城规学术 | 陈怡琳助理教授在Nature Communications发文为减污降碳协同治理提供了重要见解

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近日，北京大学城市设计与规划学院助理教授陈怡琳在国际著名学术期刊Nature Communications上发表了题为“Substantial differences in source contributions to carbon emissions and health damage necessitate balanced synergistic control plans in China”的研究文章。该研究采用了基于大气化学模式和伴随敏感性分析的空气污染健康损失评估方法，比较了中国主要人为排放源对碳排放和人群过早死亡的贡献，为减污降碳协同治理提供了重要见解。

-研究背景-

中国正面临应对气候变化和空气污染的双重挑战。尽管空气质量在过去三十年取得了显著改善，但每年依然有140万人的过早死亡可归因于室外空气污染，主要由大气细颗粒物（PM_2.5）暴露导致。双碳目标下，实现减污降碳协同治理是应对这一挑战的关键。然而，协同治理路径的优化依赖于针对健康损害和碳排放的源贡献信息，目前尚缺乏全面的源贡献评估且源分类、空间分辨率较粗。

-研究方法-

为解决这一问题，研究团队采用了基于区域空气质量模型CMAQ及其伴随敏感性分析工具CMAQ Adjoint的综合源归因分析方法，结合了GEMS高分辨大气污染物和CO₂排放清单，对中国CO₂排放和大气污染健康损害的人为源贡献进行了详细的定量分析。本研究的分析涵盖了能源生产、工业、交通、家庭活动（包括居民和商业）以及农业等关键部门，共53个部门及其燃料/过程组合。研究以大气PM_2.5暴露导致的人群过早死亡为健康损害评价终点，综合考虑了一次PM_2.5和二次PM_2.5主要前体物的排放贡献。

-研究结果-

研究结果显示，不同部门对健康损害和CO₂排放的贡献存在显著差异（图1）。能源生产和工业部门占CO₂排放的86%，主要来自燃煤锅炉排放。但较为严格的大气污染物排放控制手段有效降低了这些源的PM_2.5及其前体物排放和健康损坏贡献。相反地，生活部门仅占CO₂排放的4%，但其对过早死亡的贡献超过四分之一。同一部门中不同燃料/工业过程类型对CO₂排放和健康损害的贡献同样存在差异。例如，来自汽油车和柴油车的CO₂排放量相近，但柴油车的健康损害贡献高达汽油车的8倍。

图1

此外，研究基于36公里网格尺度的高分辨健康损害源贡献溯源，揭示了健康损害和CO₂排放的源贡献空间格局亦存在显著差异（图2）。位于人口密集的东部和中部地区以及四川盆地的排放源，其对健康损害的贡献显著高于CO₂排放。人口密度、大气扩散条件和排放源谱特征是影响空间异质性的关键因素。

图2

基于以上部门和空间差异，研究提出结合货币化的健康损害社会成本与CO₂排放导致的气候变化社会成本作为综合社会成本，以衡量减污降碳的协同收益（图3）。研究发现，考虑健康损害的社会成本将改变碳排放控制的优先策略。空间而言，人口稠密的中部地区减污降碳的协同收益更加突出。部门而言，包括钢铁、焦炭、制砖、水泥和石灰在内的能源密集型工业过程减排的协同收益较电厂脱碳更显著。

图3

北京大学城市规划与设计学院陈怡琳助理教授为论文第一作者和通讯作者，其他合作单位包括南方科技大学、佐治亚理工学院、马克斯·普朗克化学研究所和卡尔顿大学。该研究得到了国自然科学基金和国家科技部等项目的支持。

论文原文链接（点击阅读原文查看）：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-50327-8

作者简介

陈怡琳 助理教授

北京大学城市规划与设计学院

主要研究领域包括基于多源数据融合的温室气体和大气污染物排放清单构建、区域空气质量模式及敏感性分析工具应用、人群动态暴露和健康溯源研究。

编辑｜城规记者团

审核｜陈怡琳 邱玉叶

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