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污染物排放趋势与环境质量变动时序关系分析

发布时间:2018-09-21 09:39:37  来源:互联网   阅读:0

污染物排放趋势与环境质量变动时序关系分析

PM2.5以及由其引发的雾霾天气是当前中国大气环境的焦点问题,但是臭氧等问题也非常严重。中国环境污染呈“复合式”、“挤压式”特征,即由于经济快速增长和环境监管不力,多种污染物大量排放并产生叠加影响,导致多种环境污染问题集中爆发。

污染物排放变动趋势与环境质量变动之间关系比较复杂。环境污染程度受各种污染物排放累积的影响,环境质量的改善一般会出现在污染物排放拐点之后。从西方发达国家的经验来看,环境质量指标都经历一个逐步好转的过程,并且各项环境指标开始好转的时点并不一致(中国科学院可持续发展战略研究组,2013年)。

从主要国家大气污染物减排的时序来看,最早出现排放峰值的为颗粒物(PM),比如美国的PM排放出现峰值的时间为1950年左右;其次是在1970年左右SO2峰值的出现(英国在1968年;美国在1974年;欧洲在1970年代;日本在1965年-1974年);随后NOx排放峰值出现在1990年左右(英国在1989年;美国在1994年;欧洲在20世纪90年代,日本在2002年)。NOx排放拐点滞后SO2拐点大约20年时间。比如,从国家大气污染防治的进程来看,NOx与经济增长脱钩滞后于SO2与经济增长的脱钩。

从环境空气质量的影响和社会关注的重点来看,首先是煤烟污染(如1952年伦敦的烟雾污染事件,20世纪60年代日本的四日市烟雾事件)、“酸雨”问题,然后比较突出的是机动车尾气排放造成的NOx和VOCs引发的光化学烟雾污染(如20世纪40年代至70年代的美国洛杉矶光化学烟雾事件),以及持续性有机化合物污染问题。2000年至今,细颗粒物(PM2.5)以及地面臭氧是发达国家大气污染的主要问题。

中国大气污染防治进程与环境空气质量形势更为复杂。二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物是中国城市(现行的)常规监测项目。监测数据显示,2005年以来,中国城市环境空气中SO2、NO2、PM10等主要大气污染物的年均浓度水平呈现持续下降趋势,部分城市存在年均浓度超标的现象,但全国平均年均浓度水平低于现行环境质量标准二级年均浓度限值。“十一五”期间中国煤烟型大气污染趋势初步得到遏制。

如果“十一五”期间中国SO2排放总量未得到有效控制,当前区域性的酸雨、PM2.5及城市SO2污染将远比现在严重,特别是PM2.5中影响大气能见度的主要成分硫酸盐浓度将大幅升高,灰霾污染将进一步加剧(洪亚雄等,2013年)。大气复合污染是灰霾的内因(张远航,2008年)。2011年以来,中国雾霾天气大面积持续发生。我们对六种主要大气污染物排放量的初步测算及分析表明,尽管烟尘粉尘、SO2、NOx等常规污染物先后于20世纪80年代、2006年、2012年以来处于下降态势,但氨、挥发性有机化合物等污染物排放仍处于快速上升态势,叠加起来,大气污染物排放正处于历史高位。这也可以大致解释在常规污染物减排取得积极进展的时期雾霾天气反而频发的现象。

PM2.5以及由其引发的雾霾天气是当前中国大气环境的焦点问题,但是臭氧等问题也非常严重。中国环境污染呈“复合式”、“挤压式”特征,即由于经济快速增长和环境监管不力,多种污染物大量排放并产生叠加影响,导致多种环境污染问题集中爆发。单一污染物削减产生的环境效应有时不能反映到人们可感知的环境质量变化上,而污染物总量减少过程缓慢且其环境效应也难以简单分析。

——环境质量改善的长期性分析

一般认为,中国SO2、NOx排放总量要在目前的总量水平削减50%以上,环境空气质量才能显著改善。一种直观的参考和比较是

污染物排放趋势与环境质量变动时序关系分析

,2012年中国SO2、NOx排放量分别为2117.6万吨、2337.8万吨,而与中国国土面积大致相当的美国,其SO2、NOx在2012年的排放量分别为562万短吨、1116万短吨。从EPA的数据可以测算,美国SO2排放从1974年的峰值3003万短吨下降至2012年的562万短吨,降幅为81.3%;NOx排放峰值从1994年的2537.2万短吨下降至2012年的1116万短吨,降幅为56%。对于中国而言,参照目前每个5年规划削减10%左右的减排速度,实现SO2、NOx削减50%大致需要20年左右的时间(见表)。

相关研究也普遍认为包括空气质量在内的环境质量显著改善是一个长期过程。中国工程院、环境保护部的《中国环境宏观战略研究》(2011年)提出了中国大气污染治理的目标,2050年大多数城市和重点区域基本实现世界卫生组织(WHO)环境空气质量浓度指导值。

“中国科学院可持续发展战略研究组”(2013年)认为,中国城市空气质量真正好转,并达到欧美国家空气质量标准,还需要20年时间。曹军骥(2014年)通过分析中国PM2.5的浓度降低的历史趋势,认为中国城市空气PM2.5质量要达到新标准,约需要21年,即2034年才能达到新国标。关大博等(2014年)分析,如果按照PM2.5浓度每五年下降25%的速度,京津冀估计将在2030年左右才能达到35μg/m3的国家标准。如果京津冀地区在2022年间实现PM2.5浓度降至35μg/m3,必要条件是削减当前80%的PM2.5直接排放、60%的SO2排放、75%的NOx排放、85%的氨气排放。而薛文博(2014年)利用CMAQ模型模拟的结果表明,如果“十二五”期间SO2、NOx排放总量(按照规划的目标)分别下降8%、10%,2015年全国PM2.5年均浓度将下降2.3%。

主要结论和建议及需要进一步研究的问题

——中国主要污染物排放叠加总量的峰值极可能在2016年-2020年之间

从数据来看,SO2、COD、氨氮等主要污染物在2006年出现“拐点”,此后,进入下降通道。NOx在2012年首次出现有统计数据以来的下降,预判NOx已进入“平台期”,进入下降趋势。据此,可初步判断“常规”的大气、水污染物排放已实现转折。初步预测表明,未来年中国主要污染物排放的拐点即将全面到来。初步估算,2016年-2020年之间(即“十三五”时期),中国主要污染物排放(叠加总量)会达到峰值。从这个意义上讲,讨论中国是否应避免发达国家走过的“先污染后治理”道路即将成为过去式。当前至2020年左右是遏制污染物排放增量、实现总量减排的关键时期。

——当前至2020年极可能是中国污染物排放进入下降通道、环境质量状态异常复杂的关键时期

初步分析得出,当前至2020年,中国主要污染物排放正处于“转折期”,也是各种污染物排放叠加处在最高点的平台期。由于环境污染具有一定的累积效应(水和土壤污染物的累积效应比大气要严重)。主要污染物排放拐点到来,并不简单等于污染“恶化”的终点或是环境质量向好的起点,而很可能是环境质量状态最为复杂的时期。由于环境质量的评价范围、标准选取不同,以及各类污染物的自净能力、环境容量不同,因此环境质量变动的时序与污染物排放趋势的时序并不一致。但是,如果从积极的一面来看,也可以大致判断当前至2020年这一阶段是中国环境质量“稳中向好”的关键时期。可以肯定的是,环境质量显著改善是一个长期过程。

现阶段,在加强环境监管的同时,应进一步加强环境质量的相关研究和环境监测,提前预判环境污染形势。同时,应加强宣传和科普工作,使公众认识到政府所做的减排工作,以及污染减排的长期性和复杂性。

——需要进一步研究的问题

第一,本报告的研究边界是分析主要污染物国家尺度的排放趋势,并未细分考虑区域层面及重点地区的污染物减排趋势。更进一步的研究,需要进一步分区域特别是对重点区域(比如京津冀地区)的污染物排放趋势及环境质量变动趋势进行分析。同时,本报告并不考察局部地区的特征污染物问题。

第二,鉴于数据的可获得性以及分析问题的视角,本报告在分析影响污染物排放趋势的主要因素的变化趋势上,对部分污染物排放趋势的分析只采用了简单的趋势外推方法。更进一步的研究,需要对单项及加总后的污染物排放趋势进行精准的定量分析。

第三,主要污染物排放趋势和环境质量变动趋势是分析环境污染形势的两个维度。本报告的核心是考察中国主要污染物排放趋势。环境质量变动与污染物排放变动密切相关,但二者之间关系非常复杂,因此,本报告对环境质量的变动趋势只进行了大致的分析。需要特别强调,对主要大气污染物、水污染加总处理,判断其“加总”后的峰值,只是对中国环境污染形势进行一个“总体的”判断,需要进一步加强对环境质量变动趋势的研究。

第四,需要进一步研究后拐点时期中国的环境监管调整问题,包括监管体制的调整以及政策工具的调整。随着主要污染物排放的转折,对污染物减排的技术、监管水平及政策工具的应用提出了更高的要求。污染物排放控制从“总量控制”的粗放控制逐步转到以环境质量为导向的“精细化”控制阶段。

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