李崢榮 華婷 郭艾

摘 要：從鎮(zhèn)域尺度厘清霧霾污染的時空格局特征，對加強(qiáng)環(huán)鄱陽湖城市群生態(tài)文明建設(shè)具有重要的作用。基于PM 2.5濃度分布數(shù)據(jù)，通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)與探索性空間分析方法對環(huán)鄱陽湖城市群鎮(zhèn)域霧霾污染時空格局特征進(jìn)行了深入分析。結(jié)果顯示：（1）環(huán)鄱陽湖城市群鎮(zhèn)域霧霾污染的絕對差異波動變化顯著，而相對差異雖有波動但整體趨于平穩(wěn)，城市群霧霾污染具有明顯的熱點(diǎn)集聚特征。（2）研究期內(nèi)，環(huán)鄱陽湖城市群鎮(zhèn)域霧霾污染大致經(jīng)歷了中度污染均衡、高污染集聚、低度污染均衡3個階段，中高度及高度污染型鎮(zhèn)域具有顯著的空間集聚與空間“躍遷”現(xiàn)象。（3）霧霾污染的空間關(guān)聯(lián)格局則出現(xiàn)高-高型鎮(zhèn)域由“一”字型向南北式紡錘狀格局轉(zhuǎn)變，低-低型鎮(zhèn)域由紊亂態(tài)逐步向有序態(tài)演進(jìn)特征。因此，今后應(yīng)逐步調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)城市群社會經(jīng)濟(jì)綠色生態(tài)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)霧霾污染源的下降;同時，加強(qiáng)城市群山水林田草綜合治理，打造環(huán)鄱陽湖城市群生態(tài)命運(yùn)共同體，以生態(tài)手段促進(jìn)霧霾污染的有效降解。

關(guān)鍵詞：霧霾污染;PM2.5;演變特征;鎮(zhèn)域尺度;環(huán)鄱陽湖城市群

中圖分類號 F062.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2022）04-0138-04

Abstract： Clarifying the characteristics of the temporal and spatial patterns of haze pollution from the township scale has an important cognitive effect on the construction of ecological civilization in the urban agglomeration around Poyang Lake.Based on the PM2.5 concentration distribution data， through mathematical statistics and exploratory spatial analysis methods， an in-depth analysis of the characteristics of the temporal and spatial pattern of haze pollution in the urban agglomeration around Poyang Lake， the results show：（1）Haze pollution in the urban agglomeration around Poyang Lake The absolute difference fluctuates significantly， while the relative difference fluctuates but the overall difference tends to be stable.The smog pollution of urban agglomerations has obvious hotspot clustering characteristics.（2）During the study period， the haze pollution in the towns of the Poyang Lake urban agglomeration roughly experienced three stages：moderate pollution balance， high pollution agglomeration， and low pollution balance.The middle and high pollution towns have significant spatial agglomeration and The phenomenon of spatial “transition”.（3）The spatial correlation pattern of haze pollution shows that the high-high type township has changed from a “one” to the north-south spindle pattern， and the low-low type township has gradually evolved from a disordered state to an orderly state.Based on this， this article believes that the industrial structure should be gradually adjusted， the social， economic， and green ecological development of urban agglomerations should be gradually adjusted to reduce haze pollution sources.Means to promote the effective degradation of haze pollution.

Key words： Haze pollution; PM2.5; Evolution characteristics; Township scale; Urban agglomeration around Poyang Lake

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，空氣污染問題日益頻發(fā)，尤其近幾年霧霾污染已成為全國范圍常見的大氣污染問題，受到了普遍關(guān)注。霧霾污染對生態(tài)環(huán)境、人體健康和道路交通、人們的生活和生產(chǎn)方式等多個方面都產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)面臨著重大挑戰(zhàn)[1]。2013年，國際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）已將PM2.5列為人類致癌物，PM2.5作為城市地區(qū)大氣污染的重要污染物，是造成城市霧霾最重要的“元兇”之一[2]。習(xí)近平總書記在兩會期間多次就環(huán)境保護(hù)問題和生態(tài)文明建設(shè)發(fā)表了重要講話，提出要注重對霧霾污染的防控工作;中央層面《大氣污染防治行動計(jì)劃》的出臺及落實(shí)，則進(jìn)一步推動大氣環(huán)境治理的進(jìn)程，標(biāo)志著大氣環(huán)境治理已成為生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一，并納入國家頂層設(shè)計(jì)之中。

大氣污染逐步成為城市與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸，學(xué)術(shù)界基于不同空間尺度對霧霾污染進(jìn)行了大量實(shí)證研究。比如，高歌對全國霧霾的時空分布特征及其變化趨勢進(jìn)行分析，得到長江中下游、華南和華北地區(qū)是霧霾天氣集中多發(fā)區(qū)，全國平均霾日數(shù)呈現(xiàn)明顯的增加趨勢[3];吳兌等利用氣象資料分析了全國霧霾的長期變化趨勢，著重指出20世紀(jì)80年代以后，霾日出現(xiàn)的頻數(shù)有明顯上升的趨勢，且霾日多集中在我國東部和南部，經(jīng)濟(jì)和工業(yè)發(fā)展較好的地區(qū)[4]。城市群已逐步成為拉動區(qū)域發(fā)展的增長極，城市群尺度的霧霾研究大量涌現(xiàn)，比如，馬曉倩等[5]、李欣等[6]、曾浩等[7]分別就京津冀、長三角、長江經(jīng)濟(jì)帶霧霾污染時空演化進(jìn)行相關(guān)研究。而在城市尺度層面，于淑秋等[8]、錢峻屏等[9]對北京市、汕尾市霧霾的時空分布進(jìn)行了探討;陳鈺彬等通過對合肥市霧霾污染進(jìn)行定性和定量分析得到，工業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)污染程度高于其他地區(qū)[10]。在系列時空特征分析基礎(chǔ)上，地理學(xué)者開始注重霧霾污染這一現(xiàn)象背后的成因與機(jī)理分析。學(xué)者們普遍認(rèn)為霧霾污染不僅受區(qū)域地形、氣候等自然要素的影響，還受來自城鎮(zhèn)化、工業(yè)化等帶來的人類活動增強(qiáng)影響[11]。安興琴等利用GIS分析蘭州市霧霾污染狀況，指出其大氣污染物空間擴(kuò)散與分布受高原典型盆地城市地貌特征的影響[12];孟小絨等研究指出西安市特殊的地形、季風(fēng)是霧霾時空變化的重要的影響因素[13];王立平采用省際霧霾污染面板數(shù)據(jù)，從經(jīng)濟(jì)、人口、政策3個方面探討霧霾污染的影響因素，結(jié)果表明，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、城市建設(shè)施工、人口規(guī)模等因素對霧霾污染具有抗干擾性的“穩(wěn)健性”影響[14];熊超、邵帥等從經(jīng)濟(jì)、能源視角揭示了重工業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)、機(jī)動車數(shù)量與房地產(chǎn)市場升溫等對霧霾暴發(fā)產(chǎn)生了重要影響[15-16];冷艷麗等通過研究2001—2015年省際面板數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)城市化對霧霾污染具有正向影響，而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與霧霾污染之間存在正相關(guān)關(guān)系[17]。

環(huán)鄱陽湖城市群是長江中游城市群的重要組成部分，也是江西實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的區(qū)域支撐載體與核心增長極[18]。在《環(huán)鄱陽湖生態(tài)城市群》中，生態(tài)是城市群發(fā)展的基礎(chǔ)與特色，其發(fā)展定位中明確將其打造為長江經(jīng)濟(jì)帶綠色產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)、國家綠色城鎮(zhèn)化先行示范區(qū)。近年來，隨著全國生態(tài)文明建設(shè)的深入推進(jìn)，鄱陽湖城市群綠色發(fā)展已打造為全國重要的“生態(tài)樣板”，在區(qū)域乃至全國生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程中均具有積極的示范或經(jīng)驗(yàn)借鑒作用。霧霾污染治理是城市群生態(tài)發(fā)展的重要任務(wù)之一，在新型城鎮(zhèn)化、鄉(xiāng)村振興與生態(tài)文明建設(shè)的多重背景下，探討鎮(zhèn)域尺度下的環(huán)鄱陽湖城市群霧霾污染的時空演化特征，對于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、要素高度集聚的城市群地區(qū)的霧霾治理具有重要認(rèn)知作用，也為城市群霧霾治理的差異化策略提供理論依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)來源與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源 Atmospheric Composition Analysis Group利用化學(xué)SeaWiFS儀器與GEOS-Chem輸送模式，計(jì)算并校準(zhǔn)了1998—2018年全球PM2.5年均濃度值（http：//fizz.phys.dal.ca/～atmos/martin/？page_id=140），數(shù)據(jù)精度可達(dá)到0.01經(jīng)緯度。相較于我國實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，該類數(shù)據(jù)具有時間序列長、清晰度相對較高的優(yōu)點(diǎn)。本文基于該數(shù)據(jù)提取2000—2018年環(huán)鄱陽湖城市群內(nèi)的PM2.5濃度分布狀況;利用ArcGIS軟件平臺將其采樣為100m×100m，并利用區(qū)域統(tǒng)計(jì)分析功能計(jì)算環(huán)鄱陽湖城市群各鎮(zhèn)域的PM2.5平均值，以表征鎮(zhèn)域霧霾污染程度。

2.2 研究方法

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)差指數(shù)、變異系數(shù) 區(qū)域發(fā)展差異可分為絕對差異和相對差異[19]，本文利用標(biāo)準(zhǔn)差指數(shù)和變異系數(shù)對縣域霧霾污染程度進(jìn)行差異分析。其計(jì)算公式如下：

式中：yi為第i個單元的平均值;N為單元個數(shù);[y]為整個研究區(qū)的平均值。S為標(biāo)準(zhǔn)差指數(shù)，S值越大，表明縣域污染程度的絕對差異越大;V是變異系數(shù)，V值越大，表示區(qū)域的相對差異越大。

2.2.2 空間自相關(guān) 空間自相關(guān)是一種空間統(tǒng)計(jì)分析方法，其空間分布特征可以通過空間自相關(guān)的全局和局域2個指標(biāo)來度量。全局自相關(guān)系數(shù)是用來驗(yàn)證整個研究區(qū)域的空間模式和度量屬性值在整個區(qū)域空間上的分布態(tài)勢或集聚狀況，表示全局空間自相關(guān)的指標(biāo)和方法很多，最常用的是Morans′I。局域空間關(guān)聯(lián)性指標(biāo)Getis-Ord Gi*是用來揭示空間地域單元與其臨近空間單元屬性特征值之間的相似性或相關(guān)性[20]。

3 結(jié)果與分析

3.1 鄱陽湖城市群霧霾污染的區(qū)域差異特征 環(huán)鄱陽湖城市群鎮(zhèn)域PM2.5的標(biāo)準(zhǔn)差指數(shù)呈現(xiàn)出波動變化特征：2000—2006年，區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)差指數(shù)值域區(qū)間為[4，6];而在2007—2013年，標(biāo)準(zhǔn)差指數(shù)值域區(qū)間則為[5，7]，表明這一時期區(qū)域霧霾污染的絕對差異整體呈現(xiàn)出擴(kuò)大趨勢，逐步出現(xiàn)兩極分化趨勢;2014—2018年，標(biāo)準(zhǔn)差指數(shù)的值域區(qū)間大致為[5，6]，其整體變化幅度較小，年際間的絕對差異逐步趨于平穩(wěn)。標(biāo)準(zhǔn)差指數(shù)值域區(qū)間變化表明研究期內(nèi)，環(huán)鄱陽湖城市群鎮(zhèn)域霧霾污染的絕對差異波動變化顯著、年際間差異出現(xiàn)持續(xù)擴(kuò)張與趨于平穩(wěn)兩大趨勢。從相對差異來看，變異系數(shù)其值域區(qū)間為[0.109，0.166]，極大值及極小值分別出現(xiàn)在2005、2016年，二者僅相差0.057，鎮(zhèn)域霧霾污染相對差異曲線雖稍有波動變化但變化幅度較小，整體趨于平穩(wěn)。

基于鎮(zhèn)域平均PM2.5指數(shù)進(jìn)行空間自相關(guān)計(jì)算，結(jié)果顯示：環(huán)鄱陽湖城市群鎮(zhèn)域霧霾污染呈現(xiàn)出顯著的空間自相關(guān)特征，即發(fā)展水平相似的縣域（高-高或低-低）在空間上呈集聚趨勢。環(huán)鄱陽湖城市群鎮(zhèn)域霧霾污染的Morans′I均在0.20以上，表明霧霾污染在城市群內(nèi)雖呈現(xiàn)熱點(diǎn)集聚格局、但其空間范圍并不穩(wěn)定。從Morans′I曲線變化來看，其曲線出現(xiàn)急劇波動變化現(xiàn)象，表明鎮(zhèn)域霧霾污染的空間集聚性出現(xiàn)急劇提升或下降趨勢，其空間范圍出現(xiàn)明顯的“躍遷”現(xiàn)象。對比曲線變化，標(biāo)準(zhǔn)差指數(shù)與Morans′I曲線呈現(xiàn)出一定相關(guān)性，經(jīng)歷了大致相關(guān)的波動歷程（見圖1）。

3.2 鄱陽湖城市群霧霾污染的空間格局特征 基于環(huán)鄱陽湖城市群霧霾實(shí)際狀況，以2000、2009及2018年為時間斷面，以20μg/m3、30μg/m3、40μg/m3、50μg/m3為臨界值將其劃分為低度污染區(qū)、中低度污染區(qū)、中度污染區(qū)、中高度污染區(qū)及高度污染區(qū)等5類，制成霧霾污染空間格局分布專題圖（圖2），以探討環(huán)鄱陽湖城市群鎮(zhèn)域霧霾污染的鎮(zhèn)域霧霾污染的空間演化過程。

從各類污染區(qū)的鎮(zhèn)域數(shù)量來看，低度及中低度污染鎮(zhèn)域個數(shù)出現(xiàn)下降-上升現(xiàn)象，而高度及中高度污染鎮(zhèn)域個數(shù)則呈相反趨勢;表明2000—2009年，環(huán)鄱陽湖城市群霧霾污染持續(xù)惡化，2009—2018年，在生態(tài)文明建設(shè)及美麗中國江西樣板打造政策驅(qū)動下，環(huán)鄱陽湖城市群環(huán)境治理取得良好成效。在3個時間斷面下，中低度以下污染鎮(zhèn)域個數(shù)分別為34、11和289個，而高度及中高度污染鎮(zhèn)域個數(shù)則為37、809和34個，這進(jìn)一步表明環(huán)鄱陽湖城市群霧霾污染在2000—2009年由中污染均衡逐步向高污染集聚轉(zhuǎn)變，2009—2018年則逐步轉(zhuǎn)為低污染均衡態(tài)勢。

鎮(zhèn)域霧霾污染的空間格局顯示：中高度及高度污染型鎮(zhèn)域呈現(xiàn)出顯著的空間集聚與空間“躍遷”特征。2000年中高度以上污染型鎮(zhèn)域主要集聚在城市群西北部省域邊緣地區(qū)、沿江地區(qū)及西部萍鄉(xiāng)市-宜春市的滬昆鐵路沿線地區(qū)，這一時期受地形及工業(yè)發(fā)展政策的影響，沿江地區(qū)、萍鄉(xiāng)-宜春地區(qū)受工業(yè)發(fā)展影響霧霾污染相對嚴(yán)重，而城市群西北部地處丘陵山地地區(qū)（幕府山、九嶺山），霧霾污染源雖較少，但其由于擴(kuò)散不暢而導(dǎo)致霧霾污染較重。2009年，城市群西北部地區(qū)霧霾污染進(jìn)一步惡化，形成高度污染集聚區(qū);而在城市群中西部地區(qū)形成連片發(fā)展現(xiàn)象。這一時期，環(huán)鄱陽湖城市群霧霾污染整體處于中高度污染狀態(tài)，中低度及低度污染鎮(zhèn)域呈散點(diǎn)狀分布于城市群邊緣地區(qū)。在江西省生態(tài)文明建設(shè)政策驅(qū)動下，2018年環(huán)鄱陽湖城市群霧霾污染顯著減輕，但在城市群沿江地區(qū)及南昌市市區(qū)仍出現(xiàn)中高度污染鎮(zhèn)域，其主要原因在于九江-湖口同城化及南昌市城市內(nèi)部更新改造以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中導(dǎo)致的城市霧霾污染源增多。

3.3 鄱陽湖城市群霧霾污染的空間關(guān)聯(lián)格局 本研究通過GeoDa軟件計(jì)算得到環(huán)鄱陽湖城市群鎮(zhèn)域霧霾污染的空間關(guān)聯(lián)格局，依據(jù)其與相鄰單元要素屬性，將其劃分為高-高、高-低、低-低、低-高等4類（圖3），以深入探討環(huán)鄱陽湖城市群鎮(zhèn)域霧霾污染的空間集聚特征。

2000年，霧霾污染的高-高型鎮(zhèn)域主要呈帶狀及散點(diǎn)狀格局，其中城市群西北部地區(qū)形成“一”字型集中分布帶，而在城市群中西部地區(qū)則以散點(diǎn)狀分布在萍鄉(xiāng)、宜春、吉安等地;霧霾污染的低-低型鎮(zhèn)域則主要分布于城市群東部及中部地區(qū)，該類型集聚區(qū)在東部地區(qū)大致形成“三”字型分布格局，而在城市群中部則以團(tuán)聚狀為主;霧霾污染的低-高型及高-低型鎮(zhèn)域整體數(shù)量較少，主要呈散點(diǎn)狀分布在城市群中。2009年，霧霾污染的高-高型鎮(zhèn)域數(shù)量則出現(xiàn)顯著增長、空間范圍持續(xù)擴(kuò)張，大致以修水-沿江、昌九鐵路、滬昆鐵路為界形成了“]”格局;霧霾污染的低-低型鎮(zhèn)域在城市群東部地區(qū)出現(xiàn)擴(kuò)張狀況并逐步形成雙帶發(fā)展格局，該類型鎮(zhèn)域在城市群西部地區(qū)整體變動較小，在中部地區(qū)則逐步消失。發(fā)展至2018年，霧霾污染的高-高型鎮(zhèn)域主要呈紡錘狀分布在城市群中部地帶，在兩端主要連接南昌、九江兩大都市區(qū);而低-低型鎮(zhèn)域則主要演變成五大片區(qū)，城市群東部地區(qū)呈現(xiàn)出“二”字型格局，中部則以南昌為核心形成散點(diǎn)狀格局，而在城市群西部仍以帶狀分布于九嶺山、萍鄉(xiāng)-宜春南部一線。

整體來看，霧霾污染的高-高型鎮(zhèn)域由“一”字型經(jīng)歷“]”格局逐步向南北分布的紡錘狀格局轉(zhuǎn)變，霧霾污染高度集中區(qū)在空間上呈現(xiàn)出躍遷現(xiàn)象;而霧霾污染的低-低型鎮(zhèn)域則由紊亂態(tài)逐步向有序態(tài)演進(jìn)，并在空間格局上形成了五大片區(qū)。無論是低-高型鎮(zhèn)域還是高-低型鎮(zhèn)域，2種類型鎮(zhèn)域數(shù)量在研究期內(nèi)均較少，主要以散點(diǎn)狀分布格局為主。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論 本文以鎮(zhèn)域PM2.5平均濃度為測度指標(biāo)，通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)及空間分析方法對鎮(zhèn)域尺度下的環(huán)鄱陽湖城市群霧霾污染時空演變特征進(jìn)行分析，得到以下主要結(jié)論：

（1）環(huán)鄱陽湖城市群鎮(zhèn)域霧霾污染的絕對差異波動變化顯著、年際間差異出現(xiàn)持續(xù)擴(kuò)張與趨于平穩(wěn)兩大趨勢，而相對差異曲線雖稍有波動變化但變化幅度較小、整體趨于平穩(wěn)，環(huán)鄱陽湖城市群鎮(zhèn)域霧霾污染呈現(xiàn)出顯著的空間自相關(guān)特征。

（2）從各類污染區(qū)的鎮(zhèn)域數(shù)量來看，低度及中低度污染鎮(zhèn)域個數(shù)出現(xiàn)下降-上升現(xiàn)象，而高度及中高度污染鎮(zhèn)域個數(shù)則呈相反趨勢;受地形及工業(yè)發(fā)展影響，中高度及高度污染型鎮(zhèn)域呈現(xiàn)出顯著的空間集聚與空間“躍遷”特征。

（3）霧霾污染的高-高型鎮(zhèn)域由“一”字型經(jīng)歷“]”格局逐步向南北分布的紡錘狀格局轉(zhuǎn)變，而霧霾污染的低-低型鎮(zhèn)域則由紊亂態(tài)逐步向有序態(tài)演進(jìn)，并在空間格局上形成了五大片區(qū);低-高型鎮(zhèn)域及高-低型鎮(zhèn)域在城市群內(nèi)以散點(diǎn)狀分布格局布局。

4.2 討論 作為生態(tài)城市群，各鎮(zhèn)域應(yīng)在堅(jiān)持綠色發(fā)展原則下，立足地方特色對經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有序調(diào)整，對能源消耗大、污染排放重的粗放型產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造或遷出，以減少霧霾污染源;與此同時，在樹立山水林田草綜合治理理念下，防止綠色生態(tài)系統(tǒng)的破壞，加大綠色生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)力度，讓生態(tài)手段成為霧霾污染降解的有效手段。

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（責(zé)編：張宏民）

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