2013-2019我国污染控制使空气质量改善三成以上 | Cell Press论文速递

地球科学

Earth science

近日，南方科技大学陶澍院士课题组在Cell Press （细胞出版社）旗下环境科学旗舰刊One Earth上发表了一篇新研究，题为“PM_2.5 reductions in Chinese cities from 2013 to 2019 remain significant despite the inflating effects of meteorological conditions”，课题组利用一种新方法，结合简约模型和概率模型，定量评估了中国现阶段（2013-2019年）及未来（2020-2035年）PM_2.5浓度对控制政策的响应情况。

Cell Press细胞出版社微信公众号对该论文作者进行了解读，旨在与广大科研人员深入分享该研究成果以及一些未来的展望，点击“阅读原文”或识别下图二维码阅读英文原文。

▲长按图片识别二维码阅读原文

在中国，PM_2.5（大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物）是目前对健康危害最大的大气污染物。长期吸入含有高浓度PM_2.5的空气会诱发多种疾病，如肺癌、缺血性心脏病等。根据世界卫生组织的估算，中国的室外PM_2.5污染每年能造成超过一百万的过早死亡。为了应对PM_2.5污染，中国自2013年颁布《大气污染防治行动计划》（即“大气十条”）以来，相继采取了一系列强有力的控制措施，旨在通过削减PM_2.5及其前体污染物的排放量来提升空气质量。时至今日，相关措施取得了可观的成效，2013-2019年度观测到的全国PM_2.5年均浓度累计下降44%。

大气PM_2.5浓度主要受相关污染物排放和气象条件的共同影响，但后者在政策评估时经常被忽略。相关污染物的排放从本质上决定污染水平和长期趋势，而气象条件则表现为不同时间尺度上的波动。由于气象条件的影响，在评估减排效果时，直接比较两个时段的平均浓度可能导致结果存在偏差，并影响后续政策法规的制定和实施。比如，2013-2014冬季大面积长时期重污染事件，以及新冠疫情期间在交通等主要源排放大幅下降时出现的几次灰霾过程就是不利气象条件影响的典型例子。因此，如何定量区分排放贡献和气象条件干扰，是大气污染控制效果评估的重要科学命题。

针对上述问题，陶澍课题组提出了一种新的方法，基于35年历史（1980-2014年）排放和气象条件数据，分别模拟真实情况、固定排放和固定气象条件三种情景下的PM_2.5浓度，并利用三套模拟结果间的关系和差别构建了两套工具，即“根据排放估算平均气象条件下大气PM_2.5浓度的简约模型”和“描述不同时间尺度下气象条件对PM_2.5浓度影响的概率模型”。前者可用于在排除气象影响（或平均气象条件）的前提下评估减排与减污的关系，后者则表现了特定排放情景下气象条件导致的污染波动程度。一方面，具体气象参数对污染程度的影响有确切的机理，另一方面，多种气象参数的长期影响则表现出典型的波动特征。因此，这一概率模型可以与经典气象学和水文学中“若干年一遇”的概念类比。

课题组利用这一新的手段，结合简约模型和概率模型，定量评估了中国现阶段（2013-2019年）及未来（2020-2035年）PM_2.5浓度对控制政策的响应情况。相关成果于近日发表在Cell Press （细胞出版社）旗下环境科学旗舰刊One Earth上，钟奇瑞博士为论文第一作者，陶澍院士为通讯作者。研究结果表明，中国现阶段（2013-2019年）控制措施使全国二氧化硫（SO₂）和氮氧化物（NO_x）排放量分别下降了一半和三分之一左右（如图1）。在排除气象干扰的情况下，全国PM_2.5年均浓度下降34%，期间2013-2017年的降幅大大超出“大气十条”制定的目标（10%）。京津冀、长三角、珠三角等重点控制地区均超额实现PM_2.5控制目标，其中以污染较为严重的华北地区降幅最为显著。由于气象条件的影响，观测到的PM_2.5降幅（44%）要高于上述计算值，二者的差异主要源自起始年（2013年）冬季极端不利于扩散的气象条件（如低风速、高温、高湿度、低边界层高度等）。根据概率模型计算结果，2013年的不利扩散条件为20年一遇的极端现象。

我们的研究还发现，不同城市的控制力度呈现显著差异，其原因包括初始污染程度（起始年PM_2.5浓度）和社会经济条件等方面的差别。在构建了减排幅度和主要驱动因素关系的基础上，我们使用新模型预测了中国367个主要城市PM_2.5浓度的未来变化趋势。结果揭示，如果保持前阶段的控制力度和政策意愿，全国PM_2.5年均浓度将在2035年降至25μg/m³（世界卫生组织的IT-2空气污染标准），届时将有95%的城市达到35μg/m³（世界卫生组织的IT-1空气污染标准）的国家年均空气污染浓度限值之下。

图1  中国现阶段（2013-2019年）及未来（2020-2035年）PM_2.5年均浓度趋势及空间分布

研究结果综合表明，排除气象条件的影响，中国自实施“大气十条”以来采取的一系列污染控制措施成效显著，在2013-2019年度实现了全国PM_2.5污染34%的大幅度削减。如能坚持前期的控制力度，中国有望在2035年完成空气污染治理的既定目标。但随着污染控制的推进，排放削减的难度和成本也将会呈指数级上升。未来决策者需综合考虑污染控制收益和经济成本，制定客观、合理的污染控制措施。在控制效果评估，尤其是短期效果评估中，也应综合考虑气象条件的影响，提供精准的评估结果。

作者简介

钟奇瑞 

博士

环境地理学博士，2018年毕业于北京大学城市与环境学院，目前为荷兰全球火灾排放研究组（GFED）博士后。主要从事气溶胶相关的大气环境研究，重点关注人为活动和火灾相关的气溶胶过程，通过结合污染物排放清单、大气传输模式、卫星遥感观测等技术手段来定量气溶胶的气候和健康效应。近年来发表SCI论文33篇，其中以第一或通讯作者在Cell子刊、ES&T、ES&TL等期刊上发表论文6篇。

陶澍 

院士

中国科学院院士，南方科技大学环境与工程学院讲席教授，北京大学城市与环境学院博雅讲席教授。兼任国家生态环境咨询委委员，国家环境与健康专家咨询委员会委员、Environmental Science & Technology副主编等。主要从事微量有毒污染物排放、行为、归趋和效应等区域尺度环境过程的研究。目前研究重点包括全球污染物排放清单、污染物迁移和暴露模拟、农村生活源污染物生成和对室内外空气质量及健康的影响等。先后主持国家自然科学基金委重大项目、创新研究群体、国家杰出青年基金、重点项目、重大国际合作项目等。在国际学术期刊发表第一或通讯作者论文300余篇，Web of Science引用超过两万次，H指数81。

相关论文信息

论文原文刊载于CellPress细胞出版社旗下期刊One Earth上，点击“阅读原文”查看论文

▌论文标题：

PM_2.5 reductions in Chinese cities from 2013 to 2019 remain significant despite the inflating effects of meteorological conditions

▌论文网址：

https://www.cell.com/one-earth/fulltext/S2590-3322(21)00108-1

▌DOI：

https://doi.org/10.1016/j.oneear.2021.02.003

长按图片识别二维码阅读原文

推荐阅读

▲长按识别二维码关注细胞科学