饶清华¹, 林秀珠¹, 陈芳¹, 陈文花², 曾雨³
1. 近海流域环境测控治理福建省高校重点实验室(福建师范大学福清分校), 福清 350300;
2. 福建省环境监测中心站, 福州 350003;
3. 福建省环境影响评价技术中心, 福州 350003
收稿日期: 2018-06-04; 修回日期: 2018-07-10; 录用日期: 2018-07-10
基金项目: 福建省自然科学基金（No.2018J01744）；福建省高校****科研人才培育计划项目（No.闽教科[2016]23号）；福建省教育厅中青年教育科研项目（No.JAT170671）；近海流域环境测控治理福建省高校重点实验室开放课题（No.S1-KF1707）
作者简介: 饶清华(1981-), 男, 博士研究生, 副教授, E-mail:raoqinghua@sina.com
通讯作者（责任作者）: 饶清华(1981—)、男，博士研究生，副教授，主要从事环境影响评价方面研究；E-mail：raoqinghua@sina.com.发表论文21篇，EI收录2篇.主持福建省科技厅软科学项目、福建省自然科学基金、福建省高校****科研人才培育计划项目、福建省社会科学规划项目

摘要: 采用大气环境容量紧缺度计算模型，以福建省为例，根据福建省各个地区2011-2016年的污染物排放情况，测算福建省内各个地区的SO₂、NO_x、PM₁₀环境容量紧缺度指数.结果显示：从时间尺度来看，各地区大气环境容量在个别年份出现波动，但总体上呈下降趋势.从空间尺度来看，总体上呈南高北低、东高西低的趋势.厦门、福州、泉州地区SO₂、NO_x、PM₁₀紧缺度比其它地区偏高，厦门地区SO₂、NO_x紧缺程度更为显著.其它地区大气环境容量的紧缺度相对较低，可以适当加大大气环境容量开发利用程度.
关键词:大气环境容量紧缺度福建省
Analysis on scarcity degree of regional atmospheric environment capacity
RAO Qinghua¹ , LIN Xiuzhu¹, CHEN Fang¹, CHEN Wenhua², ZENG Yu³
1. Key Laboratory of Measurement and Control System for Offshore Environment, Fuqing Branch of Fujian Normal University, Fujian Province University, Fuqing 350300;
2. Fujian Environmental Monitoring Center, Fuzhou 350003;
3. Fujian Province Environmental Impact Assessment Technology Centre, Fuzhou 350003
Received 4 June 2018; received in revised from 10 July 2018; accepted 10 July 2018
Supported by the Natural Science Foundation of Fujian Province(No. 2018J01744), the Distinguished Young Research Talents in Fujian Province University, No. Office of science and technology, Fujian Provincial Education Department [2016]23, the Scientific Research Project of Fujian Provincial Department of Education(No. JAT170671) and the Opening Foundation of Key Laboratory of Measurement and Control System for Offshore Environment, Fujian Province University(No.S1-KF 1707)
Biography: RAO Qinghua(1981—), male, Ph.D.candidate, associate professor, E-mail:raoqinghua@sina.com
^*Corresponding author: RAO Qinghua, E-mail:raoqinghua@sina.com
Abstract: The scarcity degree of atmospheric environment capacity for SO₂, NO_x and PM₁₀ in Fujian Province were assessed by the scarcity degree of atmospheric environment capacity calculation model based on the pollutant emissions in various regions of Fujian Province from 2011 to 2016.From the temporal perspective, the results indicated that the scarcity degree of atmospheric environment capacity fluctuated in different regions but declined gradually in general during 2011-2016. From the spatial perspective, the results demonstrated that the high values of scarcity degree happened in the eastern and southern regions in the Fujian province, and the low values happened in the western and northern regions. The scarcity degree of SO₂, NO_x and PM₁₀ in Xiamen, Fuzhou and Quanzhou areas were higher than other areas, and, particularly, the scarcity degree of SO₂ and NO_x were more serious in Xiamen city. The degree of atmospheric environment capacity in Putian, Sanming, Zhangzhou, Nanping, Longyan, and Ningde were relatively low, which indicated that the development and utilization level of atmospheric environment capacity can be appropriately increased.
Keywords: atmospheric environment capacityscarcity degreeFujian Province
1 引言(Introduction)大气环境作为人类生命系统延续所必须的组成部分，对人们的生产、生活及居民健康产生极其重要的影响.人类工农业生产及生活过程排放出的粉尘、SO₂、NO_x等有害气体改变了空气的原有组成，对人体健康产生影响.社会经济的发展、人口的增长及快速的城市化、工业化过程，人类赖以生存的大气环境受到了严重破坏.尤其是人类对煤、石油等能源消耗不断增长，伴随着大量的有害气体排放到大气环境中，导致大气环境污染日益严重，甚至出现了全球性的大气环境问题.目前，我国的大气污染问题比较突出，雾霾天气频发，公众对于大气污染的关注程度日益升高.但大气环境作为一种环境产品，目前关注的焦点多为大气污染成因分析、大气污染治理技术等，而以大气环境容量的方式对社会经济发展的制约作用，往往未受到重视.一方面，由于大气环境容量超负荷使用，大气污染程度加剧，大气环境质量恶化，严重威胁区域社会、经济、环境的可持续发展；另一方面，由于大气环境容量未得到充分利用，开发利用程度较低，区域社会、经济、环境的发展潜力未能合理挖掘.党的十八大首次在报告中单篇论述生态文明建设，而处理好人与自然的关系是生态文明建设的关键，经济社会发展必须建立在资源能支撑、环境能容纳、生态受保护的基础上，确保青山常在、清水长流、空气常新.“绿水青山就是金山银山”，我们要正确处理保护生态环境和经济发展之间的关系，既要守住绿水青山，又要建设金山银山.从资源、环境、生态3个方面对各类开发活动提出了管控的要求，将其限制在资源环境承载能力之内.一方面，通过设定资源消耗的上限，合理划定资源消耗“天花板”；另一方面，严守环境质量的底线，确保各类环境要素质量“只能更好、不能变坏”.因此，开展大气环境容量的研究就显得十分必要，在保障区域经济水平不断提升的前提下，发挥绿水青山聚宝盆的作用，产生金山银山的效益.大气环境容量的研究是进行大气环境规划的基础工作(肖杨等, 2008;徐鹤等, 2010;薛文博等, 2013;张南南等, 2014;竹涛等, 2016)，可为规划提供重要的依据.近年来，由于大气环境污染问题对人类社会的影响越来越严峻，受到国内外有关****的重视(陈仁杰等, 2010; Li et al., 2015; Lelieveld et al., 2015;唐宜西等, 2016; Wu et al., 2016; Yang et al., 2016; Friberg et al., 2016;赵晴等, 2017)，开展区域大气环境容量研究，能够为有关部门的科学决策提供支持.目前，国内外对大气环境容量开展较多研究(薛文博等, 2014;徐大海等, 2016;周业晶等, 2016)，但在福建省域层次上的研究则十分缺乏(刘龙华等, 2013).开展区域大气环境容量研究，可以理顺区域的环境和经济利益关系，有效提高区域保护大气环境的积极性.同时，可以进一步落实区域污染物总量控制制度，减少大气污染问题的发生，改善区域大气环境质量，对于促进区域经济社会的可持续发展具有极其重要意义(黄德生等, 2013).
福建省地处东南沿海，三面环山、一面向海，地形以山地丘陵为主，自然环境相对独立.与其他省份相比，福建省资源能源相对匾乏，主要来自省外输入，生态环境质量的好坏取决于自身的发展状况及生态环境保护工作的开展情况.“十二五”期间，福建省采取了一系列环境保护措施，因此, 生态环境质量总体上较好.但随着海峡西岸经济区建设的加快，全省大气污染物产生及排放总量压力增大，大气污染的形势仍然十分严峻.考虑到SO₂、NO_x是“十二五”国家大气环境总量控制指标，此外，由颗粒物引起的“雾霾”天气正受到公众的日益关注.因此, 本研究选取SO₂、NO_x、PM₁₀作为污染因子，深入开展福建省SO₂、NO_x、PM₁₀大气环境容量空间分布格局、大气环境容量紧缺度及其与区域社会经济发展相互作用的研究，根据大气环境容量紧缺程度和分析结果来制定相应的改善措施，对于协调福建省区域社会、经济与环境之间的关系具有重要的意义.
2 研究方法(Study approach)2.1 大气环境容量大气环境容量是指在满足大气质量标准的条件下，某区域大气环境所能允许排放的最大污染物总量，或所能承纳污染物的最大能力(薛文博等, 2014;常嘉成等; 2017).大气环境作为一种复杂的介质，大气运动没有边界，一定区域范围内外的污染物互相传输、互相影响，因此，环境容量受较多因素的影响，如区域空气环境功能区划及保护目标、区域内污染源排污口的位置、排放源强及污染物排放方式、区域大气混合层高度、扩散稀释能力等.若超过了容量的限值，大气环境正常的功能或用途则不能发挥作用，人群健康及物质财产将受到损害.开展大气环境容量研究可为制定区域大气环境质量标准、控制和治理大气污染提供重要的依据.上述影响因素所需参数的实测值在大区域范围上较难获取，并且对宏观区域范围的大气环境容量测算影响较小，因此, 对福建省区域大气环境容量紧缺度的研究采用以下方式进行简易处理：以福建省各个地区混合层高度作为计算数据；假定区域内污染物在较短时间内能达到均匀混合的状态；假定福建省的各个地区大气环境保护目标满足大气环境功能区二类标准；忽略区域内排污口的位置、污染物排放方式等因素的影响；将稀释容量作为环境容量的主体，忽略大气的自净容量.大气环境容量测算区域的地形条件对其测算结果极小且变化缓慢，在一定时间段内可以认为是相对固定的.该模型主要考虑的是研究对象的区域面积和多年平均混合层高度，计算出以污染物浓度达标为目标的区域大气环境容量.模型的适宜尺度的尺度范围适中，可以用于城市尺度的大气环境容量测算.因此，福建省各地大气环境容量计算公式为：

(1)

式中, c_i为大气污染物i的环境质量标准值(mg·m^-3)，以《环境空气质量标准GB3095-2012》中二级年平均浓度取值；c_i0为大气污染物i的环境背景值(mg·m^-3)，以福建省国家大气环境背景值武夷山监测站年均监测值作为各个地市大气环境背景值；M_i为污染物i的大气环境容量(t·a^-1)；S_i为i区域面积(m²)；h为不同区域混合层高度(m)，它表征污染物在铅直方向稀释、扩散的最大范围，反映了污染物可以被稀释的最大大气容量.
h与大气稳定度、10 m高度处平均风速u₁₀、地转参数f、地转角速度Ω、地理纬度φ及混合层系数α_s、β_s有关，具体公式如下所示.

(2)

(3)

(4)

式中，大气稳定度为A、B、C和D，采用公式(2)计算混合层高度；大气稳定度为E和F时，采用公式(3).大气稳定度、u₁₀、地转角速度Ω、混合层系数α_s、β_s等取值参考《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》(GBT 3840-1991)的规定.根据福建省各地市1960—1990年每月的气象数据，求出各个地市1960—1990年每月的大气混合层高度，取平均值作为各个地市的大气混合层高度.
2.2 大气环境容量紧缺度指数根据水环境容量紧缺度指数的测算方法：当某区域的水环境容量存在剩余时，紧缺度指数即为剩余容量的倒数；当某区域不存在剩余容量时，紧缺度指数为水环境容量利用程度与某一正数的乘积(k=10) (张昌顺等, 2009;张东菊等, 2011).与水体环境类似，大气环境作为一种复杂的介质，大气环境容量虽然受较多因素的影响，但这些影响因素对宏观区域范围的大气环境容量测算影响较小.因此，本研究参考水环境紧缺度的测算方法，将水环境容量紧缺度的测算方法引入到大气中来.大气环境容量在一定区域范围内的紧缺程度称为大气环境容量紧缺度指数.当紧缺度指数越接近10，说明大气环境容量被利用率越大，紧缺度越高，反之则紧缺度越低；当紧缺度指数大于10，说明大气环境容量被超负荷使用，可能导致大气环境质量恶化，影响区域社会、经济、环境的可持续发展；当紧缺度指数越接近1时，则说明大气环境容量的被利用率越低.其计算公式为：

(5)

式中，P_i为污染物i的大气环境容量紧缺度指数；Q_i为大气污染物i的单位面积的排放量(t·km^-2)；n_i为污染物i的单位面积大气环境容量(t·km^-2).
3 结果与分析(Results and analysis)3.1 数据来源与处理数据主要来源于福建省统计年鉴(2011—2016年)、福建省各个地市统计年鉴(2011—2016年)；福建省各地市1960—1990年的气象数据来源于福建省气象局；武夷山大气环境背景值来源于福建省环境保护厅；数据处理主要运用SPSS统计软件进行分析.
3.2 大气环境容量由福建省各地市1960—1990年每月的气象数据，根据太阳高度角和云量确定太阳辐射等级，再由辐射等级和地面风速确定稳定度级别.依据福建省各个地市1960—1990年每月的大气稳定度、u₁₀等参数，求出福建省各个地市1960—1990年每月的大气混合层高度，取平均值作为各个地市的大气混合层高度.福建省各地区多年平均混合层高度及单位面积大气环境容量具体见表 1.厦门地区混合层高度多年平均值最大，三明地区最小；从时间角度分析，单位面积污染物大气环境容量受武夷山大气环境背景值的影响，2011年最小；从空间角度分析，单位面积污染物大气环境容量受混合层高度的影响，三明地区最小.
表 1(Table 1)

表 1 福建省各地区多年平均混合层高度及单位面积大气环境容量 Table 1 Atmospheric environment capacity per unit area and average mixing-layer height in Fujian Province

表 1 福建省各地区多年平均混合层高度及单位面积大气环境容量 Table 1 Atmospheric environment capacity per unit area and average mixing-layer height in Fujian Province 地区 混合层高度/m 单位面积NOx环境容量/(t·km-2) 单位面积PM10环境容量/(t·km-2) 单位面积PM10环境容量/(t·km-2) 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 福州 851.83 31.52 43.44 40.04 42.59 45.15 44.29 25.55 33.22 34.07 32.37 35.78 36.63 27.26 33.22 36.63 36.63 28.96 34.07 厦门 960.94 35.55 49.01 45.16 48.05 50.93 49.97 28.83 37.48 38.44 36.52 40.36 41.32 30.75 37.48 41.32 41.32 32.67 38.44 莆田 683.86 25.3 34.88 32.14 34.19 36.24 35.56 20.52 26.67 27.35 25.99 28.72 29.41 21.88 26.67 29.41 29.41 23.25 27.35 三明 556.25 20.58 28.37 26.14 27.81 29.48 28.92 16.69 21.69 22.25 21.14 23.36 23.92 17.8 21.69 23.92 23.92 18.91 22.25 泉州 920.66 34.06 46.95 43.27 46.03 48.79 47.87 27.62 35.91 36.83 34.99 38.67 39.59 29.46 35.91 39.59 39.59 31.3 36.83 漳州 835.18 30.9 42.59 39.25 41.76 44.26 43.43 25.06 32.57 33.41 31.74 35.08 35.91 26.73 32.57 35.91 35.91 28.4 33.41 南平 619.87 22.94 31.61 29.13 30.99 32.85 32.23 18.6 24.18 24.79 23.56 26.03 26.65 19.84 24.18 26.65 26.65 21.08 24.79 龙岩 759.82 28.11 38.75 35.71 37.99 40.27 39.51 22.79 29.63 30.39 28.87 31.91 32.67 24.31 29.63 32.67 32.67 25.83 30.39 宁德 664.53 24.59 33.89 31.23 33.23 35.22 34.56 19.94 25.92 26.58 25.25 27.91 28.57 21.26 25.92 28.57 28.57 22.59 26.58

3.3 大气环境容量紧缺度大气环境作为一种环境产品，对人类的生产、生活及居民健康具有极其重要的影响，一方面能容纳降解生产生活所产生的大气污染物，另一方面为生产生活提供清洁的空气.大气环境容量紧缺度指数能够反映区域大气环境容量供需之间的矛盾，当该地区的大气环境容量利用程度超过现有的大气环境容量，紧缺度指数大于10，表示该地区大气环境容量处于过度使用的状态，应加大大气污染的管理和治理力度；当大气环境容量的需求量小于现有容量时，则说明该地区还有剩余的大气环境容量可开发利用.为正确处理保护生态环境和经济发展之间的关系，在不加剧大气环境污染的前提下，可适当继续开发剩余环境容量，促进社会经济与环境之间的关系往更好的方向发展.2011—2016年福建省各地区的SO₂、NO_x、PM₁₀大气环境容量紧缺度指数具体见图 1.
图 1(Fig. 1)

图 1 2011—2016年福建省各地区SO2、NOx、PM10紧缺度指数 Fig. 1The scarcity degrees of SO2, NOx and PM10 in Fujian Province during 2011~2016

3.3.1 SO₂环境容量紧缺度厦门地区的SO₂环境容量紧缺度指数最高，其紧缺度指数变化范围为1.06~1.57；南平地区SO₂环境容量紧缺度指数最小，变化范围为1.01~1.04.福州、厦门、泉州的SO₂环境容量紧缺度指数变化趋势较为一致，总体上呈下降趋势，但在2013—2014年出现上升的现象，其紧缺度指数分别为1.08~1.33、1.06~1.57、1.10~1.38.莆田、三明、漳州、南平、龙岩、宁德等6个地区的紧缺度指数差异较小，在个别年份出现波动，但总体上呈下降的趋势，其紧缺度指数分别为1.07~1.18、1.04~1.12、1.04~1.08、1.01~1.04、1.02~1.07、1.04~1.06.总体上看，上述9个地区的SO₂环境容量开发利用程度较低，除福州、厦门、泉州的紧缺度略高外，其它地区的紧缺度指数均接近于1.
3.3.2 NO_x环境容量紧缺度2011—2016年福建省各个地区大气环境中NO_x的紧缺度指数均比SO₂略高一些.厦门地区的NO_x环境容量紧缺度指数最高，其紧缺度指数变化范围为1.51~2.52，说明厦门地区NO_x环境容量被利用率较大，紧缺度高；福州、莆田、泉州等地区的NO_x环境容量紧缺度较为一致，其紧缺度指数分别为1.13~1.50、1.12~1.51、1.18~1.37，除了在个别年份出现波动，总体上呈下降的趋势.三明、漳州、南平、龙岩、宁德等地区的紧缺度指数略小于福州、莆田、泉州等地区，其紧缺度指数较低，并且总体上呈现逐年下降趋势，紧缺度指数分别为1.07~1.10、1.06~1.17、1.02~1.03、1.05~1.11、1.04~1.12.上述5个地区，NO_x环境容量开发利用程度较低，剩余的NO_x容量较多，说明大气环境容量还有较大的开发利用潜力.
3.3.3 PM₁₀环境容量紧缺度2011—2016年福建省各个地区大气环境中PM₁₀的紧缺度指数均比SO₂略低一些.福州、厦门、三明、泉州等地区的PM₁₀环境容量紧缺度指数变化趋势较为一致，2013—2016年呈现上升再下降的趋势，其紧缺度指数分别为1.11~1.37、1.05~1.11、1.07~1.18、1.15~1.35.莆田、漳州、南平、龙岩、宁德等地区在个别年份出现波动，但总体上呈下降的趋势，其紧缺度指数分别为1.05~1.08、1.02~1.07、1.02~1.04、1.04~1.10、1.02~1.08.总体上看，福州、泉州地区的PM₁₀紧缺度略高外，其它地区的紧缺度指数均接近于1，说明上述7个地区，PM₁₀环境容量开发利用程度较低，剩余的PM₁₀容量较多，具有较大的开发利用潜力.
4 讨论(Discussion)4.1 相关分析大气环境容量紧缺度指数主要受大气环境容量和污染物排放情况的影响.大气环境容量的影响因素主要有社会、经济、生态、标准规范等，即大气环境容量动态性与人类生产生活活动密切相关.本研究主要以福建省各地区2011—2016年SO₂、NO_x、PM₁₀环境容量的紧缺度与区域社会、经济指标的相关关系来进行分析.由于社会、经济指标众多，在此选用了部分对大气污染物排放状况有较大影响的重要指标来研究，如：能源消费量(除水电、风电、核电) x₁(万t标准煤)、单位产值工业废气排放量x₂(亿m³)、人口密度x₃(人·km^-2)、人均GDP x₄(元·人^-1)、废气治理设施设备运行费用x₅(亿元)、万元地区生产总值能耗x₆(t标煤·万元^-1).SO₂、NO_x、PM₁₀紧缺度指数分别以f(SO₂)、f(NO_x)、f(PM₁₀)表示，对以上指标进行相关分析，其分析结果见表 2.
表 2(Table 2)

表 2 福建省社会、经济指标与大气环境容量紧缺度指数的相关分析 Table 2 Correlation analysis between social economy and atmospheric environmental capacity scarcity in Fujian Province

表 2 福建省社会、经济指标与大气环境容量紧缺度指数的相关分析 Table 2 Correlation analysis between social economy and atmospheric environmental capacity scarcity in Fujian Province 变量 x1 x2 x3 x4 x5 x6 f(SO2) 0.492** 0.234 0.777** 0.689** 0.232 -0.301* f(NOx) 0.151 -0.081 0.860** 0.875** -0.040 -0.402** f(PM10) 0.765** 0.692** 0.220 0.198 0.704** -0.114 注：**表示在0.01水平(双侧)上显著相关；*表示在0.05水平(双侧)上显著相关.

福建省区域SO₂、NO_x紧缺度与人口密度x₃、人均GDP x₄之间存在显著的正相关关系(p < 0.01)，说明福建省区域SO₂、NO_x环境容量紧缺度与区域社会因素(人口)和经济因素(人均GDP)密切相关，随着社会经济水平的不断发展，对大气环境的利用程度也不断增加，可能导致福建省区域大气环境质量下降，大气环境容量进一步降低，大气环境容量紧缺度增加.SO₂、PM₁₀紧缺度与能源消费量(除水电、风电、核电) x₁之间存在显著的正相关关系(p < 0.01)，说明福建省的经济增长在某种程度上讲仍然是依靠大量消耗资源能源来换取的，并且以煤为主的能源消耗占主导地位.SO₂紧缺度与万元地区生产总值能耗x₆显著负相关(p < 0.05)，NO_x紧缺度与x₆显著负相关(p < 0.01).这可能与福建省不同地区工业发展水平及节能减排绩效有关：①福州、厦门、泉州等地区的工业发展水平相对较高，对大气环境容量的开发利用程度较高，大气环境容量紧缺度也相对较高.此外，福州、厦门、泉州等地区在节能减排工作上取得了较好的绩效，对应的万元地区生产总值能耗相对较低；②莆田、三明、漳州、南平、龙岩、宁德等地区工业发展水平相对低，对大气环境容量的开发利用程度较低，大气环境容量紧缺度也相对较低.相比福厦泉地区，上述6地区的节能减排绩效相对较差，对应的万元地区生产总值能耗相对较高.其中，三明地区的万元地区生产总值能耗最高，约为福州、厦门、泉州等地区的2倍.PM₁₀紧缺度与单位产值工业废气排放量x₂、废气治理设施设备运行费用x₅极显著相关(p < 0.01).一方面，国家对于节能减排工作的不断重视，在经济发展水平提升的同时，单位产值综合能耗不断降低，因此，单位产值工业废气排放量呈降低的趋势；另一方面，可能与国家的大气污染物总量控制有关.“十二五”期间，取消了对烟粉尘的总量控制，而继续对SO₂、NO_x实施总量控制，并且控制的尺度越来越严格，因此，排污单位为实现总量控制目标，确保废气治理设施设备稳定运行，提升废气治理设施设备运行费用显得十分必要.总体上说，随着我国对节能减排工作的重视，福建省各个地区应进一步降低万元地区生产总值能耗、单位产值大气污染物排放量，提高节能减排绩效，从而降低福建省各个地区内水体中SO₂、NO_x、PM₁₀排放.
4.2 时空分析4.2.1 时间分析福建省各个地区SO₂、NO_x、PM₁₀环境容量紧缺度指数总体上呈逐年下降趋势.福州、厦门、莆田、三明、泉州、漳州、南平、龙岩、宁德等地区的SO₂、NO_x、PM₁₀环境容量紧缺度下降幅度见表 3.
表 3(Table 3)

表 3 2011—2016年福建省各地区SO2、NOx、PM10紧缺度指数下降幅度 Table 3 The decreasing of scarcity degrees of SO2, NOx and PM10 in Fujian Province during 2011—2016

表 3 2011—2016年福建省各地区SO2、NOx、PM10紧缺度指数下降幅度 Table 3 The decreasing of scarcity degrees of SO2, NOx and PM10 in Fujian Province during 2011—2016 地区 SO2 NOX PM10 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 福州 11.31% -1.46% 5.44% 0.83% 2.97% 8.62% 5.21% -1.61% 5.67% 9.66% 0.48% -0.44% -18.87% -3.23% 11.88% 厦门 13.28% -2.13% 7.37% 0.02% 17.84% -46.16% 8.63% 1.38% 8.79% 27.26% -1.71% -1.21% -0.79% 2.20% 3.78% 莆田 4.84% 1.16% 2.41% -1.30% 3.07% 7.10% 0.60% 11.66% 4.95% 4.66% 1.72% 0.70% -0.88% -1.66% 2.51% 三明 2.75% -0.42% 1.00% 1.34% 2.42% 0.04% 0.19% 0.22% 2.03% 0.66% 1.08% 1.00% -8.26% -1.50% 5.74% 泉州 9.24% 0.48% -3.65% 5.15% 10.44% 2.66% 3.77% -0.77% 3.00% 6.10% 1.79% 1.47% -4.38% -12.51% 13.24% 漳州 2.57% -2.35% 0.17% 0.84% 3.03% 3.60% -0.97% -4.36% 5.67% 5.89% 0.32% -0.95% -2.26% -0.42% 3.98% 南平 1.47% -0.02% 0.27% -0.08% 1.30% -0.64% 0.24% 0.08% 0.38% 0.30% 0.80% 0.42% 0.04% -1.00% 1.96% 龙岩 2.10% -0.37% 0.27% 0.38% 2.42% -0.14% 0.07% 2.15% 1.36% 2.32% -0.16% 1.31% 1.40% -0.07% 2.88% 宁德 1.81% 0.15% -0.09% -0.04% 0.27% 2.67% 3.19% 1.26% -1.03% 1.52% -2.67% 1.10% 3.08% 0.67% 0.67%

福州、厦门、泉州等地区的SO₂容量紧缺度下降幅度高于其它6个地区.这可能是：3个地区对火电行业SO₂排放总量进行严格控制，不断提高火电行业脱硫效率；进一步加大非电力行业(钢铁、石化、有色等) SO₂减排力度；改进能源结构，控制煤炭消费总量，重点区域新增耗煤项目实行煤炭等量或减量替代；鼓励使用天然气、煤气、电能等清洁能源以替代原煤燃烧；加大天然气供应与利用，加快海西天然气及中石油西气东输三线管网及接收站工程项目建设；优化天然气使用方式，新增天然气优先保障居民生活和用于工业燃煤炉窑替代；加强环境监管，保证脱硫设施稳定运行，开展燃煤锅炉脱硫技改，着力提高脱硫效率，综合脱硫效率逐步提高至95%以上；淘汰小锅炉，加快推进工业集中区集中供热、供气工作；推进工业窑炉煤(重油)改天然气，大吨位锅炉采取强制脱硫减排等措施.(2) “十二五”期间，厦门地区的NO_x环境容量紧缺度指数明显高于其它8个地区.厦门地区行政面积在福建省处于最小的位置，导致其大气环境容量最小，但其NO_x排放量较大.因此，相比之下，NO_x环境容量紧缺度处于较高水平.此外，厦门地区机动车保有量快速增长，汽车尾气排放标准低，成为影响环境空气质量的主要因素.2012年厦门市NO_x排放量为34273 t，与2011年的排放量18359t相比接近翻了一番，因此，厦门市2012年的NO_x紧缺度指数显著升高.2012—2016年，厦门地区的NO_x环境容量紧缺度下降幅度显著高于其它地区.可能的原因在于：厦门市出台相关规划，要求现有燃煤电厂、燃气电厂、热电厂、企业自备电站、规模大于20 t·h^-1的燃煤(重油)锅炉(炉窑)必须实现氮氧化物达标排放，2013年底前必须进行低氮燃烧改造或者建成投运脱硝设施；新建火电厂、建新型干法水泥窑必须采用低氮燃烧工艺并建设脱硝设施；华夏电力嵩屿电厂必须于2012年底前完成脱硝设施改造；玻璃等重点非电行业开展脱硝试点工作并进行推广；优化城市交通规划布局，提升燃油品质，加快淘汰黄标车和老旧车辆，加强机动车环保管理，大力推广新能源汽车.科学设置机动车单行道，改善交通条件，缓解城市交通拥堵.鼓励出租车更换高效尾气净化装置，加强对强制报废车辆的管理.扩大市区道路无绿色环保标志机动车限行范围，加大路面车辆的抽检率和执法力度，加强在用机动车排气检测.加快天然气加气站、充电站、充电桩等配套设施建设，鼓励选购使用经认证的低排放节能车型与新能源汽车.“十二五”期间，福州、莆田、泉州等地区的NO_x环境容量紧缺度下降幅度高于三明、漳州、南平、龙岩、宁德等地区.可能与上述3个地区建立以重点行业和重点区域的控制技术路线，形成防治火电行业排放为核心的工业氮氧化物防治以及机动车为其综合治理等措施有关.电力行业全面实施低氮燃烧技术并配套烟气脱硝设施确保综合脱硝效率达到80%以上，新投运火电机组脱硝设施投运率不得低于95%；加强钢铁、窑炉、中小锅炉等非电工业低氮燃烧技术推广使用加快大中型载货车辆、客运车辆和出租车、公交车等高频使用车辆的淘汰和更新.开展机动车污染综合治理，通过治汽车尾气污染，确保完成机动车氮氧化物排放总量削减的减排目标.推动电动、混合动力及天然气燃料等清洁汽车的使用，逐步实现营运车辆使用天然气等清洁燃料.③福州、厦门、三明、泉州等地区的PM₁₀环境容量紧缺度指数变化趋势较为一致，2013—2016年呈上升再下降的趋势.其变化趋势一方面与2014年上述4个地区的烟(粉)尘排放量显著升高，2015—2016年缓慢下降有关.“十一五”环境保护规划要求对废气中的烟粉尘和二氧化硫进行总量控制，而在“十二五”期间，取消了对烟粉尘的总量控制.“十二五”期间，上述4个地区的工业企业生产形势逐步好转，人民生活质量有所提升，汽车拥有量也在逐年增加.此外，2014年，由于多数企业对烟尘的治理设备利用频率较低.上述几个因素的综合作用导致上述福州、厦门、三明、泉州等地区的工业、城镇生活和机动车烟(粉)尘排放量增加.因此，上述4个地区应加快推进燃煤电厂除尘设施升级改造，加大钢铁行业烟(粉)尘控制，提高除尘设备的运转效率和除尘效率，确保粉尘达标排放.“十二五”期间，莆田、漳州、南平、龙岩、宁德等地区的烟(粉)尘排放量也出现升高再下降的趋势，导致紧缺度指数在个别年份出现波动，但紧缺度指数总体上较小并呈现下降的趋势.可能的原因是：上述5个地区，经济发展水平相当较低.“十二五”期间，上述5个地区加快工业结构调整、产业升级以及优化工业布局；推行清洁生产，淘汰高能耗、高物耗、重污染的生产工艺设备.根据国家能源产业政策、环保法规政策规定和按照循环经济原理，推行不同层次的清洁生产、资源综合利用及节能降耗等技术改造，对能耗高、污染重的企业严格实行限产、停产、转产或关闭的措施.此外，对城市建筑与拆迁工地施工粉尘、建筑渣土运输车辆粉尘污染等进行严格控制，禁止使用袋装水泥和现场搅拌混凝土、砂浆，必须在施工场地采取围挡、遮盖等防尘措施，也有效降低了城市空气中的PM₁₀、PM_2.5浓度.
4.2.2 空间分析福建省区域各个地区SO₂、NO_x、PM₁₀环境容量紧缺度指数总体上呈现东高西低、南高北低的趋势，具体表现为：SO₂紧缺度：厦门>泉州>福州>莆田>三明>漳州>龙岩≈宁德≈南平；NO_x紧缺度：厦门>福州≈莆田≈泉州>漳州>三明≈龙岩≈宁德>南平；PM₁₀紧缺度：福州≈泉州>三明>厦门>龙岩≈莆田≈宁德≈漳州>南平.上述结论进一步验证了闽江流域SO₂、NO_x、PM₁₀环境容量紧缺度与流域人口等社会因素和人均GDP等经济因素密切相关.泉州、福州、厦门等作为福建省经济发展最快的地区，以制药、临港重化工业、机械、造船厂、石油加工、食品加工等为主体的产业正在快速发展，对大气环境容量的开发利用程度处于较高的水平.此外，厦门地区行政面积最小，大气环境容量较低，这可能是大气环境容量紧缺度处于较高水平的一个原因.泉州、福州地区的人口数量较多，约为其它地区的3倍，因此，大气环境中污染物排放量处于较高水平.因此，“十三五”期间上述地区在保持经济发展的同时，降低大气中污染物的排放量，应进一步优化产业结构和推广使用先进减排技术.鼓励开展工业园区集中供热、供(燃)气设施和管网建设工作，以大型火电厂热电联产为主的企业优先发展集中供热，进一步加快工业集中区集中供热工程建设工作；对已具备集中供热条件的工业园区，新建企业不再配套建设新燃煤锅炉；工业园区规划要充分考虑供热需求，必须预留集中供热、供(燃)气设施用地.莆田、三明、漳州、南平、龙岩、宁德等地区的工业产业结构不尽合理，以冶金、水泥、造纸、化工、印染、钢铁为主体产业，存在较大升级换代和产业转型空间.在人口密度与经济发展水平上，上述6个地区均相对处于较低水平，因此，对大气环境容量的开发利用程度也处于较低水平，导致大气环境中污染物排放量处于较低的水平.为实现“十三五”期间社会经济与环境保护的可持续发展，应根据资源环境承载力、区域环境容量等因素调整产业布局，适当加大区域大气环境容量开发利用程度，积极发展生态农业、工业、林业与生态旅游业，加大开发有机食品、绿色食品的力度，大力扶持循环经济试点建设.
5 结论(Conclusions)1) 福建省各地区SO₂紧缺度按从高到低顺序为：厦门>泉州>福州>莆田>三明>漳州>龙岩≈宁德≈南平；紧缺度指数在个别年份出现波动，但总体上呈现下降的趋势；9个地区的SO₂环境容量开发利用程度较低，除福州、厦门、泉州的紧缺度略高外，其它地区的紧缺度指数均接近于1.NO_x紧缺度按从高到低顺序为：厦门>福州≈莆田≈泉州>漳州>三明≈龙岩≈宁德>南平；厦门地区NO_x环境容量被利用率较大，紧缺度高；三明、漳州、南平、龙岩、宁德等地区的紧缺度指数略小于福州、莆田、泉州等地区，其紧缺度指数较低，并且总体上呈现逐年下降趋势.PM₁₀紧缺度按从高到低顺序为：福州≈泉州>三明>厦门>龙岩≈莆田≈宁德≈漳州>南平.福州、厦门、三明、泉州等地区的PM₁₀环境容量紧缺度指数2013—2016年呈上升再下降的趋势；莆田、漳州、南平、龙岩、宁德等地区在个别年份出现波动，但总体上呈现下降的趋势；除福州、泉州外，其它地区的PM₁₀紧缺度均接近于1.
2) 福建省各个地区SO₂、NO_x紧缺度与人口密度、人均GDP之间存在显著的正相关关系(p < 0.01)；SO₂、PM₁₀紧缺度与能源消费量(除水电、风电、核电)之间存在显著的正相关关系(p < 0.01)；SO₂紧缺度与万元地区生产总值能耗显著负相关(p < 0.05)，NO_x紧缺度与万元地区生产总值能耗显著负相关(p < 0.01)；PM₁₀紧缺度与单位产值工业废气排放量、废气治理设施设备运行费用显著相关(p < 0.01).
3) 福建省各个地区SO₂、NO_x、PM₁₀环境容量紧缺度指数总体上呈现东高西低、南高北低的趋势.

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