【规划年会】陶澍：我国空气污染和危害趋势评估
导读
2021年9月25日，2020/2021中国城市规划年会暨2021中国城市规划学术季（以下简称规划年会）在成都市开幕，本届规划年会的主题是“面向高质量发展的空间治理”。中国科学院院士、北京大学城市与环境学院陶澍教授以“我国空气污染和危害趋势评估”为题作大会报告。
本文字数：3658字
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陶 澍
中国科学院院士、北京大学城市与环境学院教授
大气污染和今年年会的主题“高质量发展的空间”有紧密的联系。一个高质量发展的城市，不应该是一个污染的城市。本报告通过对中国空气污染及其危害进行评估，以期为国家政策决策提供科学依据。
#1
我国空气污染研究背景分析
对健康危害最严重的是环境问题。众所周知，空气污染对环境有很大影响，前些年PM2.5是北方城市严重空气污染的首要因素。除室外空气污染之外，室内空气污染也存在很大的问题。此处所提到的室内空气污染不是指甲醛污染这类问题，而是指固体燃料（即烧煤烧柴）所导致的室内空气污染。
根据世界卫生组织的疾病负担报告，在中国，2019年空气污染所造成的过早死亡占17%左右，这是一个很高的比例，说明空气污染对健康的影响很大。其中，PM2.5颗粒物污染是主要部分，占16.4%。PM2.5颗粒物污染不仅包括室外空气污染（占13.4%），也包括生活源（household air pollution）。生活源是指使用各种固体燃料排放出来的污染物导致的健康危害。
从2007年开始，我们开始关注大气污染问题，基于地学背景，开展大尺度的工作，制定了研究路线图：首先列出大气污染物的排放清单，利用此清单制作大气传输模型，模拟污染物的来龙去脉，然后检测它对人体健康以及气候的影响。在此基础上进行政策分析和评估，通过探讨空气污染对健康和气候的影响过程，提出控制污染的具体内容和相关措施，为政府决策提供科学依据。
近年来中国开展大气污染治理行动，投入了大量资金并做了很多工作，空气质量得到显著改善。通过回顾改善过程，我们总结了所采取的措施，并评估代表性措施的效益。
数据分析显示，从2013年至2018年，中国主要大城市的年均PM2.5浓度显著下降，但个别年份个别城市有所反弹（如图中红色箭头所示），这主要是气象因素造成的。具体而言，空气污染来自两个驱动，一个是排放，污染物排放越多，污染就越严重；另一个是大气传输条件，例如污染染物会在静稳天气中聚集，造成严重污染。两者共同形成了某一个时段某个地点的污染状况。以2014年为例，当年虽然已经过了排放高峰年，但依然出现了严重的污染天气，这是因为那一年出现了非常不利污染物扩散的气象条件，整个华北地区长期被笼罩在严重的灰霾中，不利于大气污染物扩散，导致了严重的空气污染。
基于之前建立的全球大气污染物排放清单，我们分析从1960年以来中国大气污染物的变化趋势，可以看出：从五六十年代开始，污染物排放逐渐增加，改革开放以后迅速增加；但是从2000年之后，大部分污染物排放开始下降，意味着已经过了排放高峰。同时，可以发现大部分污染物的排放都在下降，但挥发性有机物（VOC）的排放并没有下降，到目前为止只是停止了上升趋势。
我们评估驱动因素的一般方法如下：首先设计情景，然后针对不同情景构建污染物排放清单，利用气象数据构建大气传输模型，再计算它对人群的暴露和对健康的影响，最后反过来分析不同情景之间的差别，来分析控制措施的效果。限于时间，以下实例略去中间的分析过程，直接介绍相关结果。
#2
农村生活能源转型及其健康效益
首先讨论农村的生活能源转型。通过分析能源数据发现，在中国，商用燃料（比如工业、电厂、交通所使用的燃料）有比较完整的记录，但是关于生活源的数据非常缺乏。针对现有统计数据的不确定性，为了拿到第一手资料，我们在2012年启动了全国范围的大规模农村入户调查，以期获得农村居民能源结构。调查内容包括燃料类型，每种燃料的使用时长，甚至包括24小时内使用燃料的重量，获得了许多非常宝贵的第一手数据。根据这些数据的结果，发现生活源在中国大气污染物排放中相当重要，而这个重要性被长期忽视。据此结果，我们建议相关部门在2017年第二次全国污染源普查中增加了对生活能源和排放的调查。
下图中，粉红色是电，蓝色是气，它们被称为清洁能源；黑色是煤，橙色是生物质，它们被称为固体燃料，固体燃料会排放很多污染物。通过分析可以看出，1992—2012年间，我国农村生活能耗发生了迅速转型，做饭使用的清洁能源占比从8%快速升到了将近60%，增幅达7倍；取暖使用的清洁能源从2%增加到15%，虽然增长速度很快，但由于起点低，所以到2012年的时，全国清洁取暖的占比仍然非常低。能耗转型的主要驱动因素是生活水平提高。老百姓富了，就会自发的愿意使用清洁的方式来做饭。取暖虽然有这样的趋势，但是非常慢，而且波动很大，原因是清洁取暖成本太高，因此需要政府干预。
根据2017年第二次全国污染源普查公报，生活源对污染物排放的贡献很高。具体而言，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%。因此可见对生活源的控制非常重要。
在城市地区，生活源主要污染物排放也发生了显著变化，这得益于清洁能源取代了燃煤，集中供暖，电厂除尘等措施。其中，燃煤用量大幅下降，清洁能源用量在上升，但总量变化不大。这是因为虽然清洁能源占比在增加，但伴随城市化进程，大量农村人口进入城市，这部分人口的能源使用结构和原有城市人口不一样，更多使用燃煤，导致总量变化不显著。以2014年为例，生活源排放物对室外大气PM2.5的贡献约为23%，是导致空气污染的主要因素之一。生活源排放物存在明显的城乡差异和空间差异，季节变化也很明显，在冬季的取暖期明显增长。前些年北京冬季雾霾严重，这和周边地区居民取暖有密切关系。
#3
北方地区双替代的环境效应
针对清洁取暖成本高的情况，国家下大力气来推进清洁取暖，10部委联合发文，要在北京、天津和周边的26个地级市，采取“煤改电、煤改气”的方式，到2020年底实现60%的清洁取暖，缓解我国北方特别是京津冀地区冬季大气污染。
通过模拟和分析，可以看出清洁取暖对改善室外空气质量有明显效果，生活源对室外PM2.5浓度的贡献下降了一半以上，但更重要的大幅度降低了该地区农村居民室内PM2.5浓度以及人群的总体暴露水平，说明政府干预很大程度提升了健康收益。
之后，国家继续推出了“北方清洁取暖行动”，计划在128个地级市（除了上述2+26地区之外），实现40%的清洁取暖替代。基于根据“2+26”实际进展建立的模型，可以看出在整个取暖区推动清洁取暖应当因地制宜，避免“一刀切”。具体说，根据2+26地区实际进展情况，主要应当考虑地形、经济条件和人口密度因素。强化相对发达和人口密集的平原地区的清洁取暖。这样的因地制宜方式既可以降低成本，也能提高环境和健康效益。
#4
禁止土法炼焦的健康效益
炼焦工业始终是工业排放中一个重要源。而土法炼焦是一种非常特殊的现象，老百姓自己建窑，用很原始的方式生产焦炭，排放极高，又没有任何控制措施。导致严重污染。对此，国家颁布了《煤炭法》，规定从1996年12月1日开始，禁止土焦生产。由于实施遇到的各种阻力，立法十几年后，土焦生产才彻底消失。
在这个研究中，我们追溯了土焦被禁的历史轨迹，利用遥感信息重建了82年以来土焦的时空分布，模拟了土焦生产污染物的排放以及它对健康的影响。对比分析显示，实施《煤炭法》之后，因土焦污染物导致肺癌的情况明显降低，人群的暴露风险大幅减少，健康情况有明显改善。同时证明，如果不实施煤炭法，健康危害将大大增加。同理，如果1996年底开始土焦能被彻底禁掉，会保护更多人的健康。可见，立法和执法对保护环境和健康都非常重要。
#5
室内空气污染与健康危害
在城市地区，室内空气污染来源于以下几个方面。（1）室外渗透：室内空气与室外空气是同步在升降的，当室外污染严重时，污染物会非常容易地渗透到室内来，即便是冬季门窗紧闭，也不可避免；（2）烹饪：即使使用天然气做饭，短时期内室内空气污染也会有明显增加。吸烟、焚香以及其他人为活动（如清扫和起居）同样会带来室内空气污染。在农村地区，使用固体燃料（煤、薪柴和秸秆）是室内空气污染的主要来源。固体燃料使用导致的室内污染远比其他活动严重。因此应大力推进清洁炊事和清洁取暖。
在农村以及城市地区，如何减少室内空气污染都是我们非常关注的问题。就健康而言，室内污染远比室外污染重要。在雾霾天气，出门戴口罩以及在家中配备空气净化器可以有效阻隔污染源对身体的危害。同时，相关数据显示生活源对空气污染的影响逐渐加大。生活源排放污染物，一部分进入室内空气，一部分进入室外空气；而其他源排放污染物则直接进入室外空气。因此，室内空气更多受到生活源的影响。而中国成年人在室内的平均时间大约是在86%左右，所以室内空气对健康影响更大。考虑到生活源和室内空气的关系，控制生活源对提高室内空气质量至关重要。清洁取暖行动非常及时，并应大力推进。除清洁取暖之外，我们也呼吁清洁做饭。政府在扶贫时以及在建设美丽农村时，应该更加关注如何改善室内空气质量，尤其是贫困家庭的燃料结构。
综上所述，可见导致空气污染程度下降的因素包括社会经济发展、立法与执法、减排措施等。通过对上述因素的分析，希望为政府控制污染减少排放的政策决策提供科学的依据。
报告整理人：李彩歌
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