1.2 探究城市空气质量达标及碳排放达峰协同路径的意义

1.2.1 应对气候变化与治理空气污染的协同效应

科学研究表明,温室气体和大气污染物具有同根、同源、同过程的特性,其均来自煤炭、石油等化石能源的燃烧[8-10]。对温室气体和大气污染物的协同治理研究起步于20世纪90年代,Ayres和Walter论述了温室气体减排的间接效益包括大气污染物排放的减少及其产生的相关健康效应[11]。2001年,《IPCC第三次评估报告》首次提出了温室气体减缓和污染物减少的协同效应(Cobenefits),其是指由于各种原因同时实施的政策所带来的效益,它包括气候变化的减缓,并且承认很多温室气体减缓政策也有其他甚至同等重要的目标,如大气污染物的减少。《IPCC第四次评估报告》进一步指出,协同效应的概念通常指“无后悔”政策。这是由于很多项目和行业的减排成本研究已经识别出温室气体减排政策具有潜在的负成本,即实施这些政策所带来的协同效应将大于其实施成本,因而这些具有负成本的减排政策通常被称为“无后悔”政策,其协同效应不仅可以改善人群的健康状况,而且会影响农业生产和自然生态系统。减少大气污染与减缓气候变化的协同政策与单独政策相比,可以提供大幅度削减成本的潜力[12]。《IPCC第五次评估报告》将协同效应区分为积极的协同效应和消极的协同效应(不利的副作用),探索了温室气体减排路径的技术、经济和制度需求,以及相关的潜在积极协同效应或不利的副作用[13]。2018年发布的《IPCC全球升温1.5℃特别报告》则将协同效应的概念进一步聚焦在积极影响上:“协同效应是指实现某一目标的政策或措施对其他目标可能产生的积极影响,从而增加社会或环境的总效益。”协同效应的评估往往会受到不确定性因素的影响,并取决于当地具体的外部环境和政策实施条件[7,14]。2022年2月发布的《IPCC第六次评估报告》第二组工作报告《气候变化2022:影响、适应和脆弱性》提出,全面、有效和创新的应对措施可以利用协同效应,减少适应和减缓之间的制约,从而推动可持续发展[15]

全球气候变化和局地空气污染问题,大多是由相同的能源生产或消费模式驱动的,因而在工作方向上高度一致。目前,国内外很多研究都在定量地评估温室气体减排或大气污染物排放减少所产生协同效应的大小。图1-4展示了我国1990—2017年NOx和CO2的分部门排放情况,可以发现它们有相似的变化趋势和部门组成,印证了协同治理政策的现实可行性。

图1-4 我国1990—2017年NOx和CO2的分部门排放情况(来源:MEIC,清华大学)

自2013年起,随着《大气十条》和《三年行动计划》的先后实施,大气污染防治领域实施的燃煤锅炉整治、落后产能淘汰、北方地区清洁采暖、交通结构调整等一系列结构性治理措施对CO2减排产生了积极的协同效应。在上述措施的有力推动下,工业部门在2015—2020年实现了CO2和大气污染物的协同减排,CO2排放量减少6%;民用部门在主要大气污染物排放量减少的同时,CO2排放量保持基本稳定。但是,电力、供热和交通部门在主要大气污染物排放量减少的同时,CO2排放量持续增加。其中,电力和供热部门的大气污染物减排以末端控制措施为主,难以实现CO2协同减排;交通部门的大气污染物减排主要来自老旧车淘汰、排放标准提升等末端治理措施,但我国快速增长的机动车保有量抵消了政策实施带来的减排效益,2015—2020年交通部门的CO2排放量增加了14%[16]

根据中国工程院的评估结果,《大气十条》和《三年行动计划》的实施均有效降低了全国PM2.5浓度,但与《大气十条》实施阶段相比,《三年行动计划》实施阶段PM2.5浓度改善幅度缩窄,并且各项措施对PM2.5浓度改善的贡献排序发生显著变化。工业提标改造、民用能源清洁化对全国PM2.5浓度改善的贡献有所上升,成为贡献最大的措施,分别贡献了PM2.5浓度总降幅的21%、18%(见图1-5)。

《大气十条》实施阶段,CO2累计减排9.2亿吨;《三年行动计划》执行期间,CO2累计减排4.9亿吨。与《大气十条》实施阶段相比,《三年行动计划》执行期间落后产能淘汰、燃煤锅炉整治和移动源排放管控的CO2协同减排贡献、减排幅度明显收窄;由于对砖瓦、石灰行业炉窑治理进程的深入,散乱污企业清理整治的减排效果更为明显(见图1-6)。

图1-5 《大气十条》和《三年行动计划》实施措施对PM2.5浓度改善的贡献

图1-6 《大气十条》和《三年行动计划》实施措施对CO2协同减排的贡献

总体来看,化石燃料燃烧利用过程排放大量SO2、NOx、PM2.5等大气污染物,影响环境空气质量;同时排放CO2,加速气候变暖。因此,应对气候变化和治理空气污染具有高度的协同效应。在科学机理方面,温室气体排放导致气候变化,而气候变化导致温度、辐射、降水和风速等气象要素变化,影响大气污染物的生成、积累和消散过程。一方面,气溶胶是重要的大气污染物;另一方面,气溶胶可以通过改变大气辐射收支、影响云的形成而影响气候系统的变化。在应对措施方面,由于温室气体和大气污染物同根同源,碳减排和大气污染治理的根本之道在于源头治理,降低化石燃料消耗量的措施在减少碳排放的同时也会减少大气污染物的排放,产生协同效应。在大气污染治理实践中优先选择化石能源替代、原料工艺优化、产业结构升级等源头治理措施,在减少大气污染物排放的同时也会带来碳排放减少的收益。我国能源产业和交通结构调整的大气污染物削减潜力有待进一步释放,下一步应当积极推进源头减排措施,实现减污降碳协同增效。