摘要：基于二維四象限圖構(gòu)建了一個(gè)量化大氣污染控制和溫室氣體減排協(xié)同效應(yīng)的評(píng)估指標(biāo)，建立了量化評(píng)估協(xié)同效應(yīng)方法;針對(duì)《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》評(píng)估中能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整措施進(jìn)行了協(xié)同效應(yīng)量化實(shí)施效果評(píng)估。結(jié)果顯示：所有實(shí)施的減排污染物的措施均有正的CO2減排協(xié)同效應(yīng)，應(yīng)該積極鼓勵(lì)和推薦。實(shí)現(xiàn)CO2和SO2減排最大協(xié)同效應(yīng)的措施是減少煤炭消費(fèi)總量;此外，電力替代煤炭和油品、天然氣替代燃煤等也可以實(shí)現(xiàn)較大的SO2減排，但其CO2的減排效果相對(duì)較小;淘汰小型燃煤鍋爐可以實(shí)現(xiàn)較高的NO2和CO2減排;淘汰落后產(chǎn)能和化解過(guò)剩產(chǎn)能等也有較高的協(xié)同效應(yīng);SO2和CO2協(xié)同效應(yīng)評(píng)估指數(shù)最高的是能源消耗下降措施，其次是燃料替代措施;NO2和CO2協(xié)同效應(yīng)評(píng)估指數(shù)最高的是淘汰燃煤鍋爐措施，其次是天然氣替代燃煤措施;煙塵和CO2協(xié)同效應(yīng)評(píng)估指數(shù)最大的是燃煤替代措施，其次是能源消耗下降措施。2013—2017年《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整部分措施的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了SO2減排2264.78萬(wàn)t，NO2減排656.1萬(wàn)t，煙塵減排469.18萬(wàn)t，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了CO2減排14.62億t，具有顯著的正向協(xié)同效應(yīng)。
關(guān)鍵詞：大氣污染物;溫室氣體;協(xié)同效應(yīng);評(píng)估方法;評(píng)估指數(shù)
引言目前，人們對(duì)大氣污染的認(rèn)識(shí)不僅在于大氣污染及其導(dǎo)致的環(huán)境和健康問(wèn)題，而且越來(lái)越關(guān)注大氣污染與氣候變化的影響及反饋，以及大氣污染控制和溫室氣體減排的協(xié)同效益的研究[1-6]。IPCC第二次評(píng)估報(bào)告(SAR)中就提出了次生效益(secondarybenefits)、伴生效益(ancillarybenefits)等概念，闡述在控制溫室氣體排放的同時(shí)所產(chǎn)生的局地大氣污染物減排效益[7]。
環(huán)境技術(shù)人員評(píng)職知識(shí)：發(fā)表大氣污染控制論文的期刊
研究表明，大氣污染控制和溫室氣體減排具有協(xié)同效應(yīng)，首先，大氣污染物和溫室氣體具有同根同源性，即經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中的化石燃料在向大氣排放大量的顆粒物、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)等污染物，同時(shí)也會(huì)排放二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)，以及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的含氟氣體等溫室氣體;其次，生產(chǎn)生活過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生大量的大氣污染物和溫室氣體排放，比如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活垃圾的處理等;第三，許多大氣污染控制措施同時(shí)也是溫室氣體減排的有效措施，比如，能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、節(jié)能降耗、綠色出行和生活方式低碳化等[8-11]。因此，開(kāi)展大氣污染和溫室氣體減排協(xié)同效應(yīng)評(píng)估研究具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值，也是應(yīng)對(duì)氣候變化和打贏污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的有效途徑之一。
大氣污染物控制措施與溫室氣體減排措施之間存在相互交織、相互影響和相互補(bǔ)充的關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)大氣污染物和溫室氣體協(xié)同控制提供了科學(xué)基礎(chǔ)。比如某項(xiàng)減排措施在實(shí)現(xiàn)單一污染物減排目標(biāo)的同時(shí)可能伴隨與溫室氣體之間“此消彼長(zhǎng)”的互斥效果[12-15]。大氣污染控制和溫室氣體減排的協(xié)同研究主要包括大氣污染物控制導(dǎo)致溫室氣體排放變化的協(xié)同和溫室氣體減排導(dǎo)致大氣污染物排放變化的協(xié)同兩個(gè)方面，具體可以通過(guò)出臺(tái)政策(P)、研發(fā)技術(shù)(T)、制訂標(biāo)準(zhǔn)(S)、實(shí)施措施(M)、采取行動(dòng)(A)等使得控制大氣污染物和減排溫室氣體的協(xié)同效益最大化，被稱(chēng)作PTSMA。在實(shí)施PTSMA時(shí)要盡可能地放大正協(xié)同效益，減小負(fù)協(xié)同效益，以達(dá)到最優(yōu)的協(xié)同控制效率，給出協(xié)同的最佳選擇。
目前已有許多圍繞PTSMA的研究，在政策(P)協(xié)同方面，有研究表明履行《京都議定書(shū)》三種不同情景與不實(shí)施《京都議定書(shū)》政策情景相比的結(jié)果顯示，歐洲在實(shí)現(xiàn)CO2減排4%～7%的同時(shí)也協(xié)同減排了5%～14%的SO2，同時(shí)指出在履行《京都議定書(shū)》時(shí)出臺(tái)的有關(guān)區(qū)域空氣污染政策可導(dǎo)致總成本節(jié)省25億～70億歐元[16]。中國(guó)實(shí)施的總量控制政策將使每年減少200萬(wàn)～1800萬(wàn)tCO2排放[17]。在技術(shù)改進(jìn)(T)協(xié)同方面，有研究顯示火力發(fā)電機(jī)組每脫硫1t，CO2生成量將會(huì)增加2.35t，SO2排放量減少994.87kg，增加NOx生成量1.64kg，增加化學(xué)需氧量(COD)生成量8.91kg，增加固體廢棄物生成量0.29t[17]。
在提高標(biāo)準(zhǔn)(S)協(xié)同方面，有學(xué)者利用MAP-CGE模型模擬了我國(guó)水泥行業(yè)實(shí)施低碳水泥標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同生產(chǎn)工藝產(chǎn)出、能耗及污染排放的影響，結(jié)果顯示，在現(xiàn)有技術(shù)水平下，水泥行業(yè)每減排1tCO2，將同時(shí)帶來(lái)約1.17kg的SO2和4.44kg的NOx減排量[18]。在實(shí)施能源替代政策(M)協(xié)同方面，研究指出假設(shè)我國(guó)燃煤機(jī)組中10MW以下的機(jī)組由15.5%降至0.5%，所淘汰掉的部分由超臨界機(jī)組或超超臨界機(jī)組替代，則可減少CO2生成量0.80億t，減少SO2生成量9.41萬(wàn)t，減少NOx生成量6.04萬(wàn)t，減少COD生成量0.31萬(wàn)t，減少固體廢棄物生成量47.47萬(wàn)t[19]。
在采取行動(dòng)(A)協(xié)同方面，《攀枝花市總量減排實(shí)施方案》的實(shí)施結(jié)果顯示，實(shí)施關(guān)閉四川華電攀枝花發(fā)電公司1號(hào)機(jī)組等29項(xiàng)措施可以削減SO25.58萬(wàn)t，能夠減排CO2210.4萬(wàn)t。但是，量化大氣污染物和溫室氣體減排協(xié)同效應(yīng)評(píng)估方法的研究尚不多見(jiàn)。本文基于二維四象限圖構(gòu)建了一種污染物控制和溫室氣體減排的協(xié)同效應(yīng)評(píng)估方法，圍繞中國(guó)工程院《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》實(shí)施效果評(píng)估的結(jié)論，使用協(xié)同效應(yīng)評(píng)估方法量化評(píng)估了2013—2017年我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生的污染控制效果所帶來(lái)的溫室氣體減排協(xié)同效應(yīng)，并對(duì)不同措施的協(xié)同效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，為制定大氣污染控制和溫室氣體減排雙贏政策措施提供技術(shù)支持。
1量化協(xié)同效益評(píng)估方法
1.1協(xié)同效應(yīng)評(píng)估指數(shù)
污染物/溫室氣體的排放量可以通過(guò)活動(dòng)水平數(shù)據(jù)與產(chǎn)排污系數(shù)/排放因子相乘得到。由于PTMSA的實(shí)施，污染物產(chǎn)排污系數(shù)和溫室氣體排放因子理論上是會(huì)隨著技術(shù)和工藝的改進(jìn)、能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整或需求的變化而產(chǎn)生變化。但是由于目前在這方面的研究相對(duì)較少，本研究中并沒(méi)有考慮這種變化。
1.2大氣污染物和溫室氣體排放的計(jì)算方法本研究關(guān)注的污染物排放包括SO2、NOX和顆粒物(煙/粉塵)，溫室氣體主要是CO2。
1.2.1大氣污染物排放的計(jì)算方法和參數(shù)選擇大氣污染物的排放系數(shù)與燃料種類(lèi)、鍋爐類(lèi)型、工藝特征、處置設(shè)施和處理效率等有關(guān)[20-28]。本文圍繞工程院評(píng)估報(bào)告中能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整涉及的主要大氣污染物的排放，考慮不同的排放源和排放過(guò)程、燃料類(lèi)型和不同類(lèi)型的污染物篩選出本研究使用的主要污染物排污系數(shù)。
2典型案例研究
2013年國(guó)務(wù)院印發(fā)了《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(簡(jiǎn)稱(chēng)“大氣十條”)制定了5年大氣污染防治目標(biāo)，即到2017年，全國(guó)地級(jí)及以上城市可吸入顆粒物濃度比2012年下降10%以上，優(yōu)良天數(shù)逐年提高;京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等區(qū)域細(xì)顆粒物濃度分別下降25%、20%、15%左右，其中北京市細(xì)顆粒物年均濃度控制在60μg/m3左右。2018年生態(tài)環(huán)境部組織，由中國(guó)工程院牽頭完成全國(guó)科學(xué)家對(duì)“大氣十條”實(shí)施效果進(jìn)行了全面的評(píng)估，發(fā)布了《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》實(shí)施情況終期評(píng)估報(bào)告，從能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和減排工程實(shí)施3個(gè)方面梳理了各項(xiàng)政策的實(shí)施效果。本研究針對(duì)工程院評(píng)估報(bào)告中有關(guān)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的部分可量化的措施執(zhí)行情況，探討了“大氣十條”實(shí)施的溫室氣體(CO2)減排協(xié)同效應(yīng)并進(jìn)行了協(xié)同效應(yīng)評(píng)估。
2.1能源結(jié)構(gòu)調(diào)整協(xié)同效應(yīng)評(píng)估
2.1.1煤炭消耗下降
工程院評(píng)估報(bào)告結(jié)論指出，2013—2017年全國(guó)煤炭消費(fèi)總量下降超過(guò)3億t。考慮到不同煤炭品種折標(biāo)系數(shù)變化范圍為0.2857(其他洗煤)～0.9428(無(wú)煙煤)，煤炭消耗總量下降超過(guò)3億t相當(dāng)于下降0.86億～2.83億噸標(biāo)準(zhǔn)煤(tce)，利用煤炭燃燒CO2排放因子(2.64tCO2/tce)，計(jì)算可得煤炭消耗總量下降3億t可實(shí)現(xiàn)減排2.26億～7.47億tCO2。考慮不同鍋爐類(lèi)型(電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、采暖爐及家用爐)污染物的排放因子和我國(guó)煤炭含硫量等級(jí)分級(jí)，假設(shè)使用中低硫煤和中硫煤，硫的含量取值范圍為1.5%～2.0%，則計(jì)算得出煤炭消耗總量下降可以實(shí)現(xiàn)減排720萬(wàn)～960萬(wàn)tSO2;選擇煤炭燃燒NO2排放系數(shù)為3.62～9.08kg/t，計(jì)算可以得出煤炭消耗總量下降可以實(shí)現(xiàn)減排10.86萬(wàn)～27.24萬(wàn)tNO2。選取燃燒煤炭煙塵的排放系數(shù)為3～5kg/t，煤炭消耗總量下降可以實(shí)現(xiàn)減排90萬(wàn)～150萬(wàn)t煙塵。綜合判斷煤炭消費(fèi)總量下降可以實(shí)現(xiàn)污染物和CO2的協(xié)同減排，協(xié)同效應(yīng)評(píng)估指數(shù)為正。
3結(jié)論與討論
通過(guò)對(duì)“大氣十條”能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整污染物減排和溫室氣體協(xié)同效應(yīng)的評(píng)估，得出下面幾點(diǎn)結(jié)論。
(1)構(gòu)建了一個(gè)基于四象限圖的協(xié)同效應(yīng)評(píng)估方法和量化評(píng)估溫室氣體減排和污染物減排的協(xié)同效益的指數(shù)，該方法和指數(shù)可以用于評(píng)估污染控制或溫室氣體減排政策、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、措施和行動(dòng)的協(xié)同效應(yīng)。
(2)2013—2017年《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的部分措施的實(shí)施實(shí)現(xiàn)SO2減排2264.78(1780.81～2746.69)萬(wàn)t，NO2減排656.1(542.30～763.28)萬(wàn)t，煙塵減排469.18(354.90～581.99)萬(wàn)t，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了CO2減排14.62(13.41～15.83)億t，具有顯著的正向協(xié)同效應(yīng)。
(3)《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》實(shí)施的9項(xiàng)減排污染物措施的CO2減排協(xié)同效應(yīng)均為正，屬于應(yīng)該積極鼓勵(lì)和推薦的減排措施。SO2和CO2協(xié)同效應(yīng)評(píng)估指數(shù)最高的措施是減少煤炭消耗，其次是電力替代煤炭;NO2和CO2協(xié)同效應(yīng)評(píng)估指數(shù)最高的措施是淘汰燃煤鍋爐，其次是天然氣替代燃煤;煙塵和CO2協(xié)同效應(yīng)評(píng)估指數(shù)最高的措施是電力替代煤炭，其次是煤炭消耗下降。開(kāi)展大氣污染物和溫室氣體協(xié)同減排和控制評(píng)估是應(yīng)對(duì)氣候變化和大氣污染控制的重要一環(huán)。
其核心是要制定好協(xié)同減排和控制的監(jiān)督管理制度，定期進(jìn)行抽查和檢查，對(duì)污染物和溫室氣體減排的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估和監(jiān)督，量化協(xié)同效益。基于量化的協(xié)同效果評(píng)估結(jié)果，對(duì)實(shí)施PTSMA過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)反饋，并加以解決，這樣才能保證協(xié)同控制的技術(shù)和政策能夠順利開(kāi)展和實(shí)施。選擇、制定大氣污染防治技術(shù)和政策措施時(shí)需要考慮多種污染物的協(xié)同控制，確保控制溫室氣體排放措施和常規(guī)大氣污染物的優(yōu)化組合，不會(huì)出現(xiàn)相互沖突的情況，而且能以最小的成本實(shí)現(xiàn)氣候與環(huán)境保護(hù)的雙重目標(biāo)。在制定政策措施、進(jìn)行技術(shù)升級(jí)時(shí)要放大正協(xié)同效益，盡量減小負(fù)協(xié)同效益，以達(dá)到協(xié)同控制效率最大化，給出協(xié)同控制技術(shù)和政策措施的最佳選擇。
參考文獻(xiàn)
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作者：高慶先1，高文歐2，馬占云1，唐甲潔3，付加鋒1，李迎新1，任佳雪4
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