随着大气环境问题从煤烟型向以细颗粒物和臭氧为特征的区域复合型污染演变,我国大气污染控制模式从以污染物排放浓度控制为核心、以污染物排放总量控制为核心逐渐走向以大气环境质量改善为核心。特别是近几年全国各地在空气质量管理、科学精准治污等领域开展一系列积极的探索与实践,取得了显著成效。本文系统回顾了近50年来我国不同阶段大气环境管理工作的特点,重点梳理了2013年《大气污染防治行动计划》实施以来空气质量管理经验与成绩,结合“减污降碳”总体部署对我国2035年“美丽中国建设目标基本实现”时的空气质量进行了展望,从细颗粒物与臭氧协同控制的角度出发,提出了“十四五”期间我国大气环境管理的总体思路。
引言
01大气环境管理历程
1.1消烟除尘阶段(1972—1990年)
1.2酸雨与二氧化硫控制阶段(1991—2000年)
此外,1996年我国对《大气环境质量标准》进行了第一次修订,对总悬浮颗粒物等14种环保术语、环境质量分区分级有关内容进行了修改,同时在主要污染物排放实施总量控制基础上,开始推进全国16个城市大气排污许可制度试点工作。
这一阶段,通过实施燃煤含硫量限值、工业污染源SO2达标排放、SO2排放总量控制、机动车污染排放控制、征收SO2排污费、大气排污许可制度等措施,全国SO2、酸雨污染得到一定缓解。但是,到2000年全国仍有70多个城市SO2年均浓度超标,华中、华南、西南和华东的酸雨污染问题依然严重。
1.3污染物总量控制阶段(2001—2010年)
在我国经济保持平稳较快增长情况下,总量控制的环境效果明显。全国SO2、NOx排放总量出现大幅下降,大气中SO2、NO2年均浓度均有所降低,基本解决了酸雨污染问题。其中:“十一五”时期全国SO2排放量下降14%左右,火电行业脱硫机组总装机容量占比由2005年的12.0%快速上升到2010年的82.6%[10];“十二五”期间,全国SO2、NOx排放总量分别累计下降18.0%、18.6%,脱硫、脱硝机组容量占煤电总装机容量比例分别提高到99%、92%,完成煤电机组超低排放改造1.6亿千瓦。虽然主要大气污染物出现明显下降,但是PM2.5等区域污染问题日益严重,其主要原因是环境政策和措施的制定在污染物排放与空气质量改善关系方面的考虑存在不足[11-13]。
1.4区域复合型污染防治阶段(2011年至今)
1.4.1大气污染防治行动计划
《大气十条》是2013至2017年间我国大气污染防治的纲领性文件,提出了全国及重点地区空气质量改善要求,并将PM10、PM2.5浓度下降比例作为控制指标[20-21]。“大气十条”提出了加大综合治理力度,减少多污染物排放;调整优化产业结构,推动产业转型升级;加快企业技术改造,提高科技创新能力;加快调整能源结构,增加清洁能源供应;严格节能环保准入,优化产业空间布局;发挥市场机制作用,完善环境经济政策;健全法律法规体系,严格依法监督管理;建立监测预警应急体系,妥善应对重污染天气;明确政府、企业和社会的责任,动员全民参与环境保护等十大措施。为破解京津冀地区大气污染防治中的热点和难点问题,2016年7月原环境保护部还发布了《京津冀大气污染防治强化措施(2016-2017年)》。通过“大气十条”的实施,2017年全国可比城市的PM2.5年均浓度相比2013年降幅高达35%,北京市PM2.5年均浓度从90μg/m3下降到58μg/m3。我国通过实施“大气十条”,在世界上首次实现如此大的地域范围内的大气环境快速改善,被联合国赞誉“在应对国内空气污染方面表现出了无与伦比的领导力”。
1.4.2打赢蓝天保卫战三年行动计划
经过三年的努力,全国及重点区域空气质量明显改善,2020年全国PM2.5年均浓度相比2017年下降20%;京津冀及周边地区、长三角、汾渭平原区域三大重点区域分别下降21%、26%和23%。
02未来形势与中长期环境空气质量展望
2.1新阶段大气环境形势
2.2中长期空气质量发展路径
我国大气污染治理取得了阶段性进展,产业、能源、交通三大结构优化调整和末端治理措施已经成为推动空气质量改善的重要手段。但是,目前我国大气污染形势依然严峻,空气质量整体水平与发达国家存在较大差距。此外,全国二氧化碳排放量依然处于上升通道,要实现习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布的“二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”的愿景,任务艰巨。鉴于温室气体与大气污染物具有同根同源、同时排放的特征,必须统筹好减污降碳工作,以二氧化碳排放达峰目标与碳中和愿景为牵引,把降碳作为源头治理的“牛鼻子”,以产业、能源、交通等结构调整为手段,协同控制温室气体与污染物排放,优化空气质量改善排放路径,深入打好大气污染防治攻坚战和二氧化碳排放达峰行动,以实现减污降碳协同增效[21-22]。
在碳达峰目标、碳中和愿景和美丽中国建设目标的共同推动下,能源和产业结构有望实现快速且深远的清洁转型,使得二氧化碳和空气污染物排放量显著下降,进而加速环境空气质量改善。基于中国2020-2060年二氧化碳排放路径(CAEP-CP),利用空气质量模型,模拟了减污降碳协同下的空气质量改善中长期路径(CAEP-CAP)[23-24],结果表明全国PM2.5平均浓度预计在2030年、2035年、2060年分别为27、23、11μg/m3;O3浓度均值在2030年、2035年、2060年分别为129、123、93μg/m3;按照我国现行空气质量标准,预计2030年、2035年全国空气质量达标城市占比将分别达到82%和94%,到2060年,将有一半左右的城市空气质量达到目前世界卫生组织准则值的要求。对于末端治理和低碳政策对空气质量改善的贡献表现为,在2035年前空气质量改善主要由末端治理措施驱动,低碳政策的作用主要体现在抑制能源消费快速增长,尽早进入峰值平台期,缓解空气质量改善压力;2035年后,低碳政策将为空气质量改善提供强劲动力;到2060年,低碳政策的协同效益对PM2.5和O3-8h90th浓度降低的累积贡献率将高于80%,具体见图1和图2。
2.3“2035美丽中国”及“十四五”空气质量目标
03“十四五”空气质量管理思路
3.1PM2.5与O3协同考虑
VOCs和NOx是O3的主要前体物,同时也是PM2.5的重要前体物,因此,二次PM2.5和O3生成不是两个问题,而是一个问题的两个方面。“十四五”期间在继续加强PM2.5污染防治的基础上,必须加快补齐O3污染治理短板,实现PM2.5和O3协同控制。基于以上考虑,“十四五”期间需要从五个方面推进协同控制工作,见表2。
目标指标协同。“十四五”是美丽中国建设的关键期,加强PM2.5和O3协同控制是实现生态环境根本好转的必由之路。在“十四五”目标制定时,既要继续大幅降低PM2.5浓度,又要有效遏制O3污染加重趋势。
减排措施协同。将PM2.5和O3的共同前体物NOx和VOCs的减排作为协同控制的重要落脚点,明确提出减排要求,采取多种减排手段,拓展减排对象领域,加大减排工作力度。科学分析不同区域不同时段O3污染对NOx和VOCs排放的敏感性,并将其作为设计NOx和VOCs减排方案的重要依据,优化NOx和VOCs减排比例。
保障政策协同。在国家层面要加强统筹谋划,加大政策协调和引导力度,推动实施重大减排工程,通过多方协同合作,有效减少NOx和VOCs排放量,尤其是补齐VOCs防治在法规标准和经济政策等方面的短板。在环境监测和执法等方面要以VOCs为重点加强能力建设,以适应更高的监管要求。
3.2重点区域调整优化
《大气十条》和《行动计划》实施期间,我国先后成立了京津冀及周边地区大气污染防治领导小组、汾渭平原大气污染防治协作小组,不断深化长三角地区大气污染防治协作机制,组织开展区域联防联控和重污染天气应对,取得了较好成效。然而,随着京津冀及周边地区、长三角区域空气质量的持续改善,位于这两者之间的苏皖鲁豫交界地区大气环境问题逐步突显,由于其大气污染防治工作基础相对薄弱,且承接了部分来自京津冀及周边地区和长三角区域的高排放产业,PM2.5和O3等污染已经与京津冀及周边地区的城市相当甚至更为严重。因此,在“十四五”期间,有必要调整重点区域范围。此外,为了有利于省级行政部门的环境管理工作,建议同属一个省辖区的城市划入同一个重点区域(见表3)。
3.3主要措施与重点工程
为了实现上述空气质量目标,结合“减污降碳”总体要求,“十四五”期间我国应进一步将产业、能源、交通运输结构的优化作为治本之策深入推进;同时将VOCs和NOx作为污染减排的重点,通过多污染物、多污染源的系统治理,进一步大幅减少大气污染物的排放量,进而实现PM2.5和O3浓度持续下降。主要措施包括:
优化产业结构,促进产业产品绿色升级。坚决遏制“两高”项目盲目发展,拟建项目严格落实污染物排放区域削减要求。根据环境质量改善需求及“三线一单”要求,因地制宜制定高耗能、高排放和资源型行业准入标准。按照“疏堵结合、分类施治”的原则,推进产业集群综合治理。加快现有产能升级改造与布局调整,研究修订《产业结构调整指导目录》,提高重点区域重点行业落后和过剩产能淘汰标准,严禁高耗能、高污染、低附加值产能向非重点区域转移。积极推进含VOCs原辅材料和产品源头替代,推动传统产业绿色化。
优化能源结构,加速能源清洁低碳发展。加快推进能源结构优化,推动能源体系清洁低碳发展,以非化石能源和天然气满足能源消费增长需求。降低煤炭消费比重,控制重点区域煤炭消费总量,推动煤炭集中清洁利用,积极推进燃煤锅炉和小热电关停整合,加快工业炉窑燃料清洁替代,稳步推进北方地区安全清洁取暖。
优化交通结构,推动运输清洁高效提升。持续深化运输结构调整,加大货物运输结构调整力度,对煤炭、矿石、钢材、石油、粮食、建材、焦炭等大宗货物中长途运输推广使用铁路、水路或管道方式;对中短途货物运输优先采用新能源车辆,加快国六车辆替代高排放老旧车;对城市货物运输主要采用新能源轻型物流车。推动新能源汽车发展,2025年新能源汽车销售占比达到20%以上,提高轮渡船、旅游船、港作船舶等使用新能源比例。积极推动车船升级优化,2021年7月1日,全面实施重型车国6a排放标准;2023年7月1日,实施轻型车和重型车国6b排放标准。全面实施非道路移动柴油机械第四阶段、船舶第二阶段排放标准。采取经济激励、科学划定限行区域、强化监管等方式,大力推进老旧车船提前淘汰更新。
强化VOCs和NOx减排,促进环境治理提质增效。建议以石化、化工、工业涂装、包装印刷、油品储运销为重点削减VOCs排放;以工业炉窑为重点推进NOx减排,实施靶向治理和差异化管理。开展钢铁、水泥、焦化、玻璃、铸造、轧钢、石灰、矿棉等重点行业大气污染深度治理,促进环境治理提质增效。强化机动车环保达标监管,推进非道路移动机械治理,推进船舶港口及机场污染防治。
04主要结论
4.1自20世纪70年代以来,我国大气污染治理随着社会经济发展和生态环境保护事业发展主要经历了消烟除尘阶段、酸雨与SO2控制阶段、大气污染物总量控制阶段和区域复合型污染防治阶段。
4.2预计在低碳政策与末端治理共同作用下,到2035年全国PM2.5年均浓度将基本达到25μg/m3,O3浓度控制到130μg/m3以内,95%以上的城市达到我国现行环境空气质量标准。在中长期大气污染物减排路线的设计中,建议将全国层面的NOx持续深度减排作为核心,将重点区域VOCs减排作为重要支撑,以实现PM2.5与O3的协同控制。
4.3“十四五”期间,在巩固SO2、一次颗粒物减排的基础上,将VOCs、NOx减排为主要抓手,调整优化重点区域,推动PM2.5和O3协同控制。到2025年,实现全国地级及以上城市PM2.5浓度下降10%,优良天数比率达到87.5%,重度及以上污染天数比例不超过1%的目标。
参考文献
[1]柴发合.我国大气污染治理历程回顾与展望[J].环境与可持续发展,2020(3),5-15.
[2]雷宇,严刚.关于“十四五”大气环境管理重点的思考[J].中国环境管理,2020,12(4):35-9.
[4]王文兴,柴发合,任阵海,等.新中国成立70年来我国大气污染防治历程、成就与经验[J].环境科学研究,2019(10),1621-1635.
[5]柴发合,段菁春,云雅茹,等.深化总量减排改善空气质量全面推进环境保护历史性转变[J].环境保护,2012,47-49.
[8]蒋春来,许艳玲,薛文博.科学建立减排体系有效落实控制目标[J].环境保护,2012(14):42-44.
[9]王金南,田仁生,吴舜泽,等.“十二五”时期污染物排放总量控制路线图分析[J].中国人口·资源与环境,2010,20(08):70-74.
[10]薛文博,杨金田,陈潇君,等.“十一五”电力行业二氧化硫总量控制的环境效益评估[J].环境科学研究,2010,23(11):1355-1360.
[11]许艳玲,薛文博,王金南,等.大气环境容量理论与核算方法演变[J].环境科学研究,2018,31(11):1835-1840.
[12]雷宇,段雷,杨金田,等.面向质量的大气污染物总量控制:框架与方法[M].北京:中国环境出版社.2016.
[13]Pui,D.Y.H.,Chen,S.C.,Zuo,Z.L.PM2.5inChina:Measurements,sources,visibilityandhealtheffects,andmitigation[J].Particuology,2014,13:1-26.
[14]Anon.CleanerairforChina[J].NatureGeoscience,2019,12(7):497.
[15]雷宇,金玲.国家及主要区域空气质量改善路线图研究[J].中国环境管理,2016,8(06):109-110.
[16]柴发合,王淑兰,云雅如,等.贯彻《大气污染防治行动计划》力促环境空气质量改善[J].环境与可持续发展,2013(6):5-8.
[17]王金南,雷宇,宁淼.改善空气质量的中国模式:“大气十条”实施与评价[J].环境保护,2018,46(02):7-11.
[18]贺晋瑜,燕丽,王彦超,等.我国PM2.5浓度分阶段改善目标情景分析[J].环境科学,2019,40(05):2036-2042.
[19]生态环境部环境规划院.国家重点研发计划项目(2016YFC0207500),国家及主要区域空气质量改善路线图研究[R].生态环境部环境规划院,2016-2020.
[20]武卫玲,薛文博,王燕丽,等.《大气污染防治行动计划》实施的环境健康效果评估[J].环境科学,2019,40(07):2961-2966.
[21]王金南,雷宇,薛文博,等.基于CREP的国家环境质量改善工程规划与管理:以《大气污染防治行动计划》为例[J].环境工程,2016,34(12):64-68.
[22]生态环境部环境规划院.中国2060碳中和目标下的二氧化碳排放路径研究[R].生态环境部环境规划院2020.
[23]生态环境部环境规划院.中国碳减排路径的空气质量改善协同效益研究[R].生态环境部环境规划院2021.
[25]生态环境部环境规划院.关于美丽中国建设生态环境保护目标分析报告[R].生态环境部环境规划院2020.
[26]Xue,L.K.,Wang,T.,Gao,J.,etal.Ground-levelozoneinfourChinesecities:precursors,regionaltransportandheterogeneousprocesses[J].Atmos.Chem.Phys.,2014,14:13175-13188.
[27]Li,G.H.,Wei,W.,Shao,X.,etal.AcomprehensiveclassificationmethodforVOCemissionsourcestotackleairpollutionbasedonVOCspeciesreactivityandemissionamounts[J].J.Environ.Sci.,2018,67:78-88.
[28]Wang,Q.G.,Han,Z.W.,Wang,T.J.,etal.ImpactsofbiogenicemissionsofVOCandNOxontroposphericozoneduringsummertimeineasternChina[J].Sci.TotalEnviron.,2008,395:41-49.
[29]生态环境部环境规划院.我国氮氧化物与挥发性有机物中长期减排路线图[R].生态环境部环境规划院2021.
DOI:10.16868/j.cnki.1674-6252.2021.05.052
作者简介:薛文博(1981-),男,研究员,博士,主要从事空气质量模型、空气质量精细化调控技术、大气污染与碳排放协同控制技术等研究