山西省焦化企业空间分异特征及其对种植区农作物产量的影响

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摘要：焦化工业是山西省重要的支柱产业，但目前针对山西省焦化企业空间分异特征及其对种植区农作物影响的研究尚未见报道。本研究采用文献资料收集法、最鄰近指数、核密度指数、标准差椭圆与Pearson相关分析等方法，借助ArcGIS、SPSS与Microsoft Excel等软件，以2016年山西省规模以上焦化企业为研究对象，对其数量、产量等空间分异特征及其对种植区农作物可能存在的潜在风险进行初步分析。结果表明：山西省焦化企业具有显著的空间集聚分布特征，多数规模较大的焦化企业集中分布于中南部的孝义市、介休市、洪洞县等县（市），并在这些区域形成了明显的焦化工业集聚区，其产量占到全省焦炭总产量的70%，总体上呈非均衡分布的空间格局;焦炭产量与PM2.5、SO2、NO2、PM10浓度值和CO百分位数等当地空气质量监测指标呈正相关，与秋粮、谷类、薯类、豆类产量呈负相关，焦化生产会对当地的农业及人体健康造成潜在威胁。本研究结果对指导山西省焦化行业与农业的持续和谐发展具有一定的参考价值。

关键词：山西省;焦化企业;空间分布;农作物;产量

中图分类号：S126文献标识号：A文章编号：1001-4942（2019）04-0117-07

Abstract Coking industry is an important pillar industry in Shanxi Province. However， the research on the spatial differentiation characteristics and its impact on crops in the major growing regions in Shanxi Province has not been reported yet. Taking the above-scale coking enterprises in Shanxi Province in 2016 as research objects， the spatial distribution characteristics such as quality and output and its possible potential risks on crops in the major growing regions were analyzed by the methods such as literature collection， adjacent index， Kernel Density Estimation， Standard Deviational Ellipse and Pearson correlation analysis with the help of ArcGIS， SPSS and Microsoft Excel software. The results showed that the coking enterprises in Shanxi Province had significant spatial agglomeration distribution characteristics. Most of the large-scale coking enterprises concentrated in the south-middle Shanxi Province such as Xiaoyi City， Jiexiu City and Hongdong County， and formed an obvious coking industry agglomeration district. Its output accounted for 70% of the provincial total coke production. It indicated that the coking enterprises showed an unbalanced spatial pattern. The correlations between the coke production and the local environmental air quality monitoring indicators such as the concemtration of PM2.5， sulfur dioxide （SO2）， nitrogen dioxide （NO2） and PM10 and the CO percentiles were positive. However， the correlations between the coke production and the autumnal cereal yield， grain yield， potato yield and beans yield were negative. Besides， the coking industrial production activities caused potential threats to the local agriculture and resident health. The present study had some reference values for guiding the sustainable and harmonious development of coking industry and agriculture in Shanxi Province.

Keywords Shanxi Province; Coking industry; Spatial distribution; Crops; Yield

山西省是我国最大的优质焦煤生产基地[1]，焦煤资源探明储量1 493亿吨，占全国焦煤探明储量的60%，丰富的焦煤资源，使其成为国内乃至全球最重要的焦炭生产基地[2]。2016年山西省焦炭产量8 186万吨，分别占全国和全球焦炭生产量的18%和12%左右;山西全省规模以上焦炭企业实现工业总产值909.5亿元，占全省规模以上工业总产值的6.5%，全省2016年规模以上焦炭工业的产值同比增长了15.3%[3]，是山西省增长速度最快的工业行业。焦化产业在山西省国民经济发展中已占据了举足轻重的地位。依托丰富的焦煤资源，适应国际、国内经济发展的需要，《山西省“十三五”焦化工业发展规划》明确要将山西省建设成为国内乃至全球焦炭产量最大、输出量最多的焦炭生产基地[4]。

山西山地多，平川少，农业用地1 003万公顷，其中耕地面积405.89万公顷，仅占山西省国土总面积的25.9% [4]，农业土地资源十分紧张，农产品供应较为紧缺[5]。因小麦、玉米、大豆等作物具有较强的吸附空气颗粒的作用，当大气中污染物浓度高度超标时，对此类作物的影响是急性且非常明显的，导致作物产量无法达到预期标准，甚至作物直接枯死[6]。20世纪八九十年代，山西焦化企业快速、无序扩张，落后的生产技术、不合理的空间布局，加之当时对环保的认识不够，环保措施缺乏，导致当地长期以来空气中悬浮颗粒物和大气污染物浓度一直维持在较高水平，这不仅对有限种植区内的农产品产量和质量造成很大影响，而且导致严重经济损失，甚至危害到人类身体健康[7]。近几年在政府的调整与监控下，这种情况已有好转，但形式依然严峻，因而对山西省焦化产业园与农业种植区的布局调整仍十分必要[8]，而这需要建立在充分认识产业的空间分布格局及其对农作物影响的基础上。

目前，国内外针对中国焦化企业的研究主要集中在其产业发展趋势[9]、污染物质（SO2等）排放[10，11]、环境污染治理[12，13]以及产业政策制定[14]等方面，主要是在全国尺度上进行的，缺乏省域尺度下焦化企业空间分布方面的相关研究，而在此基础上针对焦化企业空间分布格局对农业种植区影响的研究更是鲜见报道。本研究以山西省为研究区域，使用ArcGIS、SPSS等软件，分析了2016年山西省焦化企业的空间分布格局及其与农作物产量的相关关系，旨在揭示山西焦化企业的空间分布特征及其对农作物的影响，指导、优化焦化企业与农业的合理布局，为山西省工业与农业和谐健康发展提供科学依据。

1 数据来源与研究方法

1.1 研究区概况

山西省位于34°34′～40°44′N、110°14′～114°33′E，总面积15.67万平方千米，现辖运城市、晋城市、长治市、临汾市、大同市、朔州市、忻州市、太原市、晋中市、阳泉市和吕梁市11个地级市，总人口约3 681.64万，GDP总量12 928.34亿元[3]。山西省地势是“两山夹一川”，东西两侧为山地和丘陵的隆起，中部为一列串珠式盆地沉陷，从北往南依次是大同盆地、忻定盆地、太原盆地、临汾盆地、运城盆地[15]。气候类型为温带大陆性季风气候，地势由东北向西南倾斜[16]。农作物以谷类为主，2016年粮食产量为1 318.5万吨，其中，夏粮275.0万吨，秋粮1 043.5万吨，单位面积产量4 067.7千克/公顷，人均粮食产量0.35吨，在全国人均粮食产量排名中仅为19名[3]。山西煤炭储量丰富，现已探明的煤矿储量为2 000亿吨，被称为“煤炭之乡”、“能源重化工基地”，其境内拥有丰富的焦煤资源，焦化企业众多，焦化工业产值占传统工业产值的45.1%[3]，是山西省重要的传统支柱产业之一，其焦化产业在山西省经济社会发展、财政税收和稳定就业等方面发挥了重要作用。

1.2 数据来源

本研究利用中国企业信用档案库、企业官方网站等信息网站，收集2016年山西省焦化企业的名称、注册地址、企业注册时间等信息，并按注册时间统计焦化企业数量;利用Google Earth软件获取山西省焦化企业所在地的地理坐标数据，并通过实地考察与采访当地居民相结合的方式验证信息的真实性与准确性。

通过查阅《山西省统计年鉴》（2017），统计出各县（市）焦化企业的焦炭产量与农作物产量[17];根据政府相关机构发布的空气质量监测通告统计出产焦县（市）的空气综合指数、SO2浓度均值、NO2浓度均值、PM10浓度值、PM2.5浓度值与CO百分位数等环境监测数据[18]。

3 讨论与结论

3.1 山西省焦化企业的空间分布和集聚特征

本研究结果显示，山西省焦化企业的空间分布表现出一定的非均衡性，主要分布在中部和南部，北部较少，数量与产量在地域上两极分化明显。造成这种空间分布差异的主要原因可能是地理与经济要素的差异。

（1）山西省中部处于盆地与河谷等低坡度地带，地势平坦，便于工业基础设施建设与运输;而北部多处于山地丘陵高坡度地带，不适合进行大规模的工业开发建设。

（2）中部地区的沁水煤田、西山煤田以及南部地区的霍西煤田、河东煤田等，均具有丰富的焦煤、瘦煤等炼焦煤资源;而北部地区的宁武煤田和大同煤田等则主要以不宜炼焦的动力煤为主[21]。

（3）山西北部公路网密度较低，而中部有高密度、高等级、高质量的公路网[22];从铁路运输网方面看，同蒲铁路贯穿山西省南北两端，中部有太中银铁路和孝柳铁路，连接汾阳、孝义等地;南部有侯西、侯月、太焦等铁路干线，途经侯马、运城、长治等地。总体来说，山西中南部地区的交通条件优于北部地区。

（4）山西省政府的经济发展政策也是影响焦化企业分布的重要因素。根据山西省政府发布的相关数据，1996—2000年，全省焦化企业约150多家，布局十分分散[23]。为加强焦化企业健康发展，2001—2015年对其布局进行了调整，使其向资源和运输线更占优势的中南部区域集中[24]。至2016年，全省已完成12个重点焦化园区的布局，并继续鼓励集聚区以外的焦化企业向现有500万吨级及以上焦化集聚区转移[25]。本研究结果也显示，在孝义市与介休市交界处、河津市、潞城市、襄垣县与屯留县交界处、清徐县、洪洞县、襄汾县形成了主要的焦化工业集聚区。

3.2 焦化企业排放物对空气质量和农作物产量的影响

焦化企业排放的废气中含有SO2、氮氧化物（NOx）、醛类（RCHO）等污染物，若不经处理直接排放，则严重影响空气质量。本研究结果显示，焦化企业的焦炭產量与空气综合指数和PM10、PM2.5、NO2、SO2浓度值及CO百分位数呈显著或极显著正相关。

农作物因有庞大的叶面积同空气接触并进行活跃的气体交换，极易受大气污染危害[6]。谷类、薯类与豆类等作物都具有较强的吸附空气颗粒的作用，当暴露于二氧化硫（SO2）及其副产物的氧化烟雾中时，污染物通过气孔进入作物体内，破坏叶片中的叶绿素，从而影响农作物的光合作用、受精过程、呼吸作用等一系列新陈代谢活动。气体污染物浓度低时，会对作物产生慢性损伤，导致叶面干燥，斑点遍布，叶片呈白色、棕褐色或稻草色，影响作物生长发育，降低其产量和质量;而持续的或高浓度的大气污染，则会导致作物呈黄褐色至红褐色枯死现象，甚至整株死亡，造成农作物减产或绝收[26]。本研究结果显示，焦化企业的产量与秋粮、谷类、薯类、豆类作物的产量均呈负相关，尤其对薯类和谷物的不良影响更大。

因此，政府应对农田附近工厂进行严格管理，要求企业安装脱硫除尘设备，加强对工业废气的监测;建议焦化企业使用优质煤，或通过水洗方式将高硫煤转化成低硫煤，从根源上减少氮氧化物、二氧化硫、烟尘等有害物质的排放。同时，政府在规划未来焦化产业园时，应注意避开主要农作物种植区，并尽可能规划在种植区的下风向，以降低其对农业生产的影响。

参 考 文 献：

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