PDF《彭远新》

第25卷第1期 自然资源学报Vol .

25 No.

1 2010年 1月 JOURNAL OF NATURAL RESOURCES Jan,

2010 收稿日期 : 2009- 02- 26;

修订日期 : 2009- 12- 01. 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (40871083) ;

高等学校博士学科点专项科研基金项目 (20060139010) . 第一作者简介 : 彭远新 (1974- ) ,男 ,山东枣庄人 ,讲师 ,在读博士 ,研究方向为资源开发与环境整治等. E2 mail: pengcr@126. com

3 通信作者简介 : 林振山 (1955- ) ,男 ,教授 ,博士生导师 ,中国自然资源学会会员 ( S300000087M ) ,主要从事环境、 生态等领域的研究 ,已发表 SCI文章 40多篇.E2 mail: linzhenshan@njnu. edu. cn 能源消费产生的 SO2 和工业烟尘排放量时空演变分析 彭远新 1,

2 , 林振山

13 (1. 南京师范大学 地理科学学院 ,南京 210046;

2. 枣庄学院 ,山东 枣庄 277160) 摘要 : 能源消费产生的大气污染问题已严重危及人类的生存和发展 ,研究我国空气污染的时空 变化 ,关系到国计民生问题.论文利用重心模型研究发现 : ① 如果以 1990年的 SO2 污染物重心 (113183° E、 34103° N)为起点 ,

17 a来我国 SO2 污染物重心差不多是沿西南 45° 方向运动 ;

② 如 果以 1990年的烟尘污染物重心 (115152° E、 36118° N )为起点 ,

17 a来我国烟尘污染物重心差不 多是沿西南 45° 方向运动 ;

③ 上述两大污染物运动规律是由于

17 a来我国能源消费重心差不多 也是沿西南 45° 方向运动 ,同时还与中西部地区技术水平落后有关. 关键词:空气污染 ;

重心转移 ;

重心模型 ;

能量消费 中图分类号 : X144 文献标志码 : A 文章编号 :

1000 -

3037 (2010)

01 -

0052 -

08 当前环境的污染和破坏已发展到成为威胁人类生存和发展的世界性重大社会问题.我 国是世界上环境污染物排放量最大的国家之一.中国 2005年SO2 排放总量高达

2 549 *

10 4 t,居世界第一 ,我国燃煤 SO2 排放约占总排放量的 85%~90% [

1 ] .中国也是世界第二大 CO2 排放国 , 80%的CO2 来自煤炭燃烧 [

22 3 ] .工业是制造环境污染的重要力量 ,自然界中约 80%的污染物来自工业企业 [

4 ] .据我国环保总局估计 ,工业污染占全国污染总量最高时达 70% ,其中包括 70%的有机水体污染 , 72%的SO2 排放量 , 75%的烟尘 [

5 ] .因能源消费所造 成的 CO2 、 粉尘及 SO2 等废气排放已成为全球关注的焦点问题之一 [

6 ] . 大多数学者多从污染产生的原因、 防治、 预报等方面进行探讨.丹麦学者 Jes Fenger研 究了空气污染的产生和危害 [

7 ] .彭希哲等分析了上海市空气污染状况及人群健康经济的 损失 [

8 ] .齐玉春等研究能源领域温室气体的产生原因和减排对策 [

9 ] .薛皎亮等利用监测 数据研究太原市空气的 SO2 污染随年际、 季节变化规律 [

10 ] .尚可政等利用动力学模型对空 气污染进行预报分析 [

11 ] .刘峰等用伴随方程研究空气污染的优化控制 [

12 ] .而对污染的时 空变化规律极少涉及 ,耿海青等通过半方差分析和克里格空间内插法 ,研究了我国 SO2 污染 在不同城市时空演变分析 [

1 ] ,认为

1990 ―2000年间中西部地区城市 SO2 污染呈现加重趋 势.本文拟采用重心模型探索因能源消费而引起的空气污染的时空演变 ,以期发现空气污 染的时空变化规律 ,供政府决策部门和有关学者参考.本文中的能源主要指煤炭、 石油、 天 然气等一次能源. 1期 彭远新等 :能源消费产生的 SO2 和工业烟尘排放量时空演变分析

53 1 区域重心概念与计算方法 所谓的区域重心概念就是借助物理学的物体求质心或重心的方法 ,假设一个大区域由 若干个小区域构成 ,第 i个小区域的中心坐标为 (Xi , Yi ) , M i 为该小区域的某种属性值 ,则 该属性意义下的区域重心坐标为 [13 ] : X = ∑ n i =1 M i Xi / ∑ n i =1 M i Y = ∑ n i =1 M i Yi / ∑ n i =1 M i (1) 当某一空间现象的空间均值显著区别于区域几何中心 ,就指示了这一空间现象的不均衡分 布 ,或称 重心偏离 . 偏离方向指示了空间现象的 高密度 部位 ,偏离的距离则指示了均 衡程度 [

14 ] .不同时间 (时代 )某种属性值的区域重心坐标的变化 ,直接刻画了该属性 (如某 种污染物指标 )随时间演变的路径.计算区域重心时 ,可以将 (Xi , Yi ) 取为各行政区域单元 的首府坐标 ,M i 可以为不同意义的属性值 (如人口、 耕地等 ) [

15 ] . 美国学者从 19世纪 70年代就开始利用重心原理对社会、 经济等方面进行研究.国内学 者对此应用较晚些.樊杰和 W ・ 陶普曼用重心方法研究了改革开放以来中国农村工业重心的 变动 [

16 ] .周民良分析了我国经济重心、 区域差距之间的关系 [

17 ] .孙希华对山东省产业重心 转移与可持续发展进行了研究 [

18 ] .乔家君等分析了近

50 a来中国经济重心移动路径 [

19 ] . 在中国近期的社会经济发展过程中 ,由于不同地区的产业结构、 技术水平、 城市化比例、 外商直接投资比重等都存在差异 ,且在年际间存在着较大的差别.因此其中任何一种影响 要素发生变化 ,都会影响到能源消费和由能源消费而产生的污染物排放量的不同 ,能源消费 和污染物重心因此处于一种不断迁移变化的状态.所以通过分析气体污染物重心的动态变 动可以进一步认识我国大气污染状况 ,特别是对未来大气污染变化的预测具有一定的参考 价值.

2 数据来源 能源燃烧后的污染物数据来源于中国工业可持续发展网环保统计库 [

20 ] .由于能源燃烧 后一般释放出污染气体和烟尘 (固体颗粒物 ) ,污染气体主要是 SO2 和CO2 ,因为各省区统计数 据均缺失 CO2 部分 ,在此以各省区工业 SO2 排放量和工业烟尘排放量分析能源燃烧所导致的 大气污染时空演变状况.统计资料中工业 SO2 排放量指报告期内企业在燃料燃烧和生产工艺 过程中排入大气的 SO2 总量 ,烟尘指企业厂区内燃料燃烧产生的烟气中夹带的颗粒物. 各省区的能源消费总量数据主要来源于《 中国能源统计年鉴 》 (2004―2006年)、《新中 国55年统计资料汇编 》 等.由于西藏、 港澳台地区缺少资料 ,在本文中不予考虑.个别省 份如湖南缺少

1990 ―1999年数据 ,山东和天津缺少 1991―1997年数据 ,在本文中用插值法 予以处理.虽然重庆市于 1997年 6月脱离四川省成为直辖市 ,但为了便于统计和处理 ,仍 把重庆和四川合并在一起.各行政区首府的经纬度数据来源于 Google Earth.

3 1990 ―2006年污染重心偏移

311 气体污染物重心偏移 在式 (1)中取 M i 为SO2 排放量 ( t) ,计算 1990年至 2006年共

17 a的SO2 污染物重心

54 自然资源学报25卷 坐标 ,发现 : ①17 a的SO2 污染物重心变化显著 ,但全部都落在我国的东南.如1990年位于 113183° E、 34103° N, 2006年位于 113128° E、 33152° N,均沿东南方向偏离我国的几何中心 (103° 50′ E、 36° N) ;

② 上一世纪的 90年代我国 SO2 污染物重心明显东移 ,而本世纪起我国 SO2 污染物重心明显呈现出向西南运动的趋势 ;

③如果以

1990 年的 SO2 污染物重心 (113183° E, 34103° N)为起点 ,

17 a来我国 SO2 污染物重心差不多是沿西南 45° 方向运动的.

17 a来我国 SO2 污染物重心总体向南偏移

56177 km,年均向南移动

3134 km;

向西移动

61122 km,年均向西移动

3160 km. 图11990 ―2006年SO2 污染重心偏移轨迹 Fig11 The centre of gravity track of SO2 pollution from

1990 to

2006 312 烟尘污染重心偏移 在式 (1)中取 M i 为烟尘排放量 ( t) ,经计算发现烟尘污染物重心 1990年位于 115152° E, 36118° N, 2006年位于 113181° E、 34166° N, 也均偏离了我国的几何中心 (103° 50′ E, 36° N) ,呈现出偏向中国西南运动的趋势 (图2) .从图 2可以明显看出 ,如果以 1990年的烟尘 图21990 ―2006年烟尘污染重心偏移轨迹 Fig12 The centre of gravity track of smoke pollution from

1990 to

2006 1期 彭远新等 :能源消费产生的 SO2 和工业烟尘排放量时空演变分析

55 污染物重心 (115152° E, 36118° N )为起点 ,

17 a来我国烟尘污染物重心差不多是沿西南 45° 方向运动的.总体向南偏移

169120 km,年均向南移动

9195 km;

总体向西移动

190135 km, 年均向西移动

11120 km.因此 ,如果以重心 (115152° E, 36118° N )为起点 ,沿西南 45° 方向 培育一条

200 km宽的生态林很有必要. 通过分析气体污染重心和烟尘污染重心的迁移发现二........