清華新聞網(wǎng)11月12日電 《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》2013年實(shí)施以來(lái)，我國(guó)空氣質(zhì)量改善顯著，但大氣細(xì)顆粒物（PM2.5）濃度整體仍處于較高水平，且臭氧（O3）污染問(wèn)題日益突出，加之緊迫的碳達(dá)峰要求，協(xié)同推進(jìn)PM2.5、O3和二氧化碳（CO2）控制已成為我國(guó)當(dāng)前環(huán)境治理面臨的重大需求。盡管CO2排放與PM2.5及其前體物排放具有較強(qiáng)的同源性，但與O3前體物，尤其是與揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）排放的同源性較低。此外，O3對(duì)氣態(tài)前體物排放的非線(xiàn)性響應(yīng)及氣象波動(dòng)的不確定性進(jìn)一步增加了多目標(biāo)協(xié)同控制路徑設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。目前，已有研究多聚焦于實(shí)現(xiàn)PM2.5、O3、CO2單一控制目標(biāo)或兩兩協(xié)同目標(biāo)的路徑研究，而針對(duì)三者統(tǒng)籌治理的綜合策略研究尚不充分。
針對(duì)以上問(wèn)題，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院耿冠楠副研究員團(tuán)隊(duì)合作研究構(gòu)建了耦合自下而上排放預(yù)測(cè)模型、目標(biāo)導(dǎo)向的減排措施優(yōu)選技術(shù)、空氣質(zhì)量模型及成本效益模型的大氣成分多目標(biāo)協(xié)同治理綜合評(píng)估框架。在此框架下，該研究融合清潔空氣與氣候政策，通過(guò)多情景推演與費(fèi)用效益評(píng)估，量化不同情景的碳減排、PM2.5和O3污染改善成效，以及相應(yīng)的氣候、健康、經(jīng)濟(jì)效益，從而系統(tǒng)探究中國(guó)近中期實(shí)現(xiàn)PM2.5、O3和CO2“三協(xié)同”目標(biāo)的可行性及關(guān)鍵策略。
研究顯示，只有協(xié)同推進(jìn)污染治理與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，才能切實(shí)保障中國(guó)近中期PM2.5、O3、CO2“三協(xié)同”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。具體而言，不同情景減排成效存在顯著差異。若延續(xù)現(xiàn)行清潔空氣政策而不考慮氣候政策，雖能有效降低PM2.5濃度，但對(duì)O3污染改善作用有限；在O3控制目標(biāo)導(dǎo)向下充分釋放末端治理潛力、優(yōu)化末端措施組合，可協(xié)同改善PM2.5與O3污染，但O3控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)健性易受氣象條件波動(dòng)的影響；若僅考慮氣候政策，雖然可以實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)并協(xié)同改善PM2.5，但對(duì)O3污染改善有限。只有將嚴(yán)格的清潔空氣政策與積極的氣候政策相結(jié)合，才能穩(wěn)定達(dá)成“三協(xié)同”目標(biāo)。在此情景下，全國(guó)CO2排放有望于2025年提前達(dá)峰，2030年全國(guó)PM2.5年均濃度和O3日最大8小時(shí)平均值的第90百分位數(shù)有望分別降低至19.1μg/m3和126.9μg/m3。“三協(xié)同”情景不僅能有效應(yīng)對(duì)氣象條件波動(dòng)的不確定性，還可以帶來(lái)超過(guò)3萬(wàn)億元的凈收益。
圖1.不同協(xié)同治理路徑下PM2.5、O3、CO2目標(biāo)達(dá)成情況及相應(yīng)環(huán)境、氣候、經(jīng)濟(jì)效益
在既有研究普遍強(qiáng)調(diào)低碳政策對(duì)長(zhǎng)期空氣質(zhì)量改善主導(dǎo)作用的基礎(chǔ)上，本研究表明，即使在近中期，氣候政策對(duì)達(dá)成“美麗藍(lán)天”目標(biāo)同樣具有關(guān)鍵支撐作用。但值得注意的是，實(shí)現(xiàn)我國(guó)近中期O3污染改善目標(biāo)，仍主要依賴(lài)于末端治理水平的提升，并強(qiáng)化NOx和VOCs協(xié)同減排。在具體實(shí)施路徑上，建議重點(diǎn)推進(jìn)柴油車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)、工業(yè)鍋爐脫硝等高性?xún)r(jià)比NOx管控措施，并通過(guò)加強(qiáng)工業(yè)涂料、石化、民用散煤、汽油車(chē)等重點(diǎn)源有機(jī)廢氣治理與溶劑源頭替代，系統(tǒng)補(bǔ)齊VOCs治理短板；同時(shí)優(yōu)先推廣兼具NOx與VOCs協(xié)同減排效益的低碳措施，如通過(guò)柴油車(chē)電動(dòng)化與電力供熱能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型強(qiáng)化NOx減排效果，通過(guò)民用散煤取締和汽油車(chē)電動(dòng)化提升VOCs協(xié)同控制水平。
圖2.主要大氣污染物與CO2的分行業(yè)及分措施減排貢獻(xiàn)
該研究構(gòu)建了PM2.5、O3、CO2多目標(biāo)協(xié)同治理的綜合評(píng)估框架，提出了目標(biāo)導(dǎo)向的大氣前體物減排約束方法，有效解決了O3協(xié)同減排規(guī)劃中的高度非線(xiàn)性問(wèn)題。通過(guò)融合大氣污染治理與氣候變化應(yīng)對(duì)政策，在措施尺度系統(tǒng)推演了協(xié)同治理路徑，為實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)協(xié)同減排提供了可操作的技術(shù)方案。研究證實(shí)，通過(guò)統(tǒng)籌多目標(biāo)管控、協(xié)同推進(jìn)污染深度治理與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境、氣候與經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益多贏(yíng)。研究成果不僅為我國(guó)統(tǒng)籌推進(jìn)“美麗中國(guó)”建設(shè)與“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供科學(xué)支撐，也將為其他面臨氣候變化應(yīng)對(duì)與空氣質(zhì)量改善雙重挑戰(zhàn)的國(guó)家提供重要參考。
研究成果以“中國(guó)近中期PM2.5、O3、CO2協(xié)同治理策略”（Strategy for coordinating near-term PM2.5, ozone, and CO2mitigation in China）為題，于11月10日發(fā)表于《美國(guó)科學(xué)院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS）。
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院與生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院大氣環(huán)境規(guī)劃研究所聯(lián)合培養(yǎng)博士后劉宇希、生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院大氣環(huán)境規(guī)劃研究所副研究員鄭逸璇為論文共同第一作者，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院副研究員耿冠楠為論文通訊作者。論文合作者包括清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院賀克斌院士，地球系統(tǒng)科學(xué)系教授張強(qiáng)、副教授同丹，以及地球系統(tǒng)科學(xué)系2022屆博士畢業(yè)生程靜和環(huán)境學(xué)院博士后劉洋。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)項(xiàng)目、面上項(xiàng)目和能源基金會(huì)等的支持。
論文鏈接：
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2513194122
供稿：環(huán)境學(xué)院
編輯：李華山
審核：郭玲
