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发达国家PM2.5污染控制经验及对中国的启示

已有 6573 次阅读 2017-1-16 08:47 |系统分类:论文交流

空气质量改善是漫长而艰巨的任务


纵观欧、美、日等发达国家和地区大气污染防治历程,实现空气质量达标是一项漫长而艰巨的任务。欧洲大气污染高峰始于1952年发生在英国的震惊世界的伦敦烟雾事件,此后欧洲多个城市遭受了严重的烟雾事件的侵袭,随着煤烟型污染愈演愈烈,欧洲国家通过采取燃料替代、消灭低矮点源和大规模开发消烟除尘等措施,才得以解决困扰多年的煤烟型污染。此后,酸雨与污染物跨接传输问题的凸现,促使欧洲开始采取积极地总量削减控制策略。直到20世纪80年代,传统的大气污染基本得到治理。随着颗粒物污染尤其是PM2.5污染对人体健康的危害,欧盟逐步加强对颗粒物污染的控制,2010年欧盟委员会首次制定了PM2.5空气质量标准,但是多数成员国存在超标现象。颗粒物尤其是PM2.5污染防治是当前和未来欧洲环境污染治理防治的重点之一。美国大气污染高峰源于20世纪50年代发生的洛杉矶光化学烟雾事件,该事件直接催生了历史上第一部《空气污染控制法》。后经多次调整和修订,到1970年美国出台了《清洁空气法》,构建了美国大气环境质量标准与排放总量相结合的大气污染防治策略体系。随着近地面O3和PM2.5污染成为突出问题,2005年美国EPA进一步发布了《清洁空气州际法规》,旨在通过同时削减SO2和NOx的方法帮助各州的近地面O3和PM2.5达到环境空气质量标准。虽然经过40多年的综合治理,美国PM2.5污染虽然已经大幅降低,但是根据美国EPA关于2011年的监测分析,仍有18个州的121个县不能达到国家空气质量标准。日本也是世界上开展大气污染防治工作较早的国家。1960年左右,日本国内石化工厂附近患哮喘类疾病的病人数量激增,大气污染问题开始得到日本政府的关注。1968年,日本政府颁布了《大气污染控制法》,规定通过控制工厂及机动车排放的尾气中颗粒物的含量来保护大气环境。从20世纪80年代开始关注PM2.5的人体健康影响,认为大城市中的PM2.5的主要来源是汽车尾气。2009年制定的PM2.5标准为年平均值不得超过15.0微克/立方米,这相当于WHO《空气质量准则》第三阶段的水平。经过30多年的努力,日本空气质量得到明显改善,PM2.5年均浓度呈现逐年下降趋势,但在大城市的中心城区,PM2.5浓度达标存在较大困难。从发达国家大气污染的历史来看,严重的污染事件直接催生了大气污染治理,从空气污染高峰到治理实现较好的空气质量,一般需要大约40年的时间。

空气质量标准是大气治理的核心


国际上普遍重视对颗粒物的研究与防治,并基于对人体健康的影响逐步调整和加严颗粒物浓度限值。1987年,为防治环境中PM10对人体健康的影响,美国率先制定了PM10的国家空气质量标准,并在公众和民间组织的推动下,于1997年增加了PM2.5的国家空气质量标准。考虑到PM2.5浓度与潜在的致病性的关系,PM2.5的浓度限值为15微克/立方米(年均值)和65微克/立方米(日均值);2006年,美国继续修订空气质量标准,对PM2.5浓度提出了更为严格的限定标准,将PM2.5的日均浓度限值降低为35微克/立方米;2012年美国新的空气质量标准规定,在2020年前所有城市空气中PM2.5年均浓度达到12微克/立方米以下。从1980年起,欧盟逐步颁布了一些污染物的浓度限制和建议值标准。目前,欧盟PM10日均浓度限值(50微克/立方米)已达到WHO所设定的准则值标准,是世界上对PM10监控标准最严格的地区之一。基于对人体健康的考虑,欧盟于2010年制定了中长期PM2.5达标的目标值,2015年目标标准为20微克/立方米,2020年目标标准为18微克/立方米。同时,欧美等发达国家和地区针对各行业或各类污染源的具体特点制定了相应的排放标准和最佳可行技术,推动各行业、各种污染物排放量下降,从而实现空气质量达标。

中国于1982年颁布并实施了首个环境空气质量标准——《大气环境质量标准》(GB3095—82),历经三次修订,于1996年出台的《环境空气质量标准》(GB3095—1996)沿用至今。基于对公众健康的保护和对保护生态环境和社会物质财富的重视,2012年中国颁布新的环境空气质量标准,增设了PM2.5浓度限值和O3的八小时平均浓度限值,同时收紧了PM10、NO2浓度限值。但是与发达国家相比,中国的颗粒物浓度标准仍然相对较宽松。为实现空气质量达标,需要进一步严格行业污染物排放标准,鼓励地方结合实际管理需求,出台严于国家的污染物排放标准,并加强污染排放监督管理,促进空气质量达标。

实施多污染物和多污染源协同控制

大气中PM2.5的来源既包括燃料燃烧、工业过程等一次直接排放的烟粉尘、扬尘和土壤尘,又包括由SO2、NOx、VOCs、NH3等经过二次转化后生成的二次颗粒物。欧美等发达国家和地区经验表明,单纯控制一次颗粒物排放不能有效降低环境空气中PM2.5浓度,需要同时控制SO2NOxVOCsNH3等前体物的排放。

要满足我国城市空气质量达标要求,我国二次颗粒物气态前提物和一次颗粒物排放量至少要削减40%~50%,而空气质量超标严重的地区,则需要实现更大力度的减排。“十一五”以来,我国重点开展了SO2和NOx总量控制,控制重点行业为电力、钢铁和水泥等高架点源,通过采取工程措施、结构调整和强化管理等综合措施,实现SO2排放量大幅度下降,NOx排放量增长趋势得到一定遏制的目标,但是这两种污染物排放总量的下降对空气质量改善的效应不够显著。必须尽快制定综合战略,对SO2、NOx、VOCs和一次颗粒物都提出排放量大幅度削减的控制目标,并开始谋划对NH3的排放控制。除了电力、钢铁、水泥等行业外,控制领域需要涵盖燃煤锅炉、工业窑炉等低矮污染源和移动源等领域,从而建立多污染源、多污染物综合控制体系。

建立区域空气质量联合保护机制

欧、美、日等国家和地区的颗粒物控制历程表明,空气污染控制基本上经历了“企业污染—局域污染—城市污染—区域污染”这样一个同样的治理历程。欧盟一体化的污染控制框架以及《美国清洁空气洲际条例》、《清洁空气能见度条例》、《国家酸雨计划》以及《NOx“州实施计划”召集令》等法规或计划,都是区域空气质量管理的成功模式。欧美的空气质量管理经验表明,区域空气质量的改善,必须依赖于强大的区域大气污染协调控制能力。随着城市化和工业化进程的快速发展,中国空气污染区域复合型特征日益突出,以属地管理为主的环境管理体制,不利于解决区域空气污染问题。北京奥运空气质量保障措施、广州亚运空气质量保障措施和上海世博会空气质量保障措施的成功实践为中国建立区域联防联孔机制奠定了良好的基础。中国已经建立了六个区域环境保护督查中心,但是这些中心的主要职能在于环保督查工作,在区域大气污染防治方面既缺乏相关的职能定位,也缺乏统筹区域进行大气污染控制的技术力量和科技支撑,远不能起到承接中央和地方管理职能的作用。需要通过强化区域督察中心职能,设立区域大气质量管理办公室,负责组织实施大气污染防治相关政策;建立区域大气环境联合执法监管机制、重大项目环境影响评价会商机制,协调处理跨界重大污染纠纷,强化区域内工业项目环境监管;建立区域环境信息共享机制,促进区域内环境信息交流;同时建立区域大气污染预警应急机制,加强极端不利气象条件下大气污染预警体系建设,从而逐步完善区域联防空管理体制,促进区域空气质量有效改善。


煤炭减量化是清洁空气的必要条

纵观发达国家污染控制措施,其SO2、NOx和PM2.5等污染物排放量的下降与能源结构的转变和煤炭消费量的减少密不可分。早在20世纪70年代,以英国为首的一些欧洲国家已经通过采取燃料替代的方式,减少燃煤引起的煤烟型污染,1960~1980年英国PM10年均浓度由200微克/立方米下降至30微克/立方米左右,煤炭消费量的削减发挥了重要作用。20世纪90年代《哥德堡协议》签订之后,为实现大气污染物排放上限目标,欧洲各国纷纷将减少煤炭消费,增加天然气等清洁能源的使用作为重要措施,如在能源生产部门使用天然气发电替代燃煤发电,减少工业生产中煤炭的使用等。1990~2010年,欧盟燃烧源排放的一次颗粒物减排最为显著,能源生产、工业能源使用部门分别贡献了一次PM10总减排量的39%和25%、一次PM2.5总减排量的32%和19%。1990~2011年,美国通过调整能源结构,提高天然气等清洁能源利用比重,减少煤炭在能源消费结构中的比重,有效地减少了颗粒物等污染物的排放。根据美国EPA的排放清单模型计算结果显示,1990~2011年,美国煤炭在能源消费结构中的比重由26.1%降低到了23.6%,天然气的使用比重由27.3%增长至30.3%,PM10一次排放量下降了近25%,PM2.5一次排放量下降了近17%;1990~2006年,美国的PM2.5前体物SO2、NOx和VOCs的排放量分别下降了11%、16%、20%和8%。

我国是世界上能源生产和消费大国,燃煤排放是造成大气污染的根本原因。据估算,我国SO2排放量的90%、NOx排放量的67%、烟尘排放量的70%和人为源大气汞排放量的40%均来自于燃煤。此外,我国煤炭消费还存在着空间分布不平衡、消费结构不合理和清洁高效利用水平较低等突出问题,在一定程度上加剧了区域与城市的大气污染。因此,从根本上解决我国空气污染,改变能源消费结构是关键,全国严格实施煤炭消费总量控制,按照空气污染严重程度分别执行煤炭消费负增长、零增长和天花板的总量控制方案;大力发展新能源和可再生能源,提高化石能源的加工转化效率和清洁化利用水平,理顺天然气价格,积极推动煤层气、页岩气等非常规天然气的勘探开发和利用。此外,我国量多面广的燃煤锅炉,广泛分布在城市周边,是影响城市空气质量的主要原因之一。亟须全面整治燃煤小锅炉,综合采取能源替代、结构调整和工程治理的手段。通过大力发展集中供热逐步淘汰分散燃煤小锅炉,有条件的地方积极采用天然气、电等清洁能源替代燃煤小锅炉,全面淘汰10蒸吨/时以下的燃煤锅炉。

日益关注交通运输部门的污染控制

机动车排放是目前增长最快的空气污染源。在发达国家大多数城市区域,汽油车是CO、NOx、HC等空气污染物的主要来源。欧盟通过制定机动车排放标准、燃料质量指令,发展可持续交通体系,利用经济手段等减少颗粒物排放量。美国拥有世界上最强大最全面的机动车污染控制计划,包括定期更新以健康为基础的空气质量标准,严格的技术强制要求,要求将汽油和柴油的硫含量降至最低,并要求燃料管理标准先于车辆管理标准实施,从而实现减排幅度的最大化。日本环境省积极开展针对机动车尾气造成的颗粒物污染控制,于2002年将颗粒物浓度限值加入机动车与其他类型发动机(如建筑用机械)的尾气排放标准中,并联合其他相关省厅来保障这些标准得以顺利执行。自2001年起,加拿大政府制定了一系列法律法规来治理由运输业造成的污染,其中包括汽油含硫量控制、定期检测机动车排放、提供奖励机制来加速老旧机动车的报废等。

近几年我国机动车保有量每7~8年便会翻一番,而且随着经济的持续快速发展,未来一段时间机动车保有量快速增长的趋势不会改变。机动车排放污染物已经成为导致环境空气质量问题的一个突出因素,特别是城市群地区。相关研究表明,北京和上海等大城市以及东部人口密集区域,移动源对PM2.5污染的贡献可高达20%~25%。为有效控制移动源污染,需要从移动源管理、车用能源和城市规划等角度,对“油—车—路”系统制定综合政策。加速实现车用燃料的低硫化和无硫化,推进非道路移动源油品的低硫化;建立全新的城市可持续交通体系,发展城市公共交通系统,优化交通管理,减少污染物排放量;针对非道路移动源污染加速排放标准、油品标准、管理制度的制定和实施。


建立城市区域空气质量管理体系

城市是公众关注的重点,城市空气质量是否得到改善关系到公众身体健康保障和生活质量的提高。2012年中国新修订的环境空气质量标准,首次规定了PM2.5浓度限值,并收紧了PM10浓度限值。根据2013年首批开展PM2.5监测的74个城市前三季度数据可知,中国PM2.5污染形势十分严峻,空气质量达标任务十分艰巨。参考欧美等国家和地区的大气管理经验,应将空气质量达标作为管理工作的核心和目标,将重污染天气应急管理转变为常态化管理把PM2.5及其相关前体物的总量减排作为质量改善的重要手段,建立面向空气质量的管理模式。鉴于中国各地的经济化水平、产业结构、自然地理等因素存在较大差异,PM2.5污染特征和污染水平存在显著的区域差异,不同地区实现PM2.5年均浓度达标需要付出的社会经济代价和达标时限不同。应根据不同区域经济发展水平、PM2.5污染特征、污染程度,制定分区分阶段PM2.5浓度限期达标管理机制,加强人口密集地区和重点大城市PM2.5治理,构建大气环境整治目标责任考核体系,将空气质量达标纳入领导干部政绩考核体系,建立相应的奖惩机制,实行党政领导行政问责。

运用信息公开推动空气质量改善

环境信息公开对于提高环境决策质量、改善空气质量、较少污染的健康损害等具有非常重要的作用。目前世界发达国家均将信息公开作为空气质量管理中的一项重要监督机制。例如,欧盟委员会规定,应向公众及时发布空气质量信息,并制订应急预案和行动计划,确保污染物浓度即将到达或超过了临界水平时,政府能够在短期内做出响应。日本未来几年将发展并完善全国范围内的PM2.5自动监测网络体系,加强对企业及普通民众的教育宣传工作。加拿大通过多种方式加强普通民众环保意识,如设立清洁空气日,向公众提供加拿大全境48小时的空气质量预报,提高公民对空气污染的认识。

目前,我国已经将城市各点位SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO这6项监测指标的实时小时浓度值、连续24小时滚动浓度值、日均浓度值、空气质量指数(airquality index,AQI)、健康提示以及监测点位的代表区域等信息分别在环境保护主管部门政府、环境监测机构等网站进行发布,便于公众及时了解空气质量状况,强调对公众健康的指引,为公众合理安排生活与出行提供参考。下一步应不断完善空气质量监测网络和空气质量信息发布系统,充分利用电视、报纸、互联网、手机等媒介及时向公众发布按照新标准监测的数据,使公众能够从多种渠道方便快捷地获取环境空气质量信息,满足公众的环境知情权。



本文摘编自王金南主编 控制PM2.5污染: 中国路线图与政策机制一书,内容略有删节。



细颗粒物(PM2.5)已经成为影响我国空气质量的最主要的污染物指标。本书梳理国内外PM2.5污染控制的主要措施,分析社会经济驱动因素以及污染物跨界传输对PM2.5污染的影响,探讨我国以控制PM2.5污染为目标,需要着力建设的政策机制,以及控制PM2.5污染的中长期路线图。本书以自然科学分析入手,落脚于政策机制设计,综合大气科学、流行病学、管理学、经济学等多学科的研究手段和研究成果,涉及面较广。


控制PM2.5污染: 中国路线图与政策机制适合于希望全面了解我国PM2.5污染控制政策的科研人员与管理人员阅读及参考。

(本期责编:王芳)


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