摘要: 工业污染目前已成为影响人类健康、社会进步与可持续发展的热点问题，引起了全球的高度关注。本文通过时间与空间两个角度对黑龙江省2001至2016年的工业废气、废水、固体废物、粉(烟)尘及二氧化硫数据进行分析，结果发现：从时间角度分析，黑龙江省近15年内工业废水和粉尘排放量明显减少，然而工业废气、固体废物和二氧化硫呈现增长趋势，其中经济发达城市对于废水与粉尘治理效果良好，发展中城市五大污染物排放量均呈上升趋势，仍需要加大监管力度；从空间角度分析，黑龙江省城市工业污染重心始终处在省西南地区，十年内迁移变化不明显。因此，对于黑龙江省西南地区经济发达城市工业应重点监察、定期监测，经济发展中地区应引进新兴技术，推动绿色清洁生产。
Abstract:
Industrial pollution has now become a hot issue affecting human health, social progress and sustainable development, and has attracted great attention worldwide. This paper analyzes industrial waste gas, wastewater, solid waste, dust and sulfur dioxide data in Heilongjiang Province from 2001 to 2016 from both time and space perspectives, and finds that: from the time perspective, industrial wastewater and dust emissions in Heilongjiang Province have decreased significantly in the past 15 years, however, industrial waste gas, solid waste and sulfur dioxide show an increasing trend, among which economically developed cities have a good effect on However, industrial waste gas, solid waste and sulfur dioxide show an increasing trend, among which economically developed cities have a good effect on wastewater and dust management, while developing cities have an increasing trend in emissions of the five major pollutants, which still need more supervision; from a spatial perspective, the center of gravity of urban industrial pollution in Heilongjiang Province has always been in the southwestern part of the province, with no significant migration changes within ten years. Therefore, industries in economically developed cities in the southwest of Heilongjiang Province should be focused on supervision and regular monitoring, and new technologies should be introduced in economically developing areas to promote green and clean production.
1. 前言
近年来，国内外学者在城市工业污染问题上开展了大量的多角度的研究，在城市工业污染上取得了一定的成果。Selden特别强调美国空气清洁法案(CAA) [1] 在其他技术效应中的作用及意义。胡志强 [2] 采用空间分析和计量模型等方法，研究中国285个地级及以上城市工业集聚和污染排放的空间特征及内在关系，结果表明：工业集聚与污染排放的重心分布、轨迹、距离、速度差异较大。任嘉敏 [3] 发现东北地区工业废水与工业SO2排放量及占全国比重均有提升，尤其工业SO2污染对生态环境胁迫逐渐增大。吴加伟 [4] 利用空间集散程度测度等方法探讨了长三角地区主要工业污染物排放相对规模和强度的时空格局演变规律。尹上岗 [5] 等人构建工业经济规模——污染排放异速增长模型，分析长三角地区工业经济规模与工业污染指数两者关系的时空变化规律。王春娟 [6] 发现酒泉市工业污染物整体上从2009年起呈现先升高再逐渐降低的趋势。马磊 [7] 发现随着城市化水平提高，工业污染总体呈现倒U型，经济结构是工业污染下降最稳健的变量。韩楠 [8] 等人发现中国各省域(不含港澳台)工业废气排放存在显著的空间自相关和空间集聚效应。周侃 [9] 发现工业源主导促进了大气污染物集聚式排放，特别在环渤海及其经济腹地区域，污染源结构强化了污染物排放的空间集聚效应。韩楠 [10] 运用探索性空间数据分析方法对京津冀工业污染的空间分布特征进行研究，显示京津冀工业污染呈现东北部、西南部的工业污染高值集聚区以及中南部的低值集聚区。郭政 [11] 等人发现2003~2015年工业废水和工业SO2主要集中分布于长江沿岸城市且污染集中度指数由高到低大致呈半圈层状向周围递减。李芸邑 [12] 等人发现2013~2017年长江经济带的工业SO2、工业废水与工业烟粉尘排放量呈降低趋势，高排放城市减少，低排放城市增多。
从目前研究现状可以看出，国内外学者在城市工业污染研究方面取得了很多成果，而工业污染问题也逐渐跻身于环境问题中央，为了国家的可持续发展目标，解决工业污染问题迫在眉睫，虽现今工业污染已取得丰硕成果，但已有的研究仍然存在不足，现有研究大多只重视时间的研究对空间的分布变化未展开研究或只针对一个工业污染指标加以研究，缺少工业污染因素的总体分析且对工业固体废物研究少。因此，本文将拟对黑龙江省工业污染时空变化特征和各工业污染因素相结合进行综合分析研究。
2. 数据来源与研究方法
2.1. 数据来源
本文利用Arcgis软件对黑龙江省12个地级市、1个地区2002~2016年间5种工业污染的时空变化进行统计分析。在获取数据上，相关的城市工业污染数据主要从《黑龙江省统计年鉴》 [13] 获得，其他相关数据主要依托中国知网数据库获得。
2.2. 数据分析方法
本文研究黑龙江省城市工业污染时空变化特征，借助地理学空间分析方法，通过利用EXCEL、Arcgis等软件对相关数据进行处理，并制作出相关图表进行分析从而得出结论。通过查阅梳理相关的文献，一方面，对黑龙江省城市工业污染因素、污染产生原理以及时空变化特征研究分析方法等方面进行深入研究以次理清本文研究思路，构建分析模型。另一方面，学习并借鉴资料中针对数年间污染因素时空数据的分析计算方法。利用Arcgis10.6对城市工业污染数据处理分析并制作空间图形来描绘黑龙江省城市工业污染因素的空间变化。
3. 黑龙江省城市工业污染时空变化特征分析
3.1. 黑龙江省工业废气污染时空变化特征分析
3.1.1. 各区域工业废气时间变化特征分析
Figure 1. Time change sequence diagram of industrial exhaust emissions in each region
图1. 各区域工业废气排放量时间变化序列图
从图1中可知黑龙江省各区域工业废气排放总量的时间变化。哈尔滨市2001~2005年废气排放量处于稳定状态，2008年排放量增加，年增长率2.4%；齐齐哈尔市的排放量普遍上升，年增长率为4.6%；鸡西市废气排放量在2001~2005年、2008~2010年间基本稳定，2006年骤增达到峰值，2006年与上年相比增长了278.8%，年均增长率为3.9%；鹤岗市年均增长率7.8%；双鸭山市2001~2007年基本稳定，2008年排放量骤增，2009、2010年持续增加成为全省排放量最大值，2009较去年增加311.8%，年均增长率35.8%；大庆市普遍呈现上升趋势，年均增长率为5.0%；伊春市和大兴安岭区与其他城市相比排放量最低，年增长率分别为9.6%、6.1%；佳木斯市除2007年排放量骤增外总体相对稳定，年均增长率2.1%；七台河市2007~2010年增幅明显，其他年份相对较小，年均增长率13.1%；牡丹江市2007~2010年间排放量较前六年数值大，年均增长率7.9%。总之，2001~2010年大庆市工业废气排放总量最高达12012.6亿标立方米，哈尔滨市次之10292.4亿标立方米，双鸭山市的变化幅度最明显增速最高可达311.8%且年均增长率最大为35.8%。
3.1.2. 各区域工业废气空间变化特征分析
从表1中可以看出黑龙江省各区域工业废气排放主要集中在哈尔滨市和大庆市，黑河、绥化、大兴安岭排放最少，2009、2010年双鸭山市为主要工业废气排放城市，从整体观察，黑龙江省各区域的工业废气均有所增加。
Table 1. Total industrial waste gas emissions from each region (unit: 1 × 108 m2)
表1. 各区域工业废气排放总量(单位：亿标立方米)
3.2. 黑龙江省工业废水污染时空变化特征分析
3.2.1. 各区域工业废水时间变化特征分析
从图2中可知黑龙江省各区域工业废水排放总量的时间变化。哈尔滨市整体呈下降趋势，年均下降率6.6%；齐齐哈尔市在2001~2004年和2007~2009年呈下降趋势，其中2004年降幅最大44.7%，年均下降率7.6%；鸡西市总体呈上升趋势，年均增长率14.7%；鹤岗市整体呈下降趋势，下降幅度小，年均下降率3.6%；双鸭山市2009~2010年增长幅度较大为311.6%，年均增长率22.3%；大庆市基本处于稳定增长趋势，年均增长率为2.7%；伊春市、大兴安岭区、黑河市均呈现下降趋势且年均下降率依次减少，分别为7.6%、1.6%、1.5%；绥化市整体呈上升趋势，其中2008年废水排放量增幅较大，较前一年相比增加193.8%，年均增长率4.4%；七台河市2001~2004年基本稳定，2005和2006增量变大，增长率为101.2%，年均增长率为5.8%；佳木斯市整体呈下降趋势，其中2003、2004年增量变大，增长率达30.5%，年均下降率7%；牡丹江市2001~2006年呈上升趋势，年均增长率14.8%，2007年废水排放量骤减，与2006年相比下降73.9%，2006~2010年排放量基本稳定，总体年降幅为6.9%。总之，2001~2010年间大庆市工业废水排放总量最多为80,742万吨，齐齐哈尔市次之为79,427万吨，双鸭山市的变化幅度最明显增速最高可达311.6%且年均增长率最大为22.3%。齐齐哈尔市、伊春市年均下降率最大均为7.6%。
Figure 2. Time sequence of the variation of industrial wastewater discharge in each region
图2. 各区域工业废水排放量时间变化序列图
3.2.2. 各区域工业废水空间变化特征分析
从表2中可以看出，黑龙江省各地区的工业废水排放主要集中在大庆市和齐齐哈尔市，黑河、双鸭山的排放量最低。黑龙江省工业废水排放量在2001~2010年间大部分区域都有不同程度的减少，而大庆、双鸭山、七台河、绥化、鸡西有所增加，其中双鸭山废水排放量下降明显，鸡西次之，绥化最少。
Table 2. Industrial wastewater discharge in each region (unit: 10 kt)
表2. 各区域工业废水排放量(计量单位：万吨)
3.3. 黑龙江省工业固体废物污染时空变化特征分析
3.3.1. 各区域工业固体废物时间变化特征分析
从图3中可以看出黑龙江省各地区工业固体废物排放总量的时间变化。黑龙江省各区域工业固体废物产生量均呈增长趋势，如图从左至右年均增长率依次为6.4%、0.65%、11.8%、0.61%、20.4%、7.3%、7.8%、4.1%、6.5%、6.0%、13.7%、5.2%、7.5%。鸡西市2009年同比增长54.8%，双鸭山市2007年同比增长107.3%。总之，2001~2010年间哈尔滨市工业固体废物产生总量最多为10,774万吨，鸡西市次之5338万吨，双鸭山市的变化幅度最明显增速最高可达107.3%且年均增长率最大为20.4%。
Figure 3. A sequence of time change of industrial solid waste discharge in each region
图3. 各区域工业固体废物排放量时间变化序列图
3.3.2. 各区域工业固体废物空间变化特征分析
从表3中可以看出黑龙江省各区域工业固体废物排放主要集中在哈尔滨市，大兴安岭、黑河、绥化排放最少，2009~2010年间鸡西市固废产生量明显增加。从整体观察，黑龙江省各区域的工业固体废物均有所增加，增量最多的为哈尔滨。
Table 3. Solid waste production volume (unit: 10 kt)
表3. 固体废物产生量(计量单位：万吨)
3.4. 黑龙江省工业粉(烟)尘污染时空特征分析
3.4.1. 各区域工业粉(烟)尘时间变化特征分析
从图4中可以看出黑龙江省各地区工业粉(烟)尘排放总量的时间变化。哈尔滨市、齐齐哈尔市、鸡西市、鹤岗市、大庆市、佳木斯市、牡丹江市普遍呈下降趋势，年均下降率分别为9.6%、8.7%、2.6%、3.3%、1.8%、10%、0.3%；双鸭山市、伊春市、七台河市、黑河市、绥化市、大兴安岭区普遍呈上升趋势，年均增长率分别为3.5%、0.31%、6.5%、6%、44.4%、6.9%。哈尔滨市2010年同比下降48.5%，齐齐哈尔市2008年同比下降36.9%。佳木斯市2009同比下降48.5%，绥化市2010同比增加354.3%。鹤岗、黑河、绥化等区域变化相对较小。总之，2001~2010年间哈尔滨市工业粉(烟)尘排放总量最多为852,517吨，牡丹江市次之593,828吨，绥化市的变化幅度最明显增速最高可达354.3%且年均增长率最大为44.4%，佳木斯市年均下降率最大为10%。
Figure 4. Time sequence of variation of industrial powder (smoke) dust emissions in each region
图4. 各区域工业粉(烟)尘排放量时间变化序列图
3.4.2. 各区域工业粉(烟)尘空间变化特征分析
从表4中可以看出黑龙江省各区域工业粉(烟)尘排放主要集中在哈尔滨、牡丹江、齐齐哈尔，大兴安岭、黑河、绥化排放最少，而2001~2010年间哈尔滨、牡丹江、齐齐哈尔粉尘排放量均有不同程度的减少，大兴安岭、黑河、绥化却有明显的增长趋势。
Table 4. Powder (smoke) dust emission (unit: t)
表4. 粉(烟)尘排放量(计量单位：吨)
3.5. 黑龙江省工业二氧化硫污染时空变化特征分析
3.5.1. 各区域工业二氧化硫时间变化特征分析
从图5中可知黑龙江省各区域工业二氧化硫排放总量的时间变化。黑龙江省各区域工业二氧化硫排放量均呈增长趋势，如图从左至右年均增长率依次为7.1%、2.7%、9.5%、14.7%、13.5%、5.9%、3.4%、9.3%、9.3%、7.5%、9.2%、12.2%、4.1%。哈尔滨市2005年与上年相比增加39.1%，齐齐哈尔市2003年同比增加34.1%，鸡西市2005年同比增加100.8%，鹤岗市2005年同比增加173.6%，双鸭山市2005年同比增加147.4%，大庆市2003年同比增加46.6%佳木斯市2005年同比增加69.5%，七台河市2005年同比增加110.5%，牡丹江市2003年同比增加37.5%，黑河市2005年同比增加81.0%，绥化市2005年同比增加128.9%。
总之，2001~2010年间大庆市工业二氧化硫排放总量最多533,562吨，齐齐哈尔市市次之481,401吨，鹤岗市的变化幅度最明显增速最高可达173.6%且年均增长率最大为14.7%。与此同时，根据数据分析发现2005年黑龙江省各区域工业二氧化硫排放量普遍发生明显上升情况。
3.5.2. 各区域工业二氧化硫空间变化特征分析
从表5中可以看出黑龙江省各区域工业二氧化硫排放主要集中在大庆、齐齐哈尔、哈尔滨，大兴安岭排放最少。从整体观察，黑龙江省各区域的工业二氧化硫均有所增加，增量最多的为哈尔滨，2005年是变化最大的一年，各地区二氧化硫排放增长率明显增加。
Figure 5. A sequence of time variation of industrial sulfur dioxide emissions in each region
图5. 各区域工业二氧化硫排放量时间变化序列图
Table 5. Sulphur dioxide emissions (unit: t)
表5. 二氧化硫排放量(计量单位：吨)
4. 结论与建议
本文通过对黑龙江省工业废气、废水、固体废物、粉(烟)尘、二氧化硫排放的时空分布特征分析，得出以下结论：1) 黑龙江省工业污染主要集中在哈尔滨、大庆、齐齐哈尔等经济发达城市，这些城市中工业废气、二氧化硫、固体废物排放量均呈增长趋势，然而工业废水和粉尘得到了很好的治理，排放量也大幅下降。2) 黑龙江省各区域工业废气、固体废物、二氧化硫排放量均呈增加趋势，其中双鸭山工业废气、固体废物增长显著，鹤岗工业二氧化硫排放增长率最高。3) 黑龙江省各区域工业废水、粉(烟)尘排放量有增有减。排放量降低区域主要是经济发达地区，如哈尔滨、齐齐哈尔。排放量增加区域主要集中在经济发展中地区，如双鸭山、绥化，其中双鸭山工业废水明显增加，绥化工业粉(烟)尘排放量增长最多。
因此，基于以上对黑龙江省工业污染排放时空分布特征的分析，提出以下建议：加大节能减排、新能源技术研发的科技创新支持，推动清洁生产，减少工业污染，构建绿色经济发展体系 [14]，实现可持续发展。推动工业化结构升级 [15]，大力发展第三产业，促进全省节能和先进产业结构发展，以排污征收费制度为辅助手段，有效调控工业污染排放，减少工业污染。政府应加强区域内合作，大力推进省内各区域间环保合作，实现各区域间的协调可持续发展。加大对经济发达城市工业废水、粉(烟)尘排放的治理，与此同时继续监督工业废气、固体废物、二氧化硫的排放，防止造成治理效果反弹。