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[關(guān)鍵詞]面源污染 控制 政策 啟示
一、前言
當(dāng)前,隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,面源污染對水體造成的惡劣影響已不容忽視,成為人們急需解決的問題。面源污染又叫做非點源污染,主要是相對于點源污染而言,其中農(nóng)業(yè)面源污染是其主要形式。其具有分散性、多樣性、隨機性以及邊界難確定性等特征,且成因復(fù)雜、潛伏周期長,涉及范圍廣、控制難度大,是目前水體污染中最大的問題之一。隨著工業(yè)點源污染和城鎮(zhèn)生活點源污染得到逐步治理,農(nóng)業(yè)面源污染將成為我國水污染的主要矛盾。目前我國農(nóng)業(yè)面源污染防治工作處于起步階段,雖然在技術(shù)層面進行了一些研究,但仍缺少并缺乏鼓勵和推動農(nóng)民采納有效實用技術(shù)和管理經(jīng)驗的政策框架和配套制度。國外學(xué)者對農(nóng)業(yè)面源污染控制政策進行了深入研究,本文將對國外相關(guān)研究進行梳理和分析,以期為國內(nèi)農(nóng)業(yè)面源污染控制政策設(shè)計以及相關(guān)研究提供一定的參考。
二、國外主要的面源污染控制政策及其實踐
(1)美國
1.立法管理
美國早在1972年《聯(lián)邦水污染控制法》首次明確提出控制面源污染,倡導(dǎo)以土地利用方式合理化為基礎(chǔ)“最佳管理實踐”(BMPs)。1977年的《清潔水法》進一步強調(diào)面源污染控制的重要性。1979年美國環(huán)保局提出了排污權(quán)交易法——點源-面源排污交易法,為解決面源污染提供了有效途徑及法律保障。1987年,美國國會通過了《清潔水法》(修正案),建立了控制面源污染的國家計劃,水資源保護法更加完善。
2.鼓勵農(nóng)民采用環(huán)境友好的替代技術(shù)
美國在農(nóng)業(yè)面源污染控制上對農(nóng)民沒有或只有很少補貼,主要是鼓勵農(nóng)民自愿采用環(huán)境友好的替代技術(shù)。因此,操作簡單、價格便宜的替代技術(shù)是農(nóng)業(yè)面源污染控制的首選。比如,美國采用先進的生物環(huán)境控制工程技術(shù)對農(nóng)業(yè)面源污染進行治理。例如,美國加州大學(xué)伯克利分校的Oswald等在20世紀50年代末在傳統(tǒng)穩(wěn)定塘改進的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種污水處理技術(shù)——高效藻類塘,非常適合在經(jīng)濟相對落后、缺乏環(huán)保專業(yè)人員的農(nóng)村地區(qū)用于農(nóng)村生活污水的集中處理及回用。
3.財政支持和補貼
美國政府在財政上大力支持、鼓勵和引導(dǎo)農(nóng)民采取有利于環(huán)境的生產(chǎn)方式或者開發(fā)經(jīng)營綠色農(nóng)業(yè),對面源污染的治理提供強大的資金支持。2003年在美國總統(tǒng)布什向國會的提案中,對全國20個重點流域治理增加7%的預(yù)算,用于加強對流域面源污染治理的相關(guān)研究。在治理行動計劃上,聯(lián)邦政府設(shè)立了500億美元的清潔水基金,主要作為“種子基金”吸引地方政府共同投資,供農(nóng)民、企業(yè)或地方通過無息或低息貸款的方式進行面源污染治理。
此外,美國對采用先進技術(shù)和措施進行清潔生產(chǎn)者提供優(yōu)惠價格或低息、無息貸款,對企業(yè)和農(nóng)場治理污染、保護水環(huán)境的活動給予資金補貼。
(2) 歐盟
1.立法管理
1989年歐盟委員會第一次明確提出面源污染的官方文件。1992年6月,歐盟部長會議正式采納了共同農(nóng)業(yè)政策,包括環(huán)境保護措施的引進、農(nóng)業(yè)用地中的造林項目和農(nóng)民早期退休計劃等。1993年,歐盟出臺了結(jié)構(gòu)政策的環(huán)境標準。
2.鼓勵農(nóng)民采取控制面源污染的技術(shù)
和美國等發(fā)達國家一樣,歐盟也鼓勵農(nóng)民采用新的替代技術(shù),并在重要的水源保護區(qū)和流域制定和執(zhí)行限定性農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)標準,減少農(nóng)田、畜禽養(yǎng)殖業(yè) 和農(nóng)村地區(qū)氮、磷徑流和淋溶。
3.稅收
為控制農(nóng)業(yè)面源污染,經(jīng)合組織(OECD)的許多成員國已開始對農(nóng)用化肥和殺蟲劑征稅。奧地利從1986年開始征收化肥稅,盡管稅收水平很低,但對化肥使用量有明顯的影響;丹麥對殺蟲劑按20%的稅率征收;芬蘭1990、1992年分別引入磷肥稅和氮肥稅。并實行殺蟲劑登記和控制收費;瑞典對化肥生產(chǎn)和化肥進口征稅。
4.控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中化肥等污染源的用量
在化肥和農(nóng)藥的管理上,歐盟一些國家建立了嚴格的使用登記制度。2000年以來,歐盟水體系指令、減少農(nóng)業(yè)面源污染的硝酸鹽指令( 91/676)、控制殺蟲劑最大使用量的殺蟲劑法 (91/414/EEC)、限制水中殺蟲劑殘留的措施等已成為了治理農(nóng)業(yè)面源污染的重要措施。
5.財政補貼和支持
1992年歐盟修改了《Common Agriculture Policy》,減少政府對某些農(nóng)產(chǎn)品(谷類和油脂類作物)的價格補貼,以引導(dǎo)農(nóng)民減弱生產(chǎn)活動強度;相反,對那些減少家畜飼養(yǎng)密度、減少肥料使用和農(nóng)藥施用量、或?qū)⑸a(chǎn)方式轉(zhuǎn)向有機耕種的農(nóng)民發(fā)放補貼。補貼常與稅費手段結(jié)合使用,其資金也常來源于稅費收入。
(3)日本
1.立法管理
日本雖然不是最早關(guān)注面源污染防治的國家,但其后來居上,在防治面源污染方面制定了一系列行之有效的法律法規(guī)。自1992年日本農(nóng)林水產(chǎn)省首次提出“環(huán)境保全型農(nóng)業(yè)”概念以來,日本政府逐漸重視以農(nóng)業(yè)污染為主的面源污染。
日本針對各污染源分別出臺了一系列的法律法規(guī),比如在防治農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染方面的《肥料管理法》等法律法規(guī);禽畜養(yǎng)殖業(yè)方面的《家畜排泄物法》等八部法律;固體廢棄物方面的《關(guān)于規(guī)制特定有害廢棄物等輸出入的法律》等八部法律;城市生活環(huán)境和高速公路污染方面的《土壤污染對策法》等。
2.經(jīng)濟政策
日本政府對環(huán)保型農(nóng)戶實行硬件補貼和無息貸款支持以及稅收減免等優(yōu)惠政策。日本立法者深知:環(huán)境問題光靠政府提倡、懲處是不夠的。關(guān)鍵是要通過環(huán)保補貼、能源價格等一系列經(jīng)濟政策,引導(dǎo)企業(yè)和公民形成自覺的環(huán)保意識,使他們認識到不重視環(huán)保,企業(yè)就沒有出路,從而形成內(nèi)在的環(huán)保機制與內(nèi)生的環(huán)保動力。
關(guān)鍵詞 環(huán)境空氣質(zhì)量;準確率;API
中圖分類號 X831 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)121-0149-01
自2001年6月5日開始,我國47個環(huán)境保護重點城市已經(jīng)相繼開展了環(huán)境空氣質(zhì)量的日報和預(yù)報工作。到目前為止,全國已有180個地級以上城市了環(huán)境空氣質(zhì)量日報,其中90個地級城市還實行了環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報,并且通過地方電視臺、電臺、報紙和因特網(wǎng)等媒體向社會。環(huán)境空氣質(zhì)量周報、日報和預(yù)報的相繼讓公眾及時的了解了環(huán)境空氣的質(zhì)量,對于環(huán)境保護起到了很好的宣傳作用。
1 全國環(huán)境空氣質(zhì)量的狀況
各個城市經(jīng)過了幾年的工作探索和實踐,結(jié)合自身實際,先后提出了各種空氣質(zhì)量預(yù)報的模式。大部分城市采用統(tǒng)計預(yù)報模式,這種模式是在環(huán)境空氣自動監(jiān)測的基礎(chǔ)上,通過對天氣系統(tǒng)與空氣污染的相關(guān)分析,建立了一套行之有效的環(huán)境空氣污染預(yù)報方案,經(jīng)常以SO2、NO2和PM10這三項環(huán)境空氣質(zhì)量指標作為預(yù)報對象,建立多元回歸方程,實施了環(huán)境空氣污染濃度的統(tǒng)計預(yù)報。同時,通過對多年的監(jiān)測結(jié)果和特殊污染狀態(tài)的分析,建立一套空氣污染特殊情況分析系統(tǒng),對模式難以正確預(yù)報的特殊天氣和特殊污染狀態(tài),用預(yù)報會商的方式作出“專家預(yù)報”。
相對于環(huán)境空氣質(zhì)量日報而言,預(yù)報的意義和作用顯得更加重要和明顯,提高環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報的準確率更是重中之重。根據(jù)API為對象以及我國的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)定,分析環(huán)境空氣質(zhì)量的預(yù)報絕對誤差準確率和預(yù)報級別準確率是極為重要的。環(huán)境空氣質(zhì)量根據(jù)API的大小,定義了5個代表不同級別的污染狀況。級別準確率要求預(yù)報的空氣質(zhì)量級別和實測的日報空氣質(zhì)量級別要一致。
2 影響環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報準確率的因素
預(yù)報的準確率與日報API的變化是相關(guān)的,影響API的因素主要有兩方面,即天氣系統(tǒng)的變化和污染源排放的變化。其中環(huán)境空氣污染與氣象系統(tǒng)有著密切的關(guān)系,不同的天氣狀況對環(huán)境空氣污染有著不同的影響,預(yù)報的準確率也依靠于氣象預(yù)報的準確性。
2.1 天氣系統(tǒng)的變化
2.1.1 降水
降水對環(huán)境空氣質(zhì)量的影響是非常明顯的,降水可以沖刷環(huán)境空氣中各種污染物,可以減少顆粒物的濃度,大部分城市環(huán)境空氣污染重的首要污染物都是PM10,降水可以提高預(yù)報準確率。但是,當(dāng)天氣狀況比較晴朗向降水天氣轉(zhuǎn)變的時候,或者降水天氣向晴朗天氣轉(zhuǎn)變的時候,發(fā)生的環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報準確率會有所下降,并且預(yù)報絕對誤差超過30或者級別誤差超過一級的現(xiàn)象也容易在此時發(fā)生,同時當(dāng)降水量比較小,比如毛毛雨天氣的時候,PM10的濃度有時候反而會上升,這時環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報的準確率也會下降。
2.1.2 能見度
能見度對空氣質(zhì)量也有很大的影響,能見度高說明了空氣中污染物PM10的濃度低,造成這種能見度下降的主要因素有降水、霧、霾等等。經(jīng)過分析,表明當(dāng)能見度
2.1.3 溫度以及風(fēng)向的變化
溫度的變化會影響冷暖氣團的變化,當(dāng)溫度變化發(fā)生劇烈的時候,空氣質(zhì)量也會隨之發(fā)生很大的變化,例如:冬春兩季大風(fēng)降溫的天氣、夏季強降水降溫的天氣狀況都會減輕城市污染物的濃度。有統(tǒng)計表明,當(dāng)兩日平均溫度的溫差超過5攝氏度的時候,兩天日報的API絕對誤差超過30的可能性將會超過50%。
風(fēng)速與污染物濃度有著較為顯著的負相關(guān),在靜風(fēng)或者威風(fēng)的時候,不利于污染物的擴散,特別是當(dāng)天氣連續(xù)的晴朗、風(fēng)速也不大的時候,污染物濃度將會急劇上升,此時環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報的準確率就會下降。PM10的主要來源是揚塵和建筑塵,如果風(fēng)向?qū)M10濃度的影響不大,受城市局部亂流的影響,將會抵消不利風(fēng)向的作用。
2.1.4 逆溫
研究表明在環(huán)境空氣的污染中,當(dāng)API超過100大部分的時候都發(fā)生了逆溫天氣,可見逆溫天氣的時候容易出現(xiàn)高污染,預(yù)報的準確率會受到影響。
2.2 污染源排放的變化
污染源排放有本地污染和外部污染的分別,其中本地污染包括焚燒秸稈和大規(guī)模的城市基礎(chǔ)建設(shè),每年的5、6月份,農(nóng)業(yè)收割時會焚燒秸稈,大量的濃煙導(dǎo)致了環(huán)境空氣的污染;大規(guī)模的城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也會引起環(huán)境空氣的污染,拆遷、建筑工地和運輸?shù)热菀桩a(chǎn)生大量的揚塵,特別是在監(jiān)測子站附近的建筑工地對監(jiān)測數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響會更大,這些污染都會影響環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報的準確率。
而受西北沙塵暴影響是典型的外部污染的例子。西北沙塵暴發(fā)生的時候API會大幅度的上升,甚至超過4級標準,API預(yù)報準確率的偏差也是比較大的。
3 總結(jié)
綜上所述,影響環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報準確率的因素由天氣系統(tǒng)的變化和污染源排放的變化。為了提高預(yù)報的準確率,我們應(yīng)該獲取更加詳盡的未來天氣的氣象資料,包括24小時之內(nèi)溫度的變化、降水的變化、風(fēng)速風(fēng)向的變化、能見度的變化以及逆溫發(fā)生的情況等等,加強對不同天氣情況下的污染變化趨勢的研究,結(jié)合實際及時調(diào)整預(yù)報模式。加強對污染源排放的動態(tài)分析,建立污染源排放的動態(tài)信息庫,研究污染源排放的動態(tài)變化和空氣污染變化的關(guān)系。增加對外來源的預(yù)測和監(jiān)督攻讀,特別是大范圍的污染。加強預(yù)報的專家分析能力,培訓(xùn)預(yù)報人員的業(yè)務(wù)素質(zhì),
(下轉(zhuǎn)第183頁)
(上接第149頁)
注意培養(yǎng)他們對有關(guān)氣象資料的分析能力。開展空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報的業(yè)務(wù)化運行,這樣才能提高預(yù)報的準確率。
參考文獻
[1]張偉.環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報的準確率分析[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù),2005,2.
[2]江峰琴.空氣質(zhì)量預(yù)報的改進[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù),2003,4.
【關(guān)鍵詞】空氣;質(zhì)量;污染物
空氣質(zhì)量的好壞反映了空氣污染程度,它是依據(jù)空氣中污染物濃度的高低來判斷的??諝馕廴臼且粋€復(fù)雜的現(xiàn)象,在特定時間和地點空氣污染物濃度受到許多因素影響。來自固定和流動污染源的人為污染物排放大小是影響空氣質(zhì)量的最主要因素之一,其中包括車輛、船舶、飛機的尾氣、工業(yè)污染、居民生活和取暖、垃圾焚燒等。城市的發(fā)展密度、地形地貌和氣象等也是影響空氣質(zhì)量的重要因素??諝馕廴驹匆部煞譃樽匀坏暮腿藶榈膬纱箢?。自然污染源是由于自然原因(如火山爆發(fā),森林火災(zāi)等)而形成,人為污染源是由于人們從事生產(chǎn)和生活活動而形成。影響空氣質(zhì)量的污染物主要包括:煙塵、總懸浮顆粒物、可吸入顆粒物(PM10)、細顆粒物(PM2.5)、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧、揮發(fā)性有機化合物等。目前,各大中小城市對于城市污染的監(jiān)測也主要是對主要污染物進行的實時監(jiān)測。
1 2015年前三季度衡水市空氣質(zhì)量概況
衡水市環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)由衡水市12個監(jiān)測點產(chǎn)生,分別為衡水市環(huán)保局、環(huán)境監(jiān)測站、電機北廠、棗強縣環(huán)保局、武邑縣環(huán)保局、武強縣環(huán)保局、饒陽縣環(huán)保局、安平縣環(huán)保局、故城縣縣政府、阜城縣法院、冀州環(huán)保局、深州市政府。監(jiān)測點的自動監(jiān)測數(shù)據(jù)代表了衡水市的環(huán)境空氣質(zhì)量狀況。衡水市實施空氣質(zhì)量自動實時,監(jiān)測因子包括二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物、臭氧、一氧化碳、PM2.5六項。評價標準采用《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-2012)中二級標準。
1.1 2015年第一季度衡水市空氣質(zhì)量概況
衡水市第一季度空氣質(zhì)量日報情況為:空氣質(zhì)量日報90天,空氣質(zhì)量一級0天,二級15天,三級33天,四級21天,五級16天,六級5天。衡水市自動監(jiān)測點位項目為PM2.5、PM10、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧6項。對社會公布的空氣質(zhì)量指數(shù)是每個單項污染物分別計算得出空氣質(zhì)量分指數(shù),最大的污染物確定為首要污染物,其值確定為當(dāng)天的空氣質(zhì)量指數(shù)。下面就衡水市2015年1-3月份大氣污染物平均濃度及超標情況如表1:
表1
1-3月為采暖季,鍋爐燃煤對空氣質(zhì)量有很大的影響,根據(jù)衡水市環(huán)境監(jiān)測站數(shù)據(jù)顯示,此季度各污染源對衡水市大氣顆粒物的貢獻值較大,PM10、PM2.5超標嚴重。要想徹底在采暖季改變衡水市環(huán)境空氣質(zhì)量,就必須加大對揚塵污染和機動車尾氣的控制,控制含煙煤的使用。
1.2 2015年第二季度衡水市空氣質(zhì)量概況
衡水市第二季度空氣質(zhì)量日報情況為:二季度開展空氣質(zhì)量日報91天,空氣質(zhì)量一級0天,二級33天,三級52天,四級6天,五級0天,六級0天。衡水市2015年4-6月份大氣污染物平均濃度及超標情況如表2:
表2
4-6月為非采暖季,本季度較上季度各污染物數(shù)值明顯下降,PM10、PM2.5超標率也明顯下降,但由于衡水市本季度風(fēng)沙較多,同時,由于新開工的工程較多,貢獻了不少PM10,所以PM10、PM2.5也出現(xiàn)了不同程度的超標現(xiàn)象。
1.3 2015年第三季度衡水市空氣質(zhì)量概況
空氣質(zhì)量日報情況為:三季度開展空氣質(zhì)量日報92天,空氣質(zhì)量一級5天,二級35天,三級41天,四級7天,五級4天,六級0天。衡水市2015年7-9月份大氣污染物平均濃度及超標情況如表3:
表3
7-9月份達到一年之中氣溫最高值,氣候干燥、降雨量少,一些顆粒物不容易沉降下來。同時由于夏季白天和晚上人們出行較多,車流量較大,在高峰期易造成擁堵,汽車尾氣排放量較多,二氧化硫和氮氧化物等污染物濃度較大。因此,本季度PM2.5超標率明顯高于上季度。
2 影響衡水市空氣質(zhì)量狀況的原因
2.1 城市建設(shè)發(fā)展加劇揚塵污染
新一輪的城市改造以來,建筑和市政施工場地逐日增加,工地開挖土方、混凝土及砂漿的攪拌,建筑材料和建筑垃圾在搬運過程中產(chǎn)生的揚塵污染,以及在整村拆遷過程中產(chǎn)生大量揚塵等[1],都嚴重影響了衡水市環(huán)境空氣質(zhì)量。
2.2 煤煙型污染嚴重
衡水市第一季度空氣污染嚴重,主要原因為采暖季煙煤對空氣的污染。近年來我市空氣質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn),這與拆改燃煤鍋爐有極大關(guān)系,由于燃煤鍋爐逐步退出城市,我市近年來的空氣質(zhì)量一年好于一年。
2.3 氣候要素
在全球變暖的背景下,中國區(qū)域的氣候?qū)⑾蚺瘽穹较虬l(fā)展,衡水地區(qū)的氣候也會發(fā)生一定程度的變化。[2]近年來衡水地區(qū)降水量呈下降趨勢,而且每年春季,都會遭遇揚沙天氣,此時往往是大氣質(zhì)量最差的時候,對此我們應(yīng)通過退耕還林、植樹造林等改變大氣質(zhì)量。
【參考文獻】
它涵蓋了第二單元的課題一、第七單元的課題二的知識。學(xué)生主要需明確的是污染源及其危害。課本對這一污染源知識介紹得比較清楚:污染源分為氣體和粉塵兩大類,氣體有二氧化硫、一氧化碳和二氧化氮。二氧化碳不是污染物,但是空氣中含量過高會引起溫室效應(yīng),使環(huán)境發(fā)生變化。
農(nóng)村中學(xué)的學(xué)生從小所處的環(huán)境與城市的學(xué)生不同,農(nóng)村的空氣受到的污染程度遠比城市輕微得多,對于空氣污染的危害,學(xué)生只是從課本的文字上來獲得,就像天上的月亮,感覺得到它的存在,卻又覺得是那么的遙遠、不真實,不像城市的學(xué)生一般有深切的體會。要讓學(xué)生對空氣污染的知識有更加深刻的理解,對空氣污染的危害有更深的體會,還應(yīng)從多方面來補充,可以通過展示圖片、觀看錄像,尋找身邊的生活事例以及搜集數(shù)據(jù)的各種方式來加以豐富。例如,展示城市和農(nóng)村冬季天空的圖片,對比空氣受污染的與空氣未受污染的天空的反差;觀看酸雨對農(nóng)林業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等的破壞的錄像;展開討論查找身邊污染空氣的事例:硫磺熏筍———產(chǎn)生大量的二氧化硫氣體污染空氣、焚燒稻草———產(chǎn)生一氧化碳氣體和粉塵污染空氣、燃煤烤煙———產(chǎn)生大量二氧化硫氣體污染空氣、節(jié)日燃放煙花爆竹———產(chǎn)生大量二氧化硫氣體和粉塵污染空氣等。課后通過看電視、閱讀報紙記錄全國各個城市的空氣質(zhì)量日報或預(yù)報的數(shù)據(jù),通過查閱各種書刊或上網(wǎng)查閱由于空氣污染造成各種損失的數(shù)據(jù)進行交流討論等。這樣可以使學(xué)生感覺到空氣污染離自己很近,很真實。
對空氣污染的防治,只要簡單讓學(xué)生從四個方面進行了解:一是減少污染物排放量———采用無污染能源或用少污染能源,二是控制排放和充分利用大氣自凈能力,三是工業(yè)區(qū)規(guī)劃要合理,四是綠化造林———有更多綠色植物吸收污染物。
二、水的污染與防治
它涵蓋了第四單元課題一、第十一單元課題二知識。水是人類寶貴的資源,水資源不足,將嚴重影響經(jīng)濟的發(fā)展。水資源不足,除了人口增長、經(jīng)濟發(fā)展等因素影響外,水資源被污染也是一個主要的因素。課本較簡練地介紹了水污染造成的危害和水的污染源以及水資源的保護,對學(xué)生沒有太大的震撼力。要使學(xué)生對我國水資源的缺乏和受污染的情況有一個更全面、深刻的認識,可以采用多媒體中幻燈片的形式向?qū)W生比較詳細直觀地介紹水污染的定義(人類生活中把一些污染物排放到水體中,引起水質(zhì)的下降)、水污染的種類(工業(yè)水污染、生活水污染、農(nóng)田水污染等)、水污染造成的危害(播放工業(yè)廢水直接排放到河流、湖泊使之水質(zhì)下降、魚蝦滅絕的圖片;引用被污染的河水澆灌導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量下降或欠收的數(shù)據(jù);播放農(nóng)田污水、城市生活污水排放湖中使湖水富營養(yǎng)化的圖片等)和水污染防治的主要措施(加強水質(zhì)監(jiān)測,禁止工業(yè)、生活污水直接排放,農(nóng)藥、化肥應(yīng)合理使用等)。通過幻燈片將一行行的文字、一組組的數(shù)據(jù)、一張張的圖片展示在學(xué)生面前,并發(fā)動學(xué)生回憶、尋找日常生活中水資源受到污染的事情進行展開討論、交流,使學(xué)生明白防止水污染不僅僅是政府、企業(yè)、環(huán)保部門的事,還是每個公民的事。
三、土壤的污染與防治
它與水的污染與防治其實是息息相關(guān)的,因而它的內(nèi)容體現(xiàn)在第四單元、第十一單元上。在這里可以明確地向?qū)W生說明土壤的污染源主要有三種:除了工業(yè)廢水、生活污水外,另一個就是課本中學(xué)到的農(nóng)藥、化肥的污染,第三個是垃圾及工礦企業(yè)固體廢棄物的污染。對這部分內(nèi)容只要對學(xué)生簡要介紹。城市污水和工業(yè)廢水中含有大量有害污染物,有些不能降解,會在土壤中積累,造成嚴重后果。未被植物全部吸收利用的殘留化肥中有些含有鎘、鉛等雜質(zhì),會造成土壤污染。有機氯、有機磷等農(nóng)藥在土壤中殘留,也會造成土壤污染。垃圾及工礦企業(yè)固體廢棄物經(jīng)日曬雨淋,它們的滲出液中所含有毒物質(zhì)滲入土壤后,造成對土壤的污染。
(上海電力學(xué)院,上海 200090)
摘要:利用空間分析理論研究了西安市市區(qū)內(nèi)13個環(huán)境監(jiān)測點的空氣污染物空間相關(guān)關(guān)系。經(jīng)計算莫蘭指數(shù),發(fā)現(xiàn)各監(jiān)測點污染物不存在空間相關(guān)關(guān)系。由此得出的結(jié)論是市區(qū)內(nèi)的空氣污染物并非產(chǎn)生于局部地點。
關(guān)鍵詞 :空氣污染;分布;空間自相關(guān)
中圖分類號:X51 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2015)23-0216-02
作者簡介:倪小雨(1993-),女,陜西咸陽人,上海電力學(xué)院數(shù)理學(xué)院,大學(xué)在讀。王璽(通訊作者)(1962-),男,遼寧錦州人,副教授,研究方向為決策分析。
0 引言
本文利用空間分析理論研究空氣污染物在一個區(qū)域內(nèi)的分布規(guī)律??臻g分析理論是研究空間數(shù)據(jù)的技術(shù)??臻g數(shù)據(jù)與空間位置相關(guān)聯(lián),對其分析的目的是提取隱含在數(shù)據(jù)中的地理空間信息,為決策提供幫助??臻g統(tǒng)計分析需要對地理實體的性質(zhì)、空間分布和空間相互關(guān)系進行統(tǒng)計分析。空間數(shù)據(jù)的運算方法不僅包括代數(shù)運算,還有邏輯運算??臻g自相關(guān)分析則是空間統(tǒng)計分析的方法之一。與經(jīng)典統(tǒng)計方法中的相關(guān)分析不同的是空間自相關(guān)需要利用空間位置數(shù)據(jù)。
1 全局空間自相關(guān)分析模型
莫蘭I(Moran I)是一個普及的空間自相關(guān)量測,由下式計算
ωij表示空間權(quán)重矩陣中第i行第j列元素,用來表示空間對象的相互鄰接關(guān)系。結(jié)合空間權(quán)重矩陣,將空間的有關(guān)屬性數(shù)據(jù)放到所研究的地理空間上來對比分析??臻g權(quán)重矩陣中的元素有多種表示方法,根據(jù)對象的特點,N個對象的臨近關(guān)系可以用空間二進制的空間權(quán)重矩陣來表示,可以采用鄰接標準或距離標準。如果選用鄰接標準,當(dāng)區(qū)域i和區(qū)域j相鄰時空間權(quán)重矩陣的元素ωij為1,其他情況為0。類似,如果選用距離標準,空間權(quán)重矩陣的元素當(dāng)區(qū)域和區(qū)域的距離在給定距離之內(nèi)時為1,其他情況為0。ωij也可以設(shè)置為空間距離的倒數(shù),因為空間作用會隨距離的增加而減弱。但是,空間過程的研究經(jīng)驗表明,權(quán)重有時并非和距離倒數(shù)成正比關(guān)系,和多空間關(guān)系的強度隨著距離的減弱程度要強于線性比例關(guān)系,因此也經(jīng)常采用平方距離的倒數(shù)作為權(quán)重。
如果鄰近區(qū)域?qū)傩灾迪嗨?,莫蘭指數(shù)為正;如果鄰近區(qū)域?qū)傩灾得黠@不同,莫蘭指數(shù)為負;如果屬性值隨機排列,則趨于0。莫蘭指數(shù)取值趨于-1到1變幅之間。根據(jù)空間數(shù)據(jù)分布可以計算Moran I的期望值。對于正態(tài)分布
式中ωi·和ω·i分別表示權(quán)重矩陣中i行和i列之和。
計算空間自相關(guān)系數(shù)的目的之一是討論變量在所討論空間是否呈隨機分布。以“變量不存在自相關(guān)關(guān)系”為原假設(shè)進行顯著性檢驗。采用“近似正態(tài)法”進行檢驗,將Moran I指數(shù)標準化,得到的統(tǒng)計量服從標準正態(tài)分布。
取顯著性水平為10%進行雙側(cè)檢驗,查正態(tài)分布表得臨界值為正負1.65。然后將Z的值與臨界值相比較,當(dāng)Z>1.65時,變量為顯著正空間自相關(guān);當(dāng)Z<-1.65時,變量為顯著的負相關(guān);當(dāng)-時,變量沒有顯著相關(guān)關(guān)系。
2 西安市13個環(huán)境監(jiān)測點的空氣污染物空間相關(guān)分析
2.1 數(shù)據(jù)采集
本文數(shù)據(jù)采自西安市環(huán)境監(jiān)測站網(wǎng)站(xianemc.gov.cn/)公布的空氣質(zhì)量日報。西安市共有高壓開關(guān)廠等13個監(jiān)測點(如圖1),每個監(jiān)測點每天對西安市空氣污染物進行檢測。本文為研究污染物濃度的空間分布規(guī)律,截取了2014年10月15日到11月15日個監(jiān)測點的PM2.5濃度數(shù)據(jù)(見表1)。因為需要考察各監(jiān)測點之間的污染濃度空間相關(guān)性,所以不需要太多樣本,本文只計算了10天數(shù)據(jù)的相關(guān)性。
為計算Moran I的數(shù)值,通過百度地圖測量了每兩個監(jiān)測點之間的實際距離(見表1),這些測量數(shù)據(jù)作為計算Moran I指數(shù)時權(quán)系數(shù)的依據(jù)。
2.2 運用空間數(shù)據(jù)分析理論建立模型
利用百度地圖測量各監(jiān)測點之間的相對距離,構(gòu)造空間權(quán)重矩陣W=(wij)13×13。權(quán)重矩陣中的元素wij=1/dij,dij為監(jiān)測點i與j之間的距離。這樣設(shè)置權(quán)重矩陣的理由是空間作用關(guān)系會隨著距離的增加而減弱。
Moran’s I可按如下公式計算
在顯著性水平為10%時,進行雙側(cè)檢驗。然后將的值與臨界值相比較。上述計算過程得到,介于-1.65和1.65之間,說明各監(jiān)測點PM2.5濃度值之間不存在空間自相關(guān)。
3 空氣污染物空間相關(guān)分析的結(jié)論
上述顯著性檢驗表明各個監(jiān)測點PM2.5濃度值之間不存在顯著空間自相關(guān),因此不存在某個監(jiān)測點的PM2.5濃度影響其它監(jiān)測點的情況。可以認為,PM2.5污染源不是個別地點產(chǎn)生的,而是整個市區(qū)存在廣泛分布的多種污染源,或者有來自城區(qū)外部的污染源。廣泛分布的污染源很可能來自燃油機動車,為了檢測燃油機動車對空氣污染的影響,建議設(shè)置公路附近和遠離公路的監(jiān)測點,進一步對檢測指標進行空間相關(guān)分析,從而為治理污染提供依據(jù)。
參考文獻:
[1]中國GIS 協(xié)會理論與方法專業(yè)委員會.空間信息分析引論[J].地理信息世界,2004,2(5):6-10.