赵 静 齐 芳 张 辉 张春琴

（河北大学，河北保定071000）

0 引 言

随着经济的快速发展，人民生活水平的提高，生态文明建设遇到了前所未有的挑战.为了经济的可持续发展，人与自然的和谐相处，大力推进生态文明建设成为了建设和谐社会的重要任务和历史使命.近年来，空气质量恶化成为了一个亟待解决的社会问题.空气质量的好坏直接影响大众的健康，保护环境也是保持经济可持续发展的根本保证.在政府层面，中央财政已经安排50亿元资金用于京津冀及周边地区大气污染治理工作，具体包括京津冀晋鲁和内蒙古六个省份，并把重点放到了污染较严重的河北省.保定市作为河北省污染较严重的城市，空气治理的任务十分艰巨.

雾霾直接影响着空气质量的好坏，作为一种气象学现象，世界各地很早就对其进行了系统的研究.早期的研究主要从气象、地理环境方面进行一些基础性的观察，探讨雾霾的成因、分布和预测等问题.近年来，随着遥感技术、现代计算机技术的发展，大规模数据处理问题得到了硬件和软技术的支持，更多的研究探索雾霾的预测问题.需要注意的是，雾霾的形成与当地地理环境密切相关，因此雾霾的研究具有明显的地域性特点：周涛和汝小龙［1］分析了北京市雾霾天气的成因，段再明［2］针对山西省的情况分析了雾霾天气的化学成分，指出湿法熄焦是诱发雾霾天气的主要原因之一，孙霞等人［3］根据飞机探测数据给出了石家庄地区云滴和云凝结核的分布特征.

衡量空气质量的一个重要指标就是空气质量指数.首先介绍空气质量指数的计算方法和分级情况.然后使用统计的方法对数据进行了保定市空气质量数据分析，进而给出空气质量综合治理的措施.最后介绍了一种自动存储空气质量指数的方法，可以有效的解决收集空气质量指数历史数据的困难.

1 空气质量指数

1.1 计算和分级

空气质量指数（Air Quality Index（AQI））是定量描述空气质量状况的非线性无量纲指数.通过测定空气中各污染物的空气质量分指数（Individual Air Quality Index（IAQI）），取各污染物的空气质量分指数的最大值即为空气质量指数.当前，主要测定的污染物有：细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）、一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）和二氧化硫（SO2）等.记这些污染物的空气质量分指数分别为IAQI1，IAQI2，IAQI3，IAQI4，IAQI5则空气质量指数AQI由公式1计算：

空气质量分指数的取值范围为0－500.通俗的讲，根据空气中污染物的浓度含量和相应的表格，把污染物的浓度含量依据一个线性函数对应到0－500之间的一个数值就得到了污染物的空气质量分指数，具体的计算方法可以参考国家标准［4］.根据计算得到的空气中各污染物的空气质量分指数和公式1，得到空气质量指数.按照空气质量指数的数值大小，对空气质量进行了分级和相应的颜色标识.空气质量分为一至六级，详见表1.

表1 空气质量指数和分级

按照表1的分类，空气质量指数越大，对应的级别和类别越高，表示的颜色越深，说明空气污染状况越严重，从而对人体的健康危害也就越大.空气质量指数是一个地区空气质量的主要指标，通过对该指标的观测，可以实时了解该地区空气质量情况.

1.2 保定市空气质量现状

根据河北省空气质量自动实时发布系统公布的数据，保定目前设置了6个观测点，分别是：市监测站、地表水厂、华电二区、接待中心、胶片厂和游泳馆.保定市的日观测数据是根据这6个观测站点实时数据的滑动平均得到的，反应的是24小时内的空气质量情况.表2是保定市11月份空气质量情况：

表2 保定市11月份空气质量情况

2 结果与分析

2.1 趋势分析

根据表2的数据，给出了2013年11月保定市空气质量指数的折线图，见图1.从图中可以发现在11月份保定市空气质量是良的天数很少，有将近10天空气质量类别为重度污染以上，空气质量治理治理难度大，任务重.尤其是15日以后，可能是受到冬季供暖的因素影响，空气质量指数突然上升.

图1 保定市11月份空气质量指数趋势

2.2 相关分析

除了进行趋势分析，对空气中的主要污染物（细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）、一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）和二氧化硫（SO2））进行了相关分析.使用公式2计算两个变量（X，Y）的相关系数Corr（X，Y）：

其中COV（X，Y）为两个随机变量的协方差，σX和σY分别为随机变量的标准差.计算得到的相关矩阵见表3：

表3 相关系数矩阵

从表3可以看出，5种主要污染物具有明显的正相关关系.因此，着力控制1个主要污染物可以有效控制其他污染物的含量.其中，PM2.5和PM10的正相关关系最强，这两个污染物也是目前需要首要控制的.

3 综合治理措施

从第2部分中2013年11月保定市的空气质量指数历史数据可以发现，保定市的空气质量治理任务艰巨，治理难度大.以下从法制建设层面、经济发展层面和社区文化宣传方面给出相应的治理措施：

法制建设层面：大力加强法制建设是保护生态坏境的有力措施［5，6］.在贯彻执行《中华人民共和国环境保护法》的同时，建立健全地方生态法规.对于重点领域和特殊区域，可以考虑保护环境的专项立法.对于机动车限号，可以广泛征求意见，进行听证会.

经济发展层面：从长远看，经济发展与环境保护是相辅相成的两个方面.在当前阶段，普遍的情况是过快的经济发展造成了对环境的破坏，然而，这只是社会发展的一个阶段，从雾都伦敦的变化可以看到，经济发展可以反过来促进环境的改善，环境的改善又可以促使经济的健康发展.要深入分析经济发展与环境保护之间的关系，提出促进经济发展与环境保护能够同步进行的方案，合理制定招商引资的政策［7］，确保经济发展与环境保护和谐共进，探索从经济发展层面有效改善空气质量的措施，比如新上项目环评一票否决制，对于环保企业给予税费减免和政策倾斜.

社区文化宣传层面：雾霾天气的行成，与人们的环保意识有着密切关系.环保意识深化与加强，可以通过社区文化的宣传，让公众了解雾霾天气的成因和不利影响，以便采取防护措施；提高公众的环保意识，尽量减少私家车出行，严禁燃烧垃圾、减少烟花爆竹燃放等，探索社区文化的多元化形式，深化社区群众的环保意识，在社区内去办大型公益环保活动.

4 数据自动获取

当前，我省各市的空气质量指数可以通过河北省空气质量自动实时发布系统进行实时查询，网站地址为：http：／／121.28.49.85：8080／.该网站提供了实时数据和每日数据两类数据，这些数据的公开给了大众很好的参考，也有利于相关学者对数据进行处理和分析.类似的公布空气质量实时数据网站还有一些，然而几乎没有网站提供空气质量的历史数据，这给想要收集历史数据的研究者带来了麻烦.在河北省环保厅的官方网站上，我省各市的空气质量数据日报是公开的，这些数据是标准的html格式，网址为http：／／121.28.49.85：8080／datas／day／include.html.，比如保定市的数据见图2：

图2 保定市空气质量指数html数据

使用matlab程序，利用正则表达式进行文本匹配自动记录每天的数据，并且存储到一个excel文件.由于空气质量分级是根据空气质量指数划分的，因此只需记录空气质量指数和主要污染物类型.把matlab程序加入到系统的任务计划中就可以自动执行了.自动获取数据主要代码见表4：

表4 自动获取数据Matlab代码

5 结 论

空气质量受到多种因素的影响，其中主要包括地理环境因素，城市污染物排放（工业废气、汽车尾气等）以及大众的环保意识.一般地，地理环境属于自然形成的，对于它的改良要综合考虑，难度较大，投入较多，且后期结果不好预测.因此，重点应放在控制人为因素方面.城市污染物排放是人为可控因素，主要有工业废气排放、汽车尾气排放、节假日烟花燃放等.环保意识的深化和加强也是有效促进环境改善的方法.

［1］周涛，汝小龙.北京市雾霾天气成因及治理措施研究［J］.华北电力大学学报（社会科学版），2012，2：12～16

［2］段再明，解析山西雾霾天气的成因［J］.太原理工大学学报，2011，5：539～541

［3］孙霞，银燕，韩洋，肖辉，孙玉稳，李宝东.石家庄地区雾霾天气下云滴和云凝结核的分布特征［J］.中国环境科学，2012，32（7）：1165～1170

［4］环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）（HJ 633－2012），2012：1～12

［5］刘雪梅，田悦芳.河北省加强生态文明建设总体思路研究［J］.社会科学论坛，2011，12：222～226

［6］河北省科技厅2010年软科学课题组，河北省生态文明建设路径的分析与法制思考［J］.全国商情：经济理论研究，2010，11：6～8

［7］郑彩云，河北省利用外商直接投资对生态环境的影响分析［D］.河北大学，2008