導讀
2021年9月25日，2020/2021中國城市規劃年會暨2021中國城市規劃學術季（以下簡稱規劃年會）在成都市開幕，本屆規劃年會的主題是“面向高品質發展的空間治理”。中國科學院院士、北京大學城市與環境學院陶澍教授以“我國空氣污染和危害趨勢評估”為題作大會報告。
本文字數：3658字
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陶 澍
中國科學院院士、北京大學城市與環境學院教授
大氣污染和今年年會的主題“高品質發展的空間”有緊密的聯系。一個高品質發展的城市，不應該是一個污染的城市。本報告通過對中國空氣污染及其危害進行評估，以期為國家政策決策提供科學依據。
#1
我國空氣污染研究背景分析
對健康危害最嚴重的是環境問題。衆所周知，空氣污染對環境有很大影響，前些年PM2.5是北方城市嚴重空氣污染的首要因素。除室外空氣污染之外，室内空氣污染也存在很大的問題。此處所提到的室内空氣污染不是指甲醛污染這類問題，而是指固體燃料（即燒煤燒柴）所導緻的室内空氣污染。
根據世界衛生組織的疾病負擔報告，在中國，2019年空氣污染所造成的過早死亡占17%左右，這是一個很高的比例，說明空氣污染對健康的影響很大。其中，PM2.5顆粒物污染是主要部分，占16.4%。PM2.5顆粒物污染不僅包括室外空氣污染（占13.4%），也包括生活源（household air pollution）。生活源是指使用各種固體燃料排放出來的污染物導緻的健康危害。
從2007年開始，我們開始關注大氣污染問題，基于地學背景，開展大尺度的工作，制定了研究路線圖：首先列出大氣污染物的排放清單，利用此清單制作大氣傳輸模型，模拟污染物的來龍去脈，然後檢測它對人體健康以及氣候的影響。在此基礎上進行政策分析和評估，通過探讨空氣污染對健康和氣候的影響過程，提出控制污染的具體内容和相關措施，為政府決策提供科學依據。
近年來中國開展大氣污染治理行動，投入了大量資金并做了很多工作，空氣品質得到顯著改善。通過回顧改善過程，我們總結了所采取的措施，并評估代表性措施的效益。
資料分析顯示，從2013年至2018年，中國主要大城市的年均PM2.5濃度顯著下降，但個别年份個别城市有所反彈（如圖中紅色箭頭所示），這主要是氣象因素造成的。具體而言，空氣污染來自兩個驅動，一個是排放，污染物排放越多，污染就越嚴重；另一個是大氣傳輸條件，例如污染染物會在靜穩天氣中聚集，造成嚴重污染。兩者共同形成了某一個時段某個地點的污染狀況。以2014年為例，當年雖然已經過了排放高峰年，但依然出現了嚴重的污染天氣，這是因為那一年出現了非常不利污染物擴散的氣象條件，整個華北地區長期被籠罩在嚴重的灰霾中，不利于大氣污染物擴散，導緻了嚴重的空氣污染。
基于之前建立的全球大氣污染物排放清單，我們分析從1960年以來中國大氣污染物的變化趨勢，可以看出：從五六十年代開始，污染物排放逐漸增加，改革開放以後迅速增加；但是從2000年之後，大部分污染物排放開始下降，意味着已經過了排放高峰。同時，可以發現大部分污染物的排放都在下降，但揮發性有機物（VOC）的排放并沒有下降，到目前為止隻是停止了上升趨勢。
我們評估驅動因素的一般方法如下：首先設計情景，然後針對不同情景建構污染物排放清單，利用氣象資料建構大氣傳輸模型，再計算它對人群的暴露和對健康的影響，最後反過來分析不同情景之間的差别，來分析控制措施的效果。限于時間，以下執行個體略去中間的分析過程，直接介紹相關結果。
#2
農村生活能源轉型及其健康效益
首先讨論農村的生活能源轉型。通過分析能源資料發現，在中國，商用燃料（比如工業、電廠、交通所使用的燃料）有比較完整的記錄，但是關于生活源的資料非常缺乏。針對現有統計資料的不确定性，為了拿到第一手資料，我們在2012年啟動了全國範圍的大規模農村入戶調查，以期獲得農村居民能源結構。調查内容包括燃料類型，每種燃料的使用時長，甚至包括24小時内使用燃料的重量，獲得了許多非常寶貴的第一手資料。根據這些資料的結果，發現生活源在中國大氣污染物排放中相當重要，而這個重要性被長期忽視。據此結果，我們建議相關部門在2017年第二次全國污染源普查中增加了對生活能源和排放的調查。
下圖中，粉紅色是電，藍色是氣，它們被稱為清潔能源；黑色是煤，橙色是生物質，它們被稱為固體燃料，固體燃料會排放很多污染物。通過分析可以看出，1992—2012年間，我國農村生活能耗發生了迅速轉型，做飯使用的清潔能源占比從8%快速升到了将近60%，增幅達7倍；取暖使用的清潔能源從2%增加到15%，雖然增長速度很快，但由于起點低，是以到2012年的時，全國清潔取暖的占比仍然非常低。能耗轉型的主要驅動因素是生活水準提高。老百姓富了，就會自發的願意使用清潔的方式來做飯。取暖雖然有這樣的趨勢，但是非常慢，而且波動很大，原因是清潔取暖成本太高，是以需要政府幹預。
根據2017年第二次全國污染源普查公報，生活源對污染物排放的貢獻很高。具體而言，在SO2排放中，生活源占18%；一次PM2.5排放中，生活源占22%；VOCs排放中，生活源占29%；NOx排放中，生活源占4%。是以可見對生活源的控制非常重要。
在城市地區，生活源主要污染物排放也發生了顯著變化，這得益于清潔能源取代了燃煤，集中供暖，電廠除塵等措施。其中，燃煤用量大幅下降，清潔能源用量在上升，但總量變化不大。這是因為雖然清潔能源占比在增加，但伴随城市化程序，大量農村人口進入城市，這部分人口的能源使用結構和原有城市人口不一樣，更多使用燃煤，導緻總量變化不顯著。以2014年為例，生活源排放物對室外大氣PM2.5的貢獻約為23%，是導緻空氣污染的主要因素之一。生活源排放物存在明顯的城鄉差異和空間差異，季節變化也很明顯，在冬季的取暖期明顯增長。前些年北京冬季霧霾嚴重，這和周邊地區居民取暖有密切關系。
#3
北方地區雙替代的環境效應
針對清潔取暖成本高的情況，國家下大力氣來推進清潔取暖，10部委聯合發文，要在北京、天津和周邊的26個地級市，采取“煤改電、煤改氣”的方式，到2020年底實作60%的清潔取暖，緩解我國北方特别是京津冀地區冬季大氣污染。
通過模拟和分析，可以看出清潔取暖對改善室外空氣品質有明顯效果，生活源對室外PM2.5濃度的貢獻下降了一半以上，但更重要的大幅度降低了該地區農村居民室内PM2.5濃度以及人群的總體暴露水準，說明政府幹預很大程度提升了健康收益。
之後，國家繼續推出了“北方清潔取暖行動”，計劃在128個地級市（除了上述2+26地區之外），實作40%的清潔取暖替代。基于根據“2+26”實際進展建立的模型，可以看出在整個取暖區推動清潔取暖應當因地制宜，避免“一刀切”。具體說，根據2+26地區實際進展情況，主要應當考慮地形、經濟條件和人口密度因素。強化相對發達和人口密集的平原地區的清潔取暖。這樣的因地制宜方式既可以降低成本，也能提高環境和健康效益。
#4
禁止土法煉焦的健康效益
煉焦工業始終是工業排放中一個重要源。而土法煉焦是一種非常特殊的現象，老百姓自己建窯，用很原始的方式生産焦炭，排放極高，又沒有任何控制措施。導緻嚴重污染。對此，國家頒布了《煤炭法》，規定從1996年12月1日開始，禁止土焦生産。由于實施遇到的各種阻力，立法十幾年後，土焦生産才徹底消失。
在這個研究中，我們追溯了土焦被禁的曆史軌迹，利用遙感資訊重建了82年以來土焦的時空分布，模拟了土焦生産污染物的排放以及它對健康的影響。對比分析顯示，實施《煤炭法》之後，因土焦污染物導緻肺癌的情況明顯降低，人群的暴露風險大幅減少，健康情況有明顯改善。同時證明，如果不實施煤炭法，健康危害将大大增加。同理，如果1996年底開始土焦能被徹底禁掉，會保護更多人的健康。可見，立法和執法對保護環境和健康都非常重要。
#5
室内空氣污染與健康危害
在城市地區，室内空氣污染來源于以下幾個方面。（1）室外滲透：室内空氣與室外空氣是同步在升降的，當室外污染嚴重時，污染物會非常容易地滲透到室内來，即便是冬季門窗緊閉，也不可避免；（2）烹饪：即使使用天然氣做飯，短時期内室内空氣污染也會有明顯增加。吸煙、焚香以及其他人為活動（如清掃和起居）同樣會帶來室内空氣污染。在農村地區，使用固體燃料（煤、薪柴和稭稈）是室内空氣污染的主要來源。固體燃料使用導緻的室内污染遠比其他活動嚴重。是以應大力推進清潔炊事和清潔取暖。
在農村以及城市地區，如何減少室内空氣污染都是我們非常關注的問題。就健康而言，室内污染遠比室外污染重要。在霧霾天氣，出門戴口罩以及在家中配備空氣淨化器可以有效阻隔污染源對身體的危害。同時，相關資料顯示生活源對空氣污染的影響逐漸加大。生活源排放污染物，一部分進入室内空氣，一部分進入室外空氣；而其他源排放污染物則直接進入室外空氣。是以，室内空氣更多受到生活源的影響。而中國成年人在室内的平均時間大約是在86%左右，是以室内空氣對健康影響更大。考慮到生活源和室内空氣的關系，控制生活源對提高室内空氣品質至關重要。清潔取暖行動非常及時，并應大力推進。除清潔取暖之外，我們也呼籲清潔做飯。政府在扶貧時以及在建設美麗農村時，應該更加關注如何改善室内空氣品質，尤其是貧困家庭的燃料結構。
綜上所述，可見導緻空氣污染程度下降的因素包括社會經濟發展、立法與執法、減排措施等。通過對上述因素的分析，希望為政府控制污染減少排放的政策決策提供科學的依據。
報告整理人：李彩歌
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