清華新聞網(wǎng)9月19日電 為科學(xué)評(píng)估我國(guó)清潔空氣行動(dòng)成效，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院賀克斌院士團(tuán)隊(duì)耿冠楠副研究員與清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系（以下簡(jiǎn)稱“地學(xué)系”）張強(qiáng)教授課題組等開展合作，構(gòu)建了耦合排放清單模型、大氣化學(xué)傳輸模型、污染暴露-響應(yīng)模型和成本評(píng)估模型的大氣PM2.5濃度時(shí)空演變多驅(qū)動(dòng)因素解耦方法，揭示了清潔空氣行動(dòng)減排措施及氣象條件變化、新型冠狀病毒感染疫情管控措施等對(duì)我國(guó)PM2.5濃度變化的貢獻(xiàn)，測(cè)算了我國(guó)清潔空氣行動(dòng)的成本和效益，為空氣質(zhì)量持續(xù)改善提供科技支撐。
PM2.5污染是我國(guó)的主要環(huán)境問題之一。為切實(shí)改善環(huán)境空氣質(zhì)量，增強(qiáng)人民群眾藍(lán)天幸福感，國(guó)務(wù)院分別于2013和2018年發(fā)布實(shí)施了兩階段清潔空氣行動(dòng)，即《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（以下簡(jiǎn)稱《大氣十條》）和《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》（以下簡(jiǎn)稱《三年行動(dòng)計(jì)劃》）。清潔空氣行動(dòng)實(shí)施以來，我國(guó)PM2.5污染狀況明顯改善，空氣質(zhì)量顯著提升。然而，《三年行動(dòng)計(jì)劃》期間空氣質(zhì)量改善幅度收窄，2017-2020年間全國(guó)74個(gè)重點(diǎn)城市PM2.5平均濃度每年下降3.3微克/立方米，僅為《大氣十條》期間（2013-2017年）年均降幅的一半。
這一時(shí)期的PM2.5濃度變化是受多種自然和人為復(fù)雜因素影響共同疊加的結(jié)果。一方面，氣象要素的年際變化對(duì)PM2.5濃度趨勢(shì)產(chǎn)生重要影響；另一方面，新冠疫情管控措施顯著減少了2020年的人類活動(dòng)和污染物排放。在評(píng)估清潔空氣行動(dòng)的減排成效之前，首先需要分離上述因素的影響。兩階段清潔空氣行動(dòng)減排措施的重點(diǎn)方向和實(shí)施力度均有所區(qū)別，如何科學(xué)評(píng)估清潔空氣行動(dòng)成效，厘清各項(xiàng)措施對(duì)PM2.5濃度下降的貢獻(xiàn)，是科學(xué)界與決策者共同關(guān)心的問題。
針對(duì)這一問題，該研究構(gòu)建了耦合排放清單模型、大氣化學(xué)傳輸模型、污染暴露-響應(yīng)模型和成本評(píng)估模型的大氣PM2.5濃度時(shí)空演變多驅(qū)動(dòng)因素解耦方法，在前期工作量化2013-2017年間中國(guó)PM2.5濃度變化的主要驅(qū)動(dòng)因素及健康效應(yīng)基礎(chǔ)上，揭示了氣象條件變化、新冠疫情管控以及《三年行動(dòng)計(jì)劃》各項(xiàng)減排措施對(duì)2017-2020年間中國(guó)PM2.5濃度變化的貢獻(xiàn)，并進(jìn)一步測(cè)算了兩階段清潔空氣行動(dòng)的成本和效益。
研究發(fā)現(xiàn)，清潔空氣行動(dòng)實(shí)施以來，全國(guó)人群PM2.5年均暴露水平從2013年的61.8微克/立方米下降至2020年的32.1微克/立方米，2020年全國(guó)人群PM2.5平均暴露水平自2013年以來首次低于PM2.5空氣質(zhì)量年均濃度標(biāo)準(zhǔn)（35微克/立方米）。《三年行動(dòng)計(jì)劃》期間，全國(guó)人群PM2.5暴露水平每年平均下降3.6微克/立方米，低于《大氣十條》期間5.0微克/立方米的年均降幅。
研究發(fā)現(xiàn)，氣象條件和新冠疫情管控措施均對(duì)《三年行動(dòng)計(jì)劃》期間空氣質(zhì)量改善起到“助推”作用。氣象條件方面，2020年冬季的“暖北極-冷歐亞”模態(tài)推動(dòng)冷空氣頻繁南下，且2019年強(qiáng)印度洋偶極子事件引發(fā)印度洋持續(xù)變暖，導(dǎo)致2020年夏季中國(guó)出現(xiàn)異常強(qiáng)降水，上述因素使得2020年氣象條件相較2017年更有利于PM2.5污染改善。研究結(jié)果顯示，氣象條件變化對(duì)2017-2020年全國(guó)人群PM2.5暴露水平下降的貢獻(xiàn)為3.3微克/立方米。2020年上半年的新冠疫情管控措施對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和居民生活產(chǎn)生顯著影響，進(jìn)而減少大氣污染物排放。研究測(cè)算發(fā)現(xiàn)，新冠疫情管控對(duì)2017-2020年全國(guó)人群PM2.5暴露水平下降的貢獻(xiàn)約為1.5微克/立方米。
圖1.2013-2020年中國(guó)PM2.5暴露水平變化的主要驅(qū)動(dòng)因素
根據(jù)研究測(cè)算，兩階段清潔空氣行動(dòng)減排措施分別推動(dòng)2013-2017年和2017-2020年全國(guó)人群PM2.5暴露水平下降18.1微克/立方米和6.0微克/立方米，第二階段減排措施效果明顯收窄。研究進(jìn)一步量化了8項(xiàng)主要減排措施對(duì)PM2.5污染暴露水平下降的貢獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)民用部門清潔取暖、電力工業(yè)提標(biāo)改造、燃煤鍋爐整治以及移動(dòng)源排放管控是《三年行動(dòng)計(jì)劃》期間最有效的4項(xiàng)措施，占全部措施貢獻(xiàn)的82%。與《大氣十條》期間相比，《三年行動(dòng)計(jì)劃》期間電力工業(yè)提標(biāo)改造、燃煤鍋爐整治、淘汰落后產(chǎn)能以及散亂污企業(yè)清理整治等措施對(duì)PM2.5污染暴露水平下降的貢獻(xiàn)明顯收窄。上述4項(xiàng)措施均為《大氣十條》的延續(xù)措施，在2013-2017年期間取得顯著減排效果，2017年之后進(jìn)一步減排的潛力有限。民用部門清潔取暖、移動(dòng)源排放管控、揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理和農(nóng)業(yè)綜合治理等措施在《三年行動(dòng)計(jì)劃》期間的效果更為明顯，證實(shí)《三年行動(dòng)計(jì)劃》中強(qiáng)調(diào)的結(jié)構(gòu)調(diào)整方向正確，針對(duì)NOx、VOC和NH3的強(qiáng)化減排措施取得成效。
圖2. 《大氣十條》和《三年行動(dòng)計(jì)劃》期間各項(xiàng)減排措施對(duì)主要大氣污染物減排、PM2.5濃度下降及相關(guān)健康效益的貢獻(xiàn)
研究測(cè)算指出，2013-2017年期間全國(guó)人均PM2.5暴露水平每降低1微克/立方米，治理成本約為490億元人民幣。而隨著減排逐漸進(jìn)入深水區(qū)，2018-2020年間PM2.5單位治理成本增加到1000億元人民幣左右。在各項(xiàng)減排措施中，燃煤鍋爐整治和民用部門清潔取暖治理費(fèi)效比相對(duì)更高，而移動(dòng)源排放管控的治理費(fèi)效比相對(duì)較低。不同減排措施的費(fèi)效比差異一方面與減排措施本身的成本相關(guān)，同時(shí)也受到前體物排放和PM2.5濃度之間非線性響應(yīng)關(guān)系的影響。
研究揭示了我國(guó)清潔空氣行動(dòng)各項(xiàng)減排措施減少PM2.5污染的成效，剖析了進(jìn)一步改善空氣質(zhì)量所面臨的挑戰(zhàn)。研究指出，隨著我國(guó)污染減排進(jìn)入深水期，減排難度日益增加，濃度下降幅度放緩，進(jìn)一步空氣質(zhì)量改善的任務(wù)艱巨。未來應(yīng)以推動(dòng)“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)為主要抓手，充分釋放通過結(jié)構(gòu)調(diào)整減排大氣污染的巨大潛力，針對(duì)鋼鐵、水泥等高耗能、高污染行業(yè)制定精細(xì)化碳污協(xié)同治理策略；同時(shí)在排放-濃度非線性響應(yīng)關(guān)系科學(xué)認(rèn)知基礎(chǔ)上，平衡多污染物協(xié)同減排力度，持續(xù)強(qiáng)化NOx、VOC和NH3減排措施，推動(dòng)空氣質(zhì)量持續(xù)改善。
上述成果先后支撐了生態(tài)環(huán)境部委托中國(guó)工程院開展的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》實(shí)施情況中期評(píng)估、終期評(píng)估和《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》實(shí)施情況終期評(píng)估工作，在定量主要政策措施減排貢獻(xiàn)的基礎(chǔ)上識(shí)別出各階段政策措施存在的短板，并提出有針對(duì)性的政策建議，推動(dòng)了下一步行動(dòng)計(jì)劃的出臺(tái)實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了大氣污染防治目標(biāo)設(shè)計(jì)、過程評(píng)估與完善優(yōu)化的閉環(huán)。
9月18日，相關(guān)研究成果以“2013-2020年中國(guó)清潔空氣行動(dòng)應(yīng)對(duì)PM2.5污染成效”（Efficacy of China's clean air actions to tackle PM2.5 pollution between 2013 and 2020）為題，發(fā)表于《自然·地球科學(xué)》（Nature Geoscience）。
耿冠楠為論文第一作者，張強(qiáng)為論文通訊作者。論文合作者包括賀克斌院士，南京信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院尹志聰教授，清華大學(xué)地學(xué)系同丹副教授，深圳國(guó)際研究生院鄭博副教授，環(huán)境學(xué)院博士后劉洋、閆柳，地學(xué)系博士畢業(yè)生劉宇希、程靜、武娜娜，地學(xué)系2020級(jí)博士生劉世淦，環(huán)境學(xué)院2021級(jí)博士生胡瀚文。
研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和新基石科學(xué)基金會(huì)“科學(xué)探索獎(jiǎng)”支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41561-024-01540-z
供稿：環(huán)境學(xué)院
編輯：李華山
審核：郭玲
