随时间变动的一些不可观测的因素对空气质量的影响。在直接因素和不随时间变化的不可测因素都确定的情况下,做空气质量与经济增长之间的计量模型能更好地反映经济发展水平对空气质量的影响。
二、理论模型
(一)基本模型:环境库兹涅茨曲线
环境库兹涅茨曲线(EKC)是由Grossman和Krueger[1]在1991年参照经济学中的库兹涅茨曲线研究北美自由贸易协定的环境影响时首次提出的。List和Gallet[5]于1999年在其研究中提出理论模型,通过数学公式,将经济发展等因素与环境质量联系起来,以期发现经济发展对环境质量的影响力。
其理论公式如式(1)所示:
Pjit=■xi=?茁jkiXjkit+?兹jiT+?着jit
其中,Pjit代表国家i在时间t内污染物j(j=SO2,NO2)的人均排放量;Xjkit代表国家i在时间t内外生参数K的矢量,当K=3时,方程为二次方,当K=4时,方程为三次方(Xjkit=1代表常数项);T代表时间;?着是误差项。
本文试图通过建立基于面板数据分析的EKC模型来量化经济增长与空气质量的关系。建立引入经济发展变量后的EKC模型为:
dayit=Xit?茁+?酌ln(gdp)it+?着it(2)
式(2)中,表示对数形式;day表示一年中达到二级质量天数;向量X是影响空气质量的直接因素,包含3个变量,即二氧化氮(NO2)排放量、二氧化硫(SO2)排放量以及可吸入颗粒物(PM10)含量;GDP是各城市人均实际GDP;?着为随机扰动项,下标i和t表示第i个城市第t年的数据。
(二)变量选择
本文选择1999―2012年每年“空气质量级别二级和好于二级的天数”作为被解释变量,以反映各城市每年的空气质量状况。二氧化氮(NO2)排放量、二氧化硫(SO2)排放量、可吸入颗粒物(PM10)以及人均实际GDP作为解释变量。由于北京市城区的统计数据不全,严重残缺,因此普遍采用整个北京市的统计数据(包括郊区)。基于上述模型,本文设定因变量为一年中达到二级质量天数(day),自变量的选取与设定如下:
1. 人均实际GDP。人均GDP较地区生产总值更能体现该地区经济所处的发展阶段,而不同的经济发展阶段往往体现着不同的能源消费强度和对环境保护的意识程度。空气质量可能会因为人类的经济活动而恶化,也可能会因生产技术的提高、环保投入的加大而改善。另外,由于我国目前大多数城市的发展主要是以第二产业为主的经济增长,因此人均GDP也可以反映各城市第二产业的比重,从而反映对环境的影响程度。而人均实际GDP是在人均GDP的基础上剔除了通货膨胀的因素,使不同年份下的人均GDP具有可比性。本文选择的是以2003年的物价水平作为基期。
2. 空气污染指标。在研究影响空气质量因素时,李玉敏等(2011)[15]认为主要的因素可能包括经济整体增长、机动车保有量、第二产业产值占总产值的比重、绿色植被覆盖率、能源结构和人口总量。本文认为,二氧化氮排放量、二氧化硫排放量以及可吸入颗粒物均是机动车保有量、第二产业产值占总产值的比重、绿色植被覆盖率和能源结构的直接结果,因此直接由二氧化氮排放量、二氧化硫排放量以及空气中可吸入颗粒物含量作为影响空气质量的自变量更加直接和便利。虽然我国目前采取的是空气质量指数(Air Quality Index,简称AQI)AQI来描述空气质量,然而由于PM2.5指标是近两年才开始统计,因此缺乏相关数据。我们采取计入空气污染指数(Air pollution Index,简称API)API的三项指标来反映空气的质量。这三项指标分别是二氧化硫排放量、氮氧化物排放量和粒径小于10微米的悬浮颗粒物含量。
三、计量模型和分析
(一)模型
根据上面的理论模型,我们把计量模型设定如下:
dayit=Xit?茁+?酌ln(gdp)it+?着it(3)
其中,day为一年中达到二级质量天数,它是反映空气质量的变量。向量X包含3个变量,即二氧化氮(NO2)排放量、二氧化硫(SO2)排放量以及可吸入颗粒物含量(PM10)。向量X的各变量反映了影响空气质量的工业排污因素,这些因素是影响空气质量的直接原因。除了这些因素外,肯定还有其他因素影响空气质量。我们重点考察影响空气质量的经济因素,这个因素我们用ln(gdp)来反映,它是各城市人均实际GDP的自然对数。人均实际GDP反映了城市的人民生活水平,同时也反映了该城市的经济发展水平。我们把X所含变量作为控制变量。我们要重点考察的是,较高的经济发展水平(用ln(gdp)表示)会导致较低的还是较高的空气质量(用day表示)。
(二)数据
本文所选取的研究对象包括中国31个省会城市、直辖市,研究区间选取2003―2012年。以人均实际GDP(单位:元)表示经济发展水平,采用2003年不变价格,数据来源于历年《中国统计年鉴》、各省统计年鉴、中国区域经济统计年鉴和中国城市统计年鉴。以空气质量达到及好于二级的天数(单位:天)表示空气质量,数据来源于历年《中国统计年鉴》。空气中二氧化氮的含量(单位:ug/m3)、二氧化硫的含量(单位:ug/m3)、可吸入颗粒物的含量(单位:ug/m3)为三个控制变量,数据来源于历年《中国统计年鉴》和国家统计局网站。
另外,关于缺值数据处理的特别说明。本文涉及的数据个别年份数值是缺失的,因此采用了以下两种方式对其进行填补。一是采用插值法对缺失值处于前后年份数值已知中间的情况进行了填补。二是采用平均速率法对缺失值处于已经年份数值前后的情况进行了填补。第二种方式是通过已知中间几年的数值计算出该地区的平均增长率,然后预测出后几年数值和推出前几年的数值。我们在表1和表2中分别列出各变量的描述统计量和各变量间的相关系数矩阵。从表2可以看出,ln(gdp)和day之间存在显著的正向相关关系。
(三)计量分析
我们在表3列出计量模型的回归和检验结果。
在表3的第(1)列和第(2)列中,我们对影响二级天数的控制变量进行回归,考察各种工业排放物对空气质量的影响。列(1)使用OLS方法,而在列(2)中,我们加入了反映各个城市个体固定效应的30个虚拟变量。可以看出,在列(1)和列(2)中,二样化氮、二氧化硫和可吸入颗粒物这三个变量的系数均在1%的水平统计显著,且符号为负。这两列的结果没有实质差别,但列(2)调整后的R2比列(1)高0.13,说明固定效应模型比OLS模型的解释力高大约13%。这说明各种工业排放物对城市的空气质量有显著的负向影响。并且,我们注意到列(1)调整后的R2达到了0.768,说明各种工业排放物的变动对各城市二级良天数的变动有很强的解释力,这个解释力达到了76.8%,而不随时间变动的一些不可观测的因素则可以解释各城市环境质量变动的13%。当然,这并不是我们主要关心的问题,我们关心的是除了这些因素以外的其他因素,包括经济发展对城市空气质量的影响,这种影响体现在误差项中。
在考察主要控制变量对空气质量的影响后,我们重点考察经济发展水平对空气质量的影响。我们在列(3)和列(4)中加入变量人均GDP的对数(ln(gdp)),列(3)为普通OLS,列(4)考虑了个体固定效应。结果显示,无论是OLS模型,还是个体固定效应模型,ln(gdp)的系数均在1%的水平统计显著,并且符号均为正。这说明城市的经济发展水平对环境质量有显著的正向影响。较高经济发展水平一般意味着较好的空气质量。另外,注意到列(3)和列(4)调整的R2分别为0.775和0.904。列(3)调整的R2只比列(1)高0.007,而列(4)调整的R2只比列(2)高0.009。这种提高几乎可以忽略不计,说明经济发展水平并不是空气质量变动的主要原因,它对空气质量变动的解释力还不到1%。
鉴于经济理论认为,经济增长与环境质量的轨迹可以用倒U型的EKC曲线表示,初期的经济增长会带来环境质量的恶化,到达一定程度后经济增长将带来环境质量的改善,即EKC曲线上存在一个拐点,拐点之前人均实际GDP上升导致环境质量恶化,到达拐点时,环境质量最差,之后随着人均实际GDP的上升而有所改善,其实质是经济增长短期内能带来环境的恶化,长期带来的是环境的改善。
我们在列(5)和列(6)中引入人均GDP对数的平方([ln(gdp)]2)。同样,列(5)使用OLS模型,而列(6)使用个体固定效应模型。结果显示,[ln(gdp)]2的系数同样在1%的水平显著为正。另外,与列(3)和列(4)相比,列(5)和列(6)调整的R2没有任何变动。这表明,要说明经济发展水平对空气质量的影响,使用人均实际GDP对数的线性形式和平方形式没有本质差别。
考虑到ln(gdp)有可能存在的内生性,我们在列(7)和列(8)中分别使用OLS和固定效应模型的工具变量法进行估计,作为列(3)到列(6)估计结果的稳健性检验。结果显示,ln(gdp)仍然显著为正,调整的R2也没有发生显著的变化。这说明我们上面的分析是稳健的。
为了更直观地说明上面分析中ln(gdp)对day的影响,我们用散点图进行说明。我们首先对以下模型进行估计:
dayit=Xit?茁+?着it(4)
我们可以得到上述模型day的拟合值,我们把它定义为“正常二级质量天数”,它反映了受各种工业排放物的影响应该达到的二级质量天数,记为norm_day。那么,实际的二级质量天数(day)与正常二级质量天数(norm_day)的偏离,反映了工业排放物以外的其他因素包括经济发展水平对空气质量的影响。我们把这种偏离定义为异常的二级质量天数,用extra_day来表示,显然它可以用上述模型的残差来表示:
Extra_dayit=dayit-normdayit(5)
显然,extra_day反映了二级质量天数不能由工业排放物解释的部分。在图1中,我们画出了各城市人均实际GDP的对数与异常的二级质量天数(extra_day)之间的散点图,并用二次曲线进行拟合。可以看出,31个省会城市、直辖市中,大多数城市的异常二级质量天数为正,这说明以我国各城市排放的工业污染来看,大多数城市的环境水平并不算差。而且经济发展水平较高的城市往往意味着二级质量天数越多。但城市的经济发展水平对其空气质量水平的影响并不是决定性的,这从较为平缓的拟合线可以看出。
四、结论和政策建议
本文以中国31个省会城市、直辖市2003―2012年的空气质量和经济发展水平为例,研究了经济发展水平对空气质量的影响。研究发现:空气中二氧化氮的含量、二氧化硫的含量以及可吸入颗粒物的含量对空气质量变动的解释力超过了75%,不随时间变动的一些不可观测的因素可以解释各城市空气质量变动的13%,而经济发展水平并不是空气质量变动的主要原因,它对空气质量变动的解释力还不到1%。虽然经济发展水平并不是空气质量变动的主要原因,但它们依旧存在正相关的关系,即经济发展水平较高的城市往往意味着二级质量天数的增多,但城市的经济发展水平对其空气质量水平的影响并不是决定性的。
由人均实际GDP对数和异常二级质量天数的拟合曲线可以看出:我国省会城市、直辖市的空气质量与经济发展的拟合曲线是正U型曲线最低点的右边,但是斜率较小,即2003―2012年,我国省会城市、直辖市随着经济的发展,空气质量得到一定程度的改善,但是改善程度有限。根据前人经验,环境库兹涅茨曲线是一条倒U形的曲线,即初期的经济增长会带来环境质量的恶化,到达一定程度后经济增长将带来环境质量的改善。我国省会城市、直辖市的曲线拟合只存在拐点后面的部分,即经济增长带来环境质量的改善,并没有经济增长带来环境的恶化部分。分析其原因:(1)本文的样本点取自2003―2012年,与前人研究相比,时间上具有一定的滞后性。在此时间段内,政府和群众都已经认识到了保护环境的重要性,不能以牺牲环境为代价发展经济。(2)本文的研究对象是中国31个省会城市、直辖市,而不是整个经济体,空间上具有一定的独立性。这些城市是我国较发达的城市,政府比较重视环境保护,并采取了相关的措施保护环境。然而在我国很多中小城市,政府和居民对环境的保护意识并不强。在相对独立的空间里,各个省会城市相互的影响程度并不明显。(3)居民对环境的保护意识在实际行为上的反应仍然较弱,各个地区对环境保护的宣传工作作用不明显。
空气质量恶化是全民性问题,关乎全国人民的身体健康。从上面的结论可以看出,在我国注意环境保护后,环境污染程度有一定的改善,但是改善程度仍然不明显,所以,我们若想彻底解决空气污染问题,还需要做得更多。
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Does the Cities' Economic Growth Affect Air Quality
――An Empirical Analysis Based on 31Cities in China
Chi Jianyu1, Zhang Yang2, Yan Siyu1
(1.School of Economics and Management, Communication University of China, Beijing 100024, China;
2.School of Science, Communication University of China, Beijing 100024, China)
1监测点位
周边情况天津市和平区的空气质量监测点符合大气自动监测点位的设置要求,点位设置在劝业场街的汇文中学教学楼顶,毗邻南京路、鞍山道、甘肃路和哈密道,其中南京路是天津市中心城区主干道,车流高峰时可达4000辆/h。紧邻监测点的是临时绿化用地(和平空竹园)和密集的老旧居民楼群,楼龄20~40年不等,其中部分小区不具备集中供暖条件仍沿用燃煤炉采暖;以监测点为中心向外辐射有多家医院和小学,并有多家小型餐饮遍布周边;再远一些则被百货大楼、津门津塔、乐宾等大型商业楼宇环绕。
2监测仪器和监测时间
监测仪器采用美国热电环境设备公司(ThermoFisherScientific)生产的自动在线监测设备。PM10采用美国热电公司的型号为TEOM1405的仪器,使用震荡天平法监测,SO2和NO2分别采用43i高精度脉冲荧光SO2分析仪和42i气相化学发光探测法NO-NO2-NOx分析仪监测,所有项目均为全年连续自动监测,每日有效数据不低于18h,日监测数据取24h自动监测的平均值,年均值计算取用的有效数据均在350d以上,本文采用2010年1月1日至2014年6月30日所有有效数据。
二和平区空气污染现状及原因分析
1和平区空气污染现状
近年来和平区空气质量状况一直略低于天津市平均水平,且整体污染状况呈现略有加重的趋势。天津市的空气污染主要是悬浮颗粒物和可吸入颗粒物,其次为SO2和NO2。就PM2.5而言,2014年上半年PM2.5较去年同期的改善率为15.85%,低于天津市的整体水平(2014年上半年天津市PM2.5较去年同期改善17.6%);而PM10自从2010年以来年均浓度值一直居高不下,连续5年均高于国家二级标准0.070mg/m3。SO2污染近年来未见缓解,2012年以前SO2为和平区的首要污染物的天数占采暖期总天数的一半以上,2012年底和平区基本实现无燃煤区以后,SO2作为首要污染物的天数有所下降,但SO2的年均浓度值却未见降低,反而又呈现出上升的趋势。2012年SO2浓度为近5年最低为0.051mg/m3,低于国家二级标准(限值0.060mg/m3),2013后SO2年均浓度值开始高于国家二级标准,2014上半年年均浓度0.082mg/m3为近5年最高。SO2污染具有季节性特征,尤其以每年11月到次年3月份的取暖期为重,取暖期的SO2浓度约为非取暖期的3倍左右,这一现象在基本实现无燃煤区以后并未得到改善。和平区NO2年均浓度一直高于国家二级标准(限值0.040mg/m3),从2010年的0.04mg/m3至2014年上半年的0.058mg/m3基本呈现出逐年升高的趋势,由于NO2是二次污染物,可导致光化学烟雾污染等环境问题,因此其潜在威胁不容忽视。近年来,在非取暖期(4月-10月)NO2的浓度已经高于SO2,说明忽略取暖燃煤的影响,NO2的污染已经超过了SO2的污染水平。
2造成污染现状的原因分析
2.1热岛效应和气象条件对空气质量的影响
所谓城市热岛效应,通俗地讲就是城市化的发展导致城市中的气温高于郊区的这种现象。和平区处于市中心位置,建筑群密集,植被少,极易产生热岛效应,近地面温差导致产生由吹来的热岛环流,这一过程不仅不利于污染物的扩散,同时会从外界带来大量的污染物质。空气质量状况除与区域污染源的多寡、分布状况有关外,更与气旋活动、气象条件的变化密不可分。在稳定气象条件下,日均温度、日均相对湿度与首要污染指数有着显著的正相关关系,相关系数可达0.7以上。在不利气象条件下,空气中污染物浓度会在较短时间内出现较高峰值,造成城市空气环境迅速恶化。雾天对于可吸入颗粒物、SO2、NO2浓度均有明显的加重作用,如2014年上半年连续出现的雾霾天气中PM10、PM2.5、SO2和NO2全部都处于超标状态。
2.2颗粒物污染形成的原因和平区辖区范围较小
地理位置特殊,环岛效应影响较大,加之风速较低,降水量较少等自然因素,扬尘污染物扩散更加困难,由大气环流远程输送带来的飘尘影响也更大。2014年8月22日天津市环保局公布了天津市颗粒物源解析结果,PM10来源中本地排放占85%~90%,区域传输占10%~15%;PM2.5来源中本地排放占66%~78%,区域传输占22%~34%。结合和平区具体地理条件和污染源分布情况,各污染物的区域传输的比重应高于天津市平均水平。近年大规模的市政工程建设及房地产开发使城市中心区变化极大,各种施工活动集中。据研究,各类施工及运输产生的二次扬尘对空气中颗粒物的贡献率达34%;天津市环保局颗粒物源解析结果显示,机动车对PM10的贡献为14%,对PM2.5的贡献为20%,而刘大锰等的研究也表明大气颗粒物的污染水平明显与机动车尾气的排放有关。另外沙尘天气发生时PM10和PM2.5污染也会明显加重。从数据比较可以看出,取暖期对可吸入颗粒物浓度的变化有较大影响,其次是春季,夏秋季节可吸入颗粒物的浓度相对较低。这是因为采暖期取暖能源燃烧释放了大量的烟尘,加之昼短夜长,辐射冷却强烈,易导致逆温层和雾霾天气,所以颗粒物污染也较其他季节严重;而春季干燥、多风,同时大多数建筑施工在寒冬过后陆续开工,也易导致各种扬尘污染的加重。
2.3SO2污染的原因
首先,约85%的SO2的排放与煤的燃烧有关。天津地区SO2的污染主要来自取暖期的燃煤,2012年底和平区实现基本无燃煤区以后,大中型的燃煤锅炉已经退出了历史舞台,取暖设备改为以天然气为能源,但不容忽视的是周边仍存在着很多小的家用燃煤炉。以国控点周边为例,由于周边大多数是老旧小区,达不到集中供暖的条件,采暖仍旧延用燃煤,据不完全统计和平区每年的采暖煤炭使用量约为2000t。徐晓凡对天津外环线往外5km的几个国控点做了分析统计,得到天津市家用取暖炉排放SO2占总取暖期的16%,对空气中SO2浓度的贡献率为37.5%,而和平区与外环以外相比人口密度大、居民楼集中,家用燃煤炉排放的SO2对空气中SO2浓度的贡献率肯定要远大于37.5%。另外,和平区密集的人口导致早点摊位和小吃店繁多,很多小的餐饮和摊位有很多仍然在使用煤作为能源,据排查统计,仅国控点周边500m内的餐饮店,其月均消费煤炭都在5t以上。这些都是小型、零散的污染源,没有采取任何处理措施,直接低空排放,在冬季不利的气象条件下更加不易扩散,必然会导致空气污染加重。其次,流动源的隐性污染一年四季存在,也是一个值得重视的污染因素。说隐性污染是因为机动车排放的SO2不计入全市统计排放量,成为“隐性”排放量。而机动车排放的SO2对空气质量的影响却能反映在空气中SO2浓度中。车用柴油、汽油含有的硫燃烧后,98%以SO2的形式排放到低空。天津市目前执行的国家车用油标准限定柴、汽油含硫不大于0.05%,基于此可以推算出用于交通的柴汽油消耗所产生的SO2的排放量占统计排放量的百分比,虽然这一比例不大,但其对于空气中SO2浓度的影响却不容忽视,而且这种隐形的排放还有着逐年增加的趋势,20世纪90年代后期,机动车增加引起的尾气型污染在很多城市逐渐取代煤烟型污染。
2.4NO2污染的主要原因
机动车尾气排放是直接影响城市NO2污染加重的主要原因,2013年天津市汽车保有量已达到215万辆,较2005年的112.6万辆增加了近一倍,并且呈现逐年上升的趋势。车辆的增多和交通道路规划的滞后导致各条道路上车辆拥堵现象严重,上下班高峰期尤为突出。和平区作为教育资源、医疗卫生资源和商业资源的集中地,车流量大,道路拥堵情况极为严重,由于机动车的排放口低,导致其排放的污染物停留于近地面的时间更长,因此污染也相对较重。NO2的污染也受季节和气候条件的影响,但影响程度明显不如SO2和PM10。夏季NO2污染较轻,其次是春秋,污染最重的是冬季,这说明取暖燃煤和冬季不利的气象条件会加重NO2污染,同时研究称,机动车NOx排放因子在冬季比夏季高,这也是冬季NO2污染较重的原因之一。
三、结论及建议措施
通过以上的数据比较分析,我们可以初步得出以下结论:
1)3种主要污染物浓度均不同程度的受到和平区特殊的地理位置、城市环岛效应和气象条件的影响。
2)PM10污染随季节呈规律性变化,除气象条件外,主要受污染源多少和分布的影响,机动车尾气排放对其也有一定贡献作用。
3)SO2污染呈现出季节性变化,取暖期和非取暖期浓度变化明显。SO2污染主要受采暖燃煤的影响,虽然和平区已实现基本无燃煤区,但周边非集中供暖的老旧居民楼仍延用家庭采暖炉取暖,构成数量庞大的污染点源,这应该是冬季取暖期SO2居高不下的罪魁祸首;非取暖期,SO2主要来源于区内机动车尾气的排放;同时SO2的污染还一定程度受到外界环境影响。
4)NO2主要来源于机动车尾气的排放,其污染程度和天气状况关系较大,但和季节变化关系不是很大。随着汽车保有量的增加,NO2污染程度呈现出上升的趋势,排除燃煤因素影响后其污染程度已经超过SO2的污染。
建议采取的防治措施:
1)严格落实“美丽天津一号工程:天津市清新空气行动方案”的各项措施,加强施工工地和道路的扬尘管控工作,保证防尘措施做到位。
2)依照《天津市大气污染防治条例》对周边散乱小餐饮行业进行整治,同工商管理部门联合执法,对无照或超范围经营的餐饮依法取缔;对证照齐全的查看其环保设施,如果不具备环保设施,通知其限期整改。
3)加快和平区的行政规划,逐步让老旧居民楼退出和平区的历史,全面实现集中供暖、清洁供暖。
4)大力发展城市公共交通,减少汽车尾气带来的污染。有数据显示,若运送100名乘客,使用公交与小汽车相比,道路占用长度减少近9倍,节省油耗约5倍,排放的有害气体最多可降低15倍。
5)严格执行《天津市空气重污染日应急方案》,根据空气污染预警信息结果,分级采取相应的污染应急措施,包括健康防护及建议性污染控制措施、强制性污染控制措施。
6)建立和完善空气环境保护的长效机制。健全空气污染控制环境法规和标准体系,加大环境执法监测的频度和执法力度。
【关键词】 城市环境 空气质量 环境容量 污染控制
随着当前社会经济不断发展以及城市化水平不断得到提升,在珠三角城市化的推进过程中,广州及周边城市的污染情况越来越来严重,而空气质量越来越差,特别是近几年来雾霾越来越严重,受到全国人民的关注。
为了改善城市空气质量,有效控制雾霾,必须要从对城市的污染源出发,对空气污染物的排放进行控制。文中着重对广州市的城市大气环境容量做出预测,并分析本市的产业布局以及污染源的分布情况,提出了对本市的空气污染物控制的一些措施与建议。
1 广州市大气环境现状
1.1 近年广州市环境空气质量
广州是一个省会城市,同时也是一个人口超过1000万的大城市,也是非常发达的大都市。近几来广州经济一直保持快速增长,在2001至2012年间全市GDP由原来的2685.76亿元增长至13551.21亿元,年均增长率差不多到达15.5%;而在机动车方面则从原来的143万左右辆增加到250万以上。同时在工业方面的规模在扩大,这些都给广州空气质量以及生态环境带来了巨大压力。分析近几年的广州空气质量现状可知(见图1),2001至2012年间全市三种常规空气污染物的浓度先升高后降低,相应地空气质量由恶化到改善,最后比较稳定。由图可知,从2006年开始广州空气质量有了一定的好转,一些主要污染物浓度的逐步下降,但NO2、PM10这两种污染物浓度下降并不十分明显,NO2与PM10做为城市空气的主要特征污染物,它给空气质量控制带来了严峻的形势。
广州市大气污染有着明显的时空变化规律,由于受到地形和气象条件的影响,在夏季期间污染物浓度一般要比平时偏低,春季和冬季染物浓度则比较严重,原因是相对稳定的大气层它对污染物的扩散非常不利,而这两个季节城区内NO2浓度要远远高于郊区地方。但总的来说,广州市出现灰霾天气呈现下降趋势,在变化规律上也是与PM10浓度一致的。
1.2 2013年环境空气质量
根据广州市环保局的2013年广州市环境质量状况,广州2013年全年空气质量达标天数260天,达标天数比例为71.2%。达标的260天中,优81天,良179天,而轻度污染为90天,中度污染15天。广州市29个信息空气监测点达标天数比例在48.2%~82.3%之间,均未出现严重污染。达标比例最高的是增城荔城测点,其次为从化街口测点,达标比例最低的是黄沙路边站和杨箕路边站测点。
2013年公报显示,广州市环境空气六项主要监测指标中有三项指标浓度上升:细颗粒物(PM2.5)53微克/立方米,同比上升3.9%;二氧化氮(NO2)平均浓度为52微克/立方米,同比上升6.1%;可吸入颗粒物(PM10)72微克/立方米,同比上升4.3%;分别超过国家二级标准0.51倍、0.30倍、0.03倍。
2013年12月,全国大范围出现持续时间较长的严重灰霾,广州市也出现了长时间静、稳天气,污染物不断在近地面堆积,导致污染物浓度较大幅度上升。同时,秋冬季节气候干燥,降水时间短,扬尘污染比较明显。12月,广州市PM10和PM2.5浓度比上年同期分别上升53.6%和43.9%,致使全年浓度同比有所上升。
2 广州市环境空气容量
在进行城市大气污染预测与容量控制研究中,一般有基础工作研究、模型计算以及降低污染方案与优化等。
2.1 研究准备
研究准备工作一般包括对基础数据进行收集以及整理分析,具体有对污染因子和基准年的确定、污染源清单的编制与模化、污染源的调查、城市建设与发展规划、大气污染现状资料的收集和分析以及其他相关资料的收集与整理。在研究准备工作中工作量大,整理的数据资料也要尽量做到详细。特别是对污染源的调查和清单编制,只有做这样才能得到更精确的容量计算结果。在进行定位污染源以及把握污染源排放源时,要充分分析城市的特点以及经济状况,对污染源排放进行划分。此处,对城市气象资料以及大气污染现状数据也要充分掌握,因为这也是容量计算的一关键因素,对于历史数据资料数据进行分析时,最好是从逐年、逐月、逐日和逐时,做到充分对污染和气象变化状况进行反映。
2.2 环境容量分析
2.3 结果分析
大多数的大气扩散模型都有着不同的特点,在对各种不同的因素也有着相应的考虑方式,同时在确定不确切性因素的假设以及参数时,往往会导致计算结果与实际情况有一定的误差。此外,由于各个城市的地理条件以及气象影响因素不同,在使用不同的模型进行模拟时往旆也会得到不同的结果。因此,要得到更加精确的结果,就应该进行比较模型的性能以及精确度,选出与城市特点相符合的模型进行应用计算。
3 广州市空气污染控制对策
然而城市大气环境容量做为一种有限的环境资源,必须要掌握好进而合理地有效地去利用这一环境资源,要使其充分地为国民经济发展提供服务。因此,开展城市大气污染预测和容量控制的研究就变得非常有必要了,要开展城市大气污染预测和容量控制的研究,首先要通过对城市大气环境容量的确定,再进行城市大气污染源的削减计划进行制定以及最佳工业布局优化方案的制定,进而得到改善城市空气质量的最佳方法和途径。只有这样才能使到城市经济环境得到改善,城市居民身体健康得到保障,才能给国家的经济效益起来很好的推动作用。
3.1 控制工业污染
(1)市政府要有计划、有步骤地将污染工业逐渐迁离市中心。对一些短时间内不可能迁出的要加强它们的大气污染控制技术,在以后的生产过程要加大对其监控管理力度,做到将污染程度降到最低。(2)治标要治本,必须要从污染源的治理入手,督促企业提高生产工艺,开辟治理污染的新途径,减少污染物质的排放。同时可以采用闭路循环方式,进行综合利用。(3)加大对可再生资源的开发和利用。一般情况下,可再生资源比较廉价,同时又是可收获并可以再生的永不枯竭。可再生资源还具有生物可降解性的特点,与石油化工原料相比,其污染更小,非常适合环境保护原则。
3.2 加强对机动车排放管理
(1)机动车排放所造成的污染有汽油的使用有很大的关系,而提前实施“欧3”标准对城市大气环境具有特殊的实际意义,相比于之前的“欧2”标准而言,其主要是加强了对NOx产生的限制,而HC 和CO则没有什么变化,这非常符合广州这样NOx污染严重的城市。
(2)加速淘汰、转移以及改造一些不合标的在用车。目前一些旧车没有排放控制装置属于高排放源,有些在用车就算有排放控制,但随着车身老化,在平时排放装置保养不当,造成排放恶化,对于这类车应采取淘汰或改造的措施。同时更大力度发展电车以及LPG等清洁燃料车。
3.3 制定污染源消减方案
在进行模拟计算后确定城市的现状容量,对城市的现状容量以及最大允许容量差距进行比较,再通过得出的污染排放的消减率来进行制定城市污染排放的布局方案,并以得到最优的染排放的布局方案为最终目的。
4 结语
要做好城市大气污染控制与管理工作,进行城市大气污染预测与容量控制研究能起到关键的作用。明确城市的大气环境容量,对于城市建设与发展有着深远的意义。然而工业布局是否合理直接决定着有限的大气环境容量能否得到有效的利用,一个合理、科学的工业布局不仅可以充分利用好环境容量资源,同时促进城市建设的发展。
参考文献
[1]袁东.我国大气污染现状、危害与防治对策[J].商品与质量,2011.12.
正文:
19世纪,作为工业革命发源地和工业中心的伦敦进入工业急速发展期,大量化石燃料,尤其是煤炭的消耗量不断增加,使得伦敦大气污染愈演愈烈,工厂产生大量废气,形成了极浓的灰黄色烟雾,伦敦的空气污染形势渐趋严峻。从19世纪初到20世纪中期的100多年间,伦敦在冬季发生过多起空气污染案例,最早的记录甚至可追溯到1813年。随后的1873年、1880年、1882年、1891年、1892年和1952年等年份又多次发生大气污染事件,其中1952年12月的一次严重大气污染事件最为典型 。
伦敦雾霾如何显形
1952年12月4日至9日,大范围高浓度的雾霾笼罩伦敦。据史料记载从12月5日到12月8日的4天里,伦敦市死亡人数达4000人,其中,48岁以上人群死亡率为平时的3倍;1岁以下人群的死亡率为平时的2倍。此外肺炎、肺癌、流行性感冒等呼吸系统疾病的发病率也有显著增加。在接下来的两个月中,这起事件总共造成12000人死亡。这就是后来震惊世界的“伦敦烟雾事件”。空气污染不仅损害人体健康,而且严重地腐蚀了建筑物,还使土壤贫瘠,水质恶化,鸟类远辟他乡,并影响植物生长。
形成伦敦烟雾事件的直接原因是燃煤产生的二氧化硫和粉尘污染。烧煤的工厂排放的大量浓烟、汽车排放的机油废气和从欧洲大陆飘过来的污染云,都令伦敦的空气质量变得很差。当年的伦敦,工业排污量非常大,每天都有1000吨的浓烟从烟囱中飘出来,排放2000吨二氧化碳(CO2)、140吨盐酸和14吨氟化物。更为严重的是,燃煤粉尘中含有三氧化二铁成分,可以催化另一种来自燃煤的污染物二氧化硫氧化生成三氧化硫,进而与吸附在粉尘表面的水化合生成硫酸雾滴,混合了水蒸气之后,就形成了800吨的硫酸。家庭烧煤也加剧了大气污染。在集中供暖时代之前,寒冬的伦敦,数以万计的家庭只能烧煤取暖。由于战后经济困难,政府将优质煤出口国外,而伦敦人则烧劣质煤,污染更为严重。当空气不流通的时候,这些污染严重的黄烟就被“困在伦敦上空”,便形成了浓雾。这些硫酸雾滴吸入呼吸系统后会产生强烈的刺激作用,使体弱者发病甚至死亡。伦敦烟雾事件的间接原因是开始于12月4日的逆温层所造成的大气污染物蓄积。
随后的1956年、1957年和1962年等伦敦又连续发生了多达十二次严重的烟雾事件。20世纪70年代中期,伦敦的“雾日”逐年减少,1980年则进一步下降。目前,伦敦有毒烟雾已销声匿迹,并成为全球的生态之城。
严密有效的治理过程
1952年伦敦的严重烟雾事件,促使英国人民开始深刻反思。英国政府开始“重典治霾”,取得了非常显著的治理效果。1953年以来伦敦60多年的烟雾治理,按照其空气质量的改善趋势可划分成四个阶段 。
第一阶段为准备阶段(1953-1960)。英国政府1953年成立了由比佛爵士领导的比佛委员会(the Beaver Committee),专门调查烟雾事件的成因并制定应对方案。在比佛委员会的推动下,1956年英国出台专门针对空气污染的《清洁空气法》。该法提出禁止黑烟排放、升高烟囱高度、建立无烟区等措施,并且在控制机动车数量、调整能源结构等方面做出了很多努力。同时,清洁空气委员会(Clean Air Council)成立,负责监督空气污染的改善情况,并从对空气污染治理有经验、有学识或有责任的人那里获取空气污染治理建议。具体的管理措施包括由地方政府负责划定烟尘控制区,改造家用壁炉,更换燃料,禁止黑烟排放;设立奖惩机制,对控制区内进行壁炉改造的合理费用,由地方政府补贴至少70%,而对违反条例的人员则依情节处以10-100英镑罚款或最高3个月的监禁。1960年,伦敦的二氧化硫(SO2)和黑烟浓度分别下降20.9%、43.6%,取得了初步成效。
第二阶段是显著削减阶段(1960-1980年)。1968年,英国政府对《清洁空气法》进行了修订和扩充,赋予负责控制大气污染的住房和地方政府部部长更多权限,包括出台新的锅炉颗粒物和烟尘排放限值的权力,和可以强制要求地方政府设立新的烟尘控制区的权力。1974年,政府颁布《污染控制法》,规定机动车燃料的组成,并限制了油品(用于机动车或壁炉)中硫的含量。这一阶段最核心的措施,就是大幅扩大了烟尘控制区的范围。到1976年,烟尘控制区的覆盖率在大伦敦地区已达到90%。伦敦空气中SO2和黑烟的浓度在第一阶段还略有波动,但到了第二阶段,整个城市的空气质量便有了显著改观,SO2和黑烟的浓度在短期内均大幅下降,10年降幅超过80%。到1975年,伦敦的雾霾天数已经从每年几十天减少到15天,1980年降到5天。
第三阶段是平稳改善阶段(1980-2000),伦敦大气控制与治理的重点已从控制燃煤开始逐步转向机动车污染控制。政府陆续出台或修订了一系列法案,如《汽车燃料法》(1981年)、《空气质量标准》(1989年)、《环境保护法》(1990年)、《道路车辆监管法》(1991年)、《清洁空气法》(1993年)、《环境法》(1995年)、《国家空气质量战略》(1997年)、《大伦敦政府法》(1999)、《污染预防和控制法》(1999年)。这使得伦敦大气污染治理的法律法规更加完善。
第四阶段是低碳发展阶段(2001年至今),此时伦敦的空气质量和20世纪50年代相比,已经有了巨大的改善,SO2和黑烟浓度分别下降84.2%和47.4%,都不再是伦敦的主要污染物。2002年,伦敦市长经过广泛咨询后了伦敦的空气质量战略,其中详细说明了伦敦要如何达到国家空气质量目标。2003年,《英国能源白皮书――我们能源的未来:创建低碳经济》中首次正式提出低碳经济概念,提出将于2050年建成低碳社会。此后,伦敦的空气质量战略在2006、2010年进行了两次修订。目前,伦敦空气质量控制的重点是机动车污染控制,而主要污染物是二氧化氮(NO2)和PM10。低层空气中烟的污染有93%得到控制,酸雨的危害已基本消除。今天的伦敦,已成为一座“绿色花园城市”,并荣登吸引全球游客最多的城市之榜首。
经验是否值得借鉴
关键词:中央空调的通风系统、清洗状况、发展建议
Abstract: with the development of green building and sustainable building concept increasingly win support among the people, not only for the construction of the environmental protection and energy saving put forward higher requirements, but also pay more attention to the construction of the health, indoor air quality has become one of the main aspects of health building. In the building of the health and environment monitoring is one of the most common is the air quality, air conditioning equipment cleaning and the influence on air quality is also gradually become a consideration. In order to keep the public places of indoor fresh air this paper from the central air conditioning ventilation system the necessity, the present situation and the suggestion for the development of air conditioning and ventilation system cleaning and other aspects of the analysis.
Key words: central air conditioning ventilation system, cleaning condition, development suggestion
中图分类号:TD724 文献标识码:A文章编号:
随着人们生活水平的提高,空调已经走入千家万户中,在人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用,尤其是大型建筑物中的中央空调的安装也在呈增长的趋势,中央空调系统也逐渐被人们形象地称为“建筑物之肺”, 2003年春季,我国的很多省市和一些周边国家相继爆发了“非典”疫情。2004年我国又有十余省份遭受禽流感侵袭。“非典”和“禽流感”等呼吸道传染病在中国和周边国家的传播,这引起了人们对中央空调健康和安全的关注。
一、中央空调通风系统进行清洗的必要性
目前,绿色建筑业概念越来越受到人们的青睐,于是对建筑物的环保和节能也提出了更高要求的,人们也更加关注建筑健康,尤其是室内空气质量更是衡量健康建筑的主要方面之一。2003年5月23日,北京工业大学马重芳教授向中国标准化研究院提出“在非典肆虐情况下,我国应尽快制定和颁布中央空调清洗的国家标准”的建议①。此项建议得到了有关领导的重视。5月26日上午,他们就接到中国标准化研究院通知:我国政府决定立即制定此项标准,并力争在一个月内完成此项国标制度。经过标准起草组紧张的工作,在一个月左右的时间先后完成了此项国家标准的制定,6月30日,国家质量监督检验检疫总局就正式颁布了《空调通风系统清洗规范》GB1920-2003的国家标准②。与此同时,卫生部也于2003年8月19日了《公共场所集中空调通风系统卫生规范》。建设部也正在制定《空调通风系统运行管理规范》。这些标准的制定为中央空调通风系统清洗技术的实施提供了技术规范,它对于催生和规范我国的中央空调清洗行业,维护人民的身体健康和推动我国空调事业的健康发展具有重要的意义。2004年2-4月,卫生部组织各地对公共场所集中空调通风系统卫生状况进行了抽检。全国共抽检了60多个城市具备集中空调设施的937家公共场所,抽检内容为集中空调通风系统的风管,检测指标为空调风管积尘量、积尘中细菌含量和真菌含量。根据相关国家标准,属于严重污染的集中空调通风系统有441家,占抽检总数的47.1%,中等污染438家,占抽检总数46.7%,合格的58家,占抽检总数6.2%③所有这些都使越来越多的人逐渐认识到空调风道污染的严重性和对空调进行清洗的必要性。
二、我国中央空调通风系统清洗状况
1、中央空调通风系统清洗的前景
据估计,人们90%的时间是呆在室内的,室内的环境好坏直接关系到人们身体的健康,有些情况下室内空气污染程度可能是室外的20-50倍。非典的发生使中央空调“可能是细菌孳生的温床”而受到质疑,非典过后,人们开始关注自己所处的环境是否健康,于是空调清洗这一新行业应运而生。空调清洗可适用于写字楼、商场、宾馆饭店、影剧院、医院、学校和厂房车间等公共场所的中央空调,因此,应用前景十分广阔。国外从上世纪的70年代末80年代初开始重视中央空调通风系统的清洗了,到20世纪90年展成一个巨大的产业。空调清洗不仅能改善室内空气质量,同时还能节能和延长空调的使用寿命,因此空调清洗颇受用户的欢迎,使空调清洗业得到了丰厚的回报。
据有关部门统计,仅北京在册公共设施配有中央空调系统的就有1800多家,加上没有注册的5000-7000家,北京市安装中央空调的单位就近9千家,且每年以10%以上的速度递增,仅北京市的中央空调清洗市场的营业额就有5亿元人民币以上。上海市在新建的居民住宅中大力推广中央空调,据有预测,到2010年上海新建住宅中安装中央空调的比例已达到30%。而存在许多多年基本上从未彻底清洗过的中央空调,全国中央空调清洗的潜在市场非常巨大。④
2、空调通风系统清洗设备实现了国产化
中央空调通风系统的清洗不同于一般的清洗工程,它是不能采用化学方法来清洗的,而是必须采用机械的清洗方法。需要一套专门的机械设备,来实行中央空调风道的清洗,这些设备包括风道清扫机器人、风道监测机器人、风道清洗专用抽吸集尘设备、风道吹扫喷雾设备等等。在2003年以前,我国还不能生产这些设备,包括清洗检测设备都需进口,但是从国外进口的设备成本一般都比较高,一套管道检测机器人系统(带高清晰摄像头)动辄几十万。于是国内的好多公司经过一年多的努力和研究,逐渐实现了空调风道清洗设备的国产化。北京天地能流科技发展有限公司和北京工业大学共同研制出了中央空调通风系统清洗所需的全套设备,包括空调风道清洗机器人、空调风道检测机器人、风道清洗专用集尘机、风道喷雾系统、风道吹扫系统、气堵等设备,其成本不足国外进口的15%,经过多次试验运用开发的设备成功为多处大楼实施了中央空调风道清洗服务,并取得很好的清洗效果。
3、空调清洗行业运行存在不规范行为
“非典”过后,空调清洗公司如雨后春笋地诞生了,许多商家纷纷推出了空调清洗服务,由于缺乏系统的行业认证和资质鉴定,使得空调清洗行业门槛很低,空调清洗公司良莠不齐,具备空调清洗专业技术水平的大型企业也是寥寥无几,大多数是私人个体企业,以前从事过类似的车辆清洗、锅炉清洗或者是家政保洁方面的工作,尚不具备空调清洗专业技术和设备。清洗的市场很不规范,还存在一些无序混乱的竞争现象,有的公司设备简陋,人员或根本没有经过培训不具备行业从业资格,利用低成本拉拢客户承接工程,在这个行业中形成恶性竞争。因此,空调清洗行业要进入规范化、标准化的轨道,就得要求有系统完善的国家规范标准体系,并建立规范化的市场监督管理机制和行业内部协会组织的导向作用。不过经过多年的发展空调清洗行业得到了很大的发展,与以前相比已有了很大的改善。
三、空调通风系统清洗的发展建议
1、空调清洗方法要到科学化
空调清洗不仅是个体力活,而且还涉及到化学、物理、微生物等学科范畴,因此要采取科学的方法来处理。空调的清洗要求根据不同的材质,不同的管道结构尺寸和不同的积尘类型,采取不同的清洗方式,并选用不同的清洗设备。清洗的过程中,对管壁积尘残余量、微生物残余量、可吸如颗粒物浓度都要有相关技术标准,所以必须高效快捷地清洗,达到清洗要求,不能造成二次污染,做到科学清洗。
2、建立健全行业的制度规范
空调清洗要建立健全良好的行业制度规范,并且要按照规范标准来运作,这就需要政府和行业内部的共同努力。相关的管理部门要进一步出台相应的文件,对行业进一步细致、明确地规范。组建行业职能鉴定机构,负责对公司资质审核;成立通风管道清洗协会,制定通风空调系统清洗规范、行业认证、技术咨询等;抓好从业人员培训、考试工作;加大市场监管力度,打击行业不正当竞争。
3、展开综合化、多元化的业务
空调清洗行业要有长足的发展,还要在业务综合化和产业多元化方面进一步改善。空调清洗是一个涉及范围较广的行业,不仅有产品设备的制造生产,还有服务施工方面需求,还有人员培训方面,这些都有形成市场的能力。总之,随着
人们对空调清洗观念认识的改变,政府相关部门重视程度也在的改变。空调清洗是一个巨大的产业,虽然存在一些问题不少,但这阻挡不了空调清洗产业飞速向前发展的步伐。
参考文献:
[1]吴玉庭 .新技术催生空调清洗产业[M] 建设科技,2004,19-21.
[2]国家标准《空调通风系统清洗规范》GB19210-2003 .
关键词:大气污染;雾霾;冬季采暖
1 雾霾的危害
2013年1月,北京地区仅有5天不是雾霾天。而且有报告显示,中国最大的500个城市中,只有不到1%的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准。因此,大家对雾霾的讨论进一步升温。
雾霾具有很强的吸附力,能吸收大量的有毒物质和病原微生物,可直接进入人体的呼吸系统,最直接的表现是呼吸系统疾病。据北京市卫生局统计,每当进入采暖期后,城市居民发生呼吸道感染的病例呈爆发式增长,市属各大医院的呼吸科就诊的患者就增加2~5成。
2 廊坊市雾霾的现状
下表是根据“中国空气质量在线监测分析平台”的2015年内廊坊市大气污染指数等资料中总结的廊坊市空气质量天数:
从上表中我们可以看出,在采暖期内重污染的天数为16天,其中13天发生在采暖季内;重度污染以上天数总共35天,其中30天发生在采暖期内。
从上图中也可以看出,进入非取暖期间(4月到10月),廊坊“优良”空气所占比重较大,一般在50%以上;而进入采暖期后,“优良”天数所占比例立刻下降,一般维持在30%左右。说明进入采暖期后,空气质量质量明显变差。
3 冬季雾霾成因
通过上述的调研及分析,雾霾天气在采暖期为多发期。二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物等这三项是雾霾的主要组成,前两者为气态污染物。城市有毒颗粒物来源首先是汽车尾气和冬季烧煤供暖所产生的的废气、工业生产排放的废气、建筑工地和道路交通产生的扬尘。而北方冬季天气寒冷,由于燃煤采暖导致内部排放源增多,且大气对流引起悬浮颗粒,这导致空气污染是不易传播但易积聚,最终恶化了空气质量。
通过各地对雾霾现象的研究成果可以发现,大家一致认为城市的燃煤、机动车尾气及扬尘加剧了雾霾的产生。甚至有的科研机构认为冬季燃煤采暖对雾霾的贡献度甚至达到了50%,这也解释了冬季为雾霾多发的原因。
4 建议解决方法
据调研整个河北省每年消耗的煤炭约为三亿吨,其中有很大一部分为中小锅炉散烧煤消耗。廊坊市大型的燃煤锅炉都经过了燃煤脱硝、除尘、脱硫改造,排放已经达到了国家标准,对大气的污染很小。但是小型的燃煤锅炉及农村居民取暖炉很少安装排烟净化装置,所以小锅炉的直接烧煤是雾霾重要来源。
4.1 采暖方式调研
基于廊坊市的具体情况,走访调研了采用清洁能源采暖的用户,走访地点为:新奥科技园、建设路锅炉房、廊坊师范学院换热站和都市花园小区。
4.1.1 新奥科技园。该区域采用地源热泵取暖,地源热泵技术属可再生能源利用技术,是利用地球表面浅层地热资源作为采暖热源。地源热泵属经济有效的节能技术,消耗1kWh的能量,可得到4kWh以上的热量。地源热泵环境效益显著,其装置的运行没有任何污染,生产过程中只耗费电能,并不另外消耗其他化石能源,所以在设备使用地并不对空气造成污染和有毒有害物质的排放。
4.1.2 热力三处。热力三处于2014年完成燃煤锅炉的“煤改气”改造工作。改造后采用天然气作为燃料为用户提供采暖,由于天然气是燃烧后污染物少、对大气的影响小等因素,所以很多集中供热站进行了锅炉“煤改气”的工程。但是由于天然气气源、价格、设备投资等因素,煤改气的示范工程也仅仅是在小范围内进行。
4.1.3 都市花园小区。都市花园小区位于市区中心的居民生活小区,该小区的居民主要采用“燃气壁挂炉”作为冬季采暖及洗浴热水的热源。中燃气锅炉不同的是该设备分散的分布于燃气壁挂炉采用天然气作为燃料,与大型的集在各个用户家中,没有集中锅炉房的管线传输造成的热量损失。
4.1.4 廊坊市师范学院。师范学院锅炉房内,已经加装了节能型的空气源热泵机组,为学生浴池提供洗浴的热水,该项技术利用电能驱动热泵机生产洗浴热水,与原有的燃煤锅炉相比降低了排放,是节能减排的重要形式之一。师范学院冬季采暖采用小型的燃煤锅炉,污染较大;在2005年前后,学院取缔了燃煤锅炉采暖,取而代之的采用市政集中供热,市政锅炉房的设备先进、燃烧效率高,设备具有完善的脱硫脱硝除尘等工序。
4.2 解决方案建议
通过上述调研,可以通过以下几种措施改善京津冀地区冬季燃煤取暖对大气污染的影响:
4.2.1 加快中小型燃煤锅炉淘汰治理,在市区大力推广集中供热形式,逐步取缔中小型燃煤锅炉房。在具备并网条件的区块,尽快实施集中供热并网改造。
4.2.2 对于集中供热无法覆盖的区域提倡利用清洁能源采暖的措施。如:锅炉“煤改气”、燃气壁挂炉等“气代煤”采暖手段。在天然气管网无法覆盖的偏远地区,应大力推广“超低温空气源热泵”、“地源热泵”采暖手段。
4.2.3 市区周边的农村大力推广“清洁型煤炭”及“节能环保灶具”,最大限度减少原煤散烧造成的污染。制定煤炭质量管理办法,从源头上杜绝高污染煤炭进入廊坊市区,禁止市区内销售及燃烧高灰分、高硫份劣质煤炭。
4.2.4 建议政府划拨专项资金,加大对经济欠发达地区的采暖补贴。尤其是针对经济困难的散烧煤采暖用户,政府除了给予优惠的电价、气价外,也应酌情给予初次购置设备的投资补贴。
参考文献
[1]朱成章.我国防止雾霾污染的对策与建议[J].中外能源,2013(6).
[2]王玉明,刘湘云.美国环境治理中的政府协作及其借鉴[J].经济论坛,2010(5).
[3]徐飞鹏.京津签协议应对重污染天气探索建应急联动预案[N].北京晨报,2013-3-25.
今年开春以来,灰霾天气席卷了全国大部地区,让人们对空气质量的担忧再次升级。从前普及度并不高的空气净化器,也因此变成了抢手货。走进卖场,各类净化器纷纷亮出了各种噱头:高效过滤、纳米技术、光触媒、负离子,除菌率99%,有效清除PM2.5等等。这些产品真的都是可靠有效的吗?还是仅仅同顾客打起了心理战?
空气净化器已有190年的历史
空气净化器起源于消防用途,1823年,约翰和查尔斯·迪恩发明了一种新型烟雾防护装置,可使消防队员在灭火时避免烟雾侵袭。1854年,一个名叫约翰斯·滕豪斯的人在前辈发明的基础上又取得新进展:通过数次尝试,他了解到向空气过滤器中加入木炭可从空气中过滤出有害和有毒气体。
二战期间,美国政府开始进行放射性物质研究,他们需要研制出一种方式过滤出所有有害颗粒,以保持空气清洁,使科学家可以呼吸,于是HEPA过滤器应运而生。在20世纪50、60年代,HEPA过滤器一度非常流行,很受防空洞设计和建设人员欢迎。
进入20世纪80年代,空气净化的重点已经转向空气净化方式,如家庭空气净化器。过去的过滤器在去除空气中的恶臭、有毒化学品和有毒气体方面非常好,但不能去除霉菌孢子、病毒或细菌,而新的家庭和写字间用空气净化器,不仅能清洁空气中的有毒气体,还能净化空气,去除空气中的细菌、病毒、灰尘、花粉、霉菌孢子等。
目前,空气净化器已经有了多种不同的设计制作方式,常用的材料技术主要有:光触媒、活性炭、合成纤维、HEAP高效材料、负离子发生器等。国内市场现有的空气净化器多采用复合型,即同时采用了多种净化技术和材料介质。
净化率99.9%是否真的可靠?
但是它们对改善室内空气质量是否真的有效呢?为了实地调查各类产品的具体情况,笔者来到当地一家以销售空气净化器产品为主的店铺一探究竟。一见有人查看商品,销售人员马上就热情地上前介绍:“你看这个,标着‘PM’,主要是清除PM2.5的;还有这个,不仅能清除PM2.5,还能除甲醛、除苯、去异味。它采用了我们的专利技术,就几十块钱的过滤网滤芯需要定期更换,最贵的铂金块部件寿命可达15年,只要定期清理、暴晒就行,特别经济实惠。”
笔者又翻看了一款售价约3000元的空气净化器的说明书,只见上面写道:产品由于采用了高效空气微粒过滤器(简称HEPA),可有效净化颗粒径小至0.3微米,对同等大小颗粒及各种菌团的净化效率达到99.9%以上。当记者对此净化效果提出质疑时,销售人员毫不迟疑地拍着胸脯保证“没问题”。
对于很多商家这种“打包票”的态度,家电专家鲁建国表示,目前的空气净化技术相对成熟,只要设备够好,确实可以起到除菌功效。但他强调:“提到净化效率多少,要有前提条件。比如,商家宣传自己的净化效率高达99.99%,应该同时说明是在什么条件下,多大空间中,运行多长时间达到的。若不能说明,就可能受到消费者质疑,甚至可能是虚假宣传。”鲁建国建议,消费者在购买空气净化器时,应向商家索要产品的检测报告,并上网查询其检测机构的合法性、真实性。
而“去除PM2.5”无疑是现在消费者们最关心的功能之一,那么目前销售的空气净化器能有效去除PM2.5吗?
对此,中国工程院院士侯立安介绍,目前空气净化器不属于国家强制认证产品,国家尚未出台针对PM2.5净化效果的检验标准,市场上销售的一些产品对PM2.5有一定的净化作用,其去除率是在特定实验条件下得到的实验测试数据,如30立方米环境测试舱运行1小时的测试结果等。一些空气净化器宣传“去甲醛率达99%”、“去除PM2.5”,但未给出实验条件,表述过于简单甚至绝对化,易对消费者造成误导。而且目前采用的HEPA技术的产品,虽然对PM2.5具有较好的去除效果。在实际使用过程中,由于空气净化产品本身的设计、密封性、空气流量等因素,也会影响产品的净化效果。
多少钱的才合适?
笔者在调查中发现,目前市场上空气净化器价格从几百元到上万元不等,其中100元以内的空气净化器卖得最好。但是据专家介绍,购买净化器时,不能仅仅贪图便宜,有些价低质次的产品能不能产生负离子都很难说,更不可能有吸附粉尘、致病菌的净化作用。由于国家标准尚不完善,消费者难以作出判断时,还应选择有信誉保障的产品。
对于定价为何如此悬殊,国家室内环境质量监督检验中心主任宋广生解释道:有的产品带显示屏,有的有风机,产品的过滤材料也不同,净化原理也各不相同。有的产品很简单,成本低,但有的成本确实比较高。
“其实拥有基本功能的净化器就能够满足大部分空气净化的需求,很多产品价格高主要因为附加功能。”对于这个观点,宋广生说,某品牌有一台只具备基本功能的空气净化器,价格在八九百元钱。除了基本功能外,以下几个方面增加了空气净化器的成本:一是具有复合功能,例如杀菌、防霉、防腐、去甲醛的功能;二是智能化,可以根据空气污染程度自动控制开关,有的产品有定时开关功能;三是报警功能、显示功能,例如有的空气净化器在过滤材料吸附饱和时会自动报警,有的空气净化器会显示当时室内空气质量状况;四是设计上更美观、精巧,选择了更好的低噪音、无噪音风机,吸附材料更好等等。另外,价格和空气净化器的出风量、体积、适用面积也有关。
宋广生建议,消费者在选择时应根据自己的需求进行选择。如果不是新房,就没有必要买带去甲醛功能的空气净化器。如果睡觉时害怕噪声,应选择风机好、噪音低的空气净化器。
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净化器使用四问答
1. 不同大小的房间如何选择空气净化器?
现在的国标要求,所有产品都必须标注“洁净空气量”是多少。洁净空气量=2.3×房间容积/时间。也就是说,一台洁净空气量为100的空气净化器,如要在1小时内净化90%的可吸入颗粒物,它只能在42立方米容积的房间内使用。假设房间高度是3米,使用面积就是14平方米。
2. 使用净化器还要不要开窗通风?
在大气污染严重或室内环境污染的情况下使用空气净化器,最好关闭门窗,可以保证很好的净化效果。如果大气空气质量很好,就没有必要长时间开启空气净化器,应以通风为最先选择。夏季和冬季可以联合使用净化器和加湿器,效果更好。
3. 空气净化器应该如何放置?
空气净化器尽量不要靠墙壁或家具摆放,最好放在房屋中间,或在使用时离开墙壁1米以上的距离。由于净化器周围有害气体比较多,一般不要将其放在离人体太近的地方。不过,用于清除香烟烟雾的净化器可以离吸烟人近一些。
关键词 节能 空调系统 围护结构 照明
中图分类号: TE08 文献标识码: A
一、引言
首都机场2号航站楼建于上世纪90年代末,其设计理念和设计方法在当时虽然是走在时代的前列,但随着航站楼内各类功能性改造的实施以及建筑新技术的不断涌现,有些理念和方法已经无法很好的满足当今节能减排以及一流服务保障的需要。
研究调查发现,在我国公共建筑的全年能耗中,大约50 %~60 %消耗用于空调制冷与采暖系统,20 %~30 %用于照明。而在空调采暖这部分能耗中,大约20 %~50 %由护结构传热所消耗(夏热冬暖地区约20 %,夏热冬冷地区约35 %,寒冷地区约40 %,严寒地区约50 %;北京属于寒冷地区)。所以本文将从空调系统、围护结构和楼内光环境等几个方面对2号航站楼的节能改造进行一个初步的探讨和分析。二、空调系统的节能分析
2号航站楼采用的是全空气、定风量、定风压的集中式空调系统,空调送风系统的运行模式单一,风量调节能力较低。造成楼内各区域送风量不平衡,温度分布不均,风口风噪较大,影响楼内的环境质量,也造成能源的浪费。同时,由于航站楼使用功能的特殊性以及大进深的建筑特点,在春秋过度季节,空调停运时,在旅客流量少、相对空旷的地方,温度已较为适宜;而在旅客聚集区,特别是一层的旅客到达大厅和二层的旅客出发大厅,温度仍然较高。
基于以上问题,建议对楼内的空调及通风系统作如下改造:
1、空调机组及空调冷热水泵加装变频装置,手动调节阀改用自控调节形式,改变风口的形式为喷口形式。变频调节会达到节能的目的,但是由于航站楼内有大量的弱电系统,变频器产生的谐波干扰必须予以重视。航站楼的谐波控制指标一般为:电压谐波小于3% ,电流谐波小于10% 。由于对谐波的处理会增加初投资,加之目前2号航站楼空调、水泵尚未实现独立计量,建议先对空调冷热水泵进行试点变频改造。
2、对楼内的新风量通过CO2 浓度探测器控制, 实现变新风量运行。
3、建议对部分办公及商业区域实现新风系统的变风量运行,加大过渡季的新风量, 以利节能和改善室内空气质量。
4、过度季的自然通风对航站楼节能降耗意义也非常大,但是对于候机区要特别考虑,由于候机区靠近机坪,又是旅客集中休息的区域,采用自然通风会产生噪声干扰和导致空气质量降低,建议采用双风机系统, 使过渡季能实现全新风运行。也可以考虑在候机长廊的上部开一些通风电动窗,在夜间航班很少时可开启实现自然通风, 以达到节能的目的。
三、围护结构的节能改造分析
2号航站楼较之3号航站楼玻璃幕墙护所占比例较少,玻璃幕墙围护结构主要分布在航站楼候机区,关于航站楼玻璃幕墙的应用,在世界各地的航站楼里已较为普遍。目前航站楼的玻璃窗多采用8mm+0.76(白)+0.76(浅绿)+8mm 的双层夹胶玻璃,表1是几种玻璃的光学及热学性能数据对比表:
从表1 可以看出,2号航站楼所使用的这种夹层玻璃的保温隔热性能并没有比普通玻璃有明显改善。但是我们可以利用夹层玻璃的特点———变换薄膜层材质,达到航站楼的保温隔热甚至控制光线的目的。目前技术比较成熟且效果较好的有镀膜夹层玻璃、温控电控夹层玻璃和光电玻璃。其中光电玻璃的隔声降噪效果非常明显,适合用于航站楼内,2号航站楼可以考虑将候机区的玻璃幕墙改造成此种玻璃。
另外笔者通过对2号航站楼的调查,发现以下关于围护结构的几点问题:
1、地下一层通往停车场的多处通道只有一道玻璃感应平开门,保温效果不好,在开启的状态下冬季会有大量的冷风灌入地下一层主楼梯内,建议在每个通道门的外侧都加装一道落地保温垂挡帘,防止冬季冷风灌入。
2、地下一层通往另一侧办公区域的通道中,有的通道门长期处于敞开状态,能明显感觉到大量热空气从楼内流通到室外地下走廊内,造成冬季空调热量的白白损失,建议加强楼内责任区域管理。
3、一层行李大厅,行李传送带只有单层垂挡帘,造成冬季室外冷风直接从行李传送通道进入楼内,导致空调热负荷的损失。
4、二层出发大厅到室外的紧急通道门,虽然平时处于关闭状态,但是门间缝隙较大,且无密封胶条,冬季存在冷风渗透的问题,建议对其进行改造。
四、楼内光环境的节能改造
楼内光环境是自然光和灯具照明综合作用的结果,将自然光引入建筑物内可减少室内照明能耗,强化人们与自然亲近。但随着可见光的进入,太阳辐射热也同时进入,它在不同的季节对室内的热舒适感会产生不同的影响。对于处于寒冷地区的北京来说,考虑更多的就是保温与节能。调查发现楼内二层旅客出发大厅照明偏低,建议做如下改造:
1、将航站楼二层外侧的大棚全部拆除,这样既能让更多的自然光通过玻璃门窗进入到楼内达到充分利用自然光源的目的,同时冬季让更多的阳光照射到楼内,也能达到减少楼内空调负荷的目的。
2、在二层顶部的天窗下设置挡板,将—部分光反射到顶棚表面上。这种技术使顶棚成为相对较大的非直射光源,减少了光源与背景的反差。这种反射板具有反射和透射双重功能,可以选择性地透过一部分天然光,并将另一部分反射到顶棚,由顶棚反射到大厅,使整个大厅光线充足柔和。