京津冀地区空气质量预报联动机制有效性和必要性的研究

郁姗 刘亦浓

【摘 要】 针对历年的空气质量数据，论证分析京津冀及周边六省区市建立的区域空气质量预报联动机制的有效性，建立灰色预测模型，选取13-14年秋冬季到16-17年秋冬季每季的AQI数据计算2013年秋冬季到2017年秋冬季平均AQI数据，将预测结果与收集到的数据进行比对，验证联动机制的有效性。

【关键词】 空气质量 联动机制 灰色预测 MATLAB

一、背景

为推动京津冀区域大气污染防治，落实京津冀生态环保合作协议，改善区域环境空气质量，今年以来，天津市环保局与北京市环保局、河北省环保厅深入加强环境监测合作，建立起空气质量预报信息共享机制，并进一步完善了空气重污染预警会商和应急联动机制。

近年来，空气质量问题频繁被人们提上日程，全国各地的空气污染、PM2.5严重超标问题的热度也是居高不下。而北京市的雾霾天气更是人们关注的热点问题。据中科院和环保总局的研究显示，中国北京每年因环境污染造成的经济损失就高达约116亿元，可见，空气污染问题不仅对人们的人身健康造成了威胁，对城市进步和经济发展也是不小的阻碍。因此，通过本研究，我们可以得出京津冀地区主要城市的空气质量的主要情况，以及国家未来智力空气污染问题所颁布一系列措施尤其是区域空气质量联动机制的有效性，并根据研究得出的结论，总结出了京津冀地区智力大气污染问题的一系列措施，这无疑对社会人们都是一项有意义的研究。

二、联动机制的有效性

基于历年的空气质量数据，论证分析京津冀及周边六省区市建立的区域空气质量预报联动机制的有效性，有效即相对没有该机制时的治理效果比有该机制时的治理效果好。可以假设大气治理外部环境不变，在没有实施联动机制的条件下，根据往年的数据预测出17-18年秋冬的数据，然后和实际值对比，从而验证联动机制的有效性。

灰色预测是一种对含有不确定因素的系统进行预测的方法。灰色预测通过鉴别系统因素之间发展趋势的相异程度，即进行关联分析，并对原始数据进行生成处理来寻找系统变动的规律，生成有较强规律性的数据序列，然后建立相应的微分方程模型，从而预测事物未来发展趋势的状况。其用等时距观测到的反应预测对象特征的一系列数量值构造灰色预测模型，预测未来某一时刻的特征量，或达到某一特征量的时间。

设已知参考数据列为，做1次累加（AGO）生成数列

通过查询空气质量历史数据网址，分别收集京津冀及周边六省区的主要28个城市2016年10月到2017年3月和2017年10月到2018年3月的PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3濃度情况，并选取了13-14年秋冬季到16-17年秋冬季每季的AQI数据计算2013年秋冬季到2017年秋冬季平均AQI数据。

1.建立模型

建立模型GM（1，1），则可以得到预测值

而且。

2.检验预测值

i）残差检验：令残差为，计算

如果，则可认为达到一般要求;如果，则认为达到较高的要求。

ii）级比偏差值检验：首先由参考数据，计算出级比，再用发展系数a求出相应的级比偏差

如果，则可认为达到一般要求;如果，则认为达到较高的要求。

按上述步骤处理数据并对数据进行灰色预测得到下表：

根据表1、2、3可知，通过灰色预测模型对2013年到2017年秋冬季的平均AQI值进行预测，得到了2018年秋冬季的平均AQI值。将预测结果与收集到的数据进行比对，计算出百分绝对误差和预测值与实际值之比。以北京市举例，根据前五年数据预测出的2018年秋冬季AQI数值为127.8204，而实际AQI数值为84.33，百分绝对误差为1.68%，预测值与实际值之比为1.515657。

2018年7月4日，国务院印发的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，明确了大气污染防治工作的总体思路、基本目标、主要任务和保障措施，其中，特别强调了强化区域联防联控，有效应对重污染天气。建立完善区域大气污染防治协作机制，加强重污染天气应急联动，夯实应急减排措施。由数据可知，通过灰色预测模型预测出的数值是在没有联动机制的情况下得出的AQI值，当联动机制开始实施后，几乎大部分地区的实际AQI指数明显低于预测值。正常情况下，AQI数值越大，污染越严重。这表明区域空气质量联动机制对于大气污染存在一定影响，从而证明了它的有效性。

三、总结

面对京津冀的环境污染问题，要处理好这个跨区域的问题的权责划分、法律责任等的界定，积极治理环境问题。根据问题一得到邯郸、沧州、邢台污染程度较高，对于这些污染严重的地区要加大污染治理的力度，同时应健全空气质量评价体系，不应只根据PM2.5的浓度决定空气质量的好坏，PM2.5和天气关系较大，受风向气流季节的影响，应综合考虑PM10、SO2、CO、NO2、O3这些主要的大气污染物。我们得到京津冀空气质量是相互影响的，联动预测和联动处理是必要的也是有效的，应当建立完善联动预报和联动处理机制，使各个行政区的地方政府实施区域联动防治行为拥有明确具体的法律条例依据，并保障协议的稳定性与执行的强制性。

政府部门，政府一方面要发挥政策在区域治理中的引导功能，政府对于大气污染行业和企业不能简单地采取关停、整治和减排等临时性措施，而是通过产业结构和布局的调整、改善能源消费结构、提高技术标准、整顿规范市场来有效控制大气污染物的排放。另一方面，政府推进职能转变的同时要强化对区域环境污染的监管职能，特别是要改变对企业环保项目只审批、不监管和少监管的局面，强化对环保审批后的企业项目的检查、督导，及时发现和纠正环境污染问题。同时行政手段能发挥作用的空间是有限的，应通过利益关系的调整来让市场主体在产业链的不同环节想方设法去转换结构，降低能耗，实现经济效益与生态环境效益统一。

社会方面，一方面要健全社会政策体系，优化社会资源的配置;另一方面，要鼓励公众有序参与区域公共事务的治理。让大气污染引起公众的广泛关注，提高公民参与工期环境治理主动性、积极性、紧迫性，使公众选择绿色的交通、绿色取暖。

【参考文献】

[1] 李云燕，王立华，殷晨曦.大气重污染预警区域联防联控协作体系构建——以京津冀地区为例[J].中国环境管理，2018，10（02）：38-44.

[2] 隆蓉，安黔江，谭荔.重庆市空气质量变化趋势及其在灰色系统下的预测[J].铜仁学院学报，2018，20（06）：53-59.

[3] 丁鹏.基于灰色理论的城市空气质量评价及污染物浓度预测研究[D].江西理工大学，2018.

[4] 曲歌.我国空气质量区域联动性及典型地区影响因素探究[D]，北京：首都经济贸易大学，2018.

[5] 王振波，梁龙武，林雄斌，刘海猛.京津冀城市群空气污染的模式总结与治理效果评估[J].环境科学，2017，38（10）：4005-4014.

[6] 凌灵.京津冀大气污染协同防治机制研究[D].广西大学，2016.