文献阅读 | 京津冀地区清洁住宅燃烧政策对环境和健康的影响
题目
Impacts of the clean residential combustion policies on environment and health in the Beijing–Tianjin–Hebei area
作者
Meng Xu，Shaohui Zhang, Yang Xie*
期刊
Journal of Cleaner Production
时间
2023年1月
一作
单位
School of Management, Wuhan Institute of Technology, Wuhan, 430205, China
链接
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.135560
摘要
居民燃煤是京津冀地区大气污染物的重要来源之一，对大气污染的贡献以及对人体健康的不利影响不容忽视。本研究选取京津冀地区居民部门煤转清洁能源政策作为研究对象，聚焦于未来中短期(至2030年)时间尺度，重点关注以下几个问题：
1. 居民部门能源转型的空气污染治理效果空间分布如何？
2. 居民部门煤转清洁能源政策的实施对人群健康的影响？
3. 不同区域的效益成本有何区别？
通过深度耦合北京大学LEEEP团队自主开发的IMED人群健康模型和IIASA开发的空气污染物排放模型(GAINS)，定量分析煤转清洁能源政策的环境改善效果，通过重点考察空气污染物排放、空气质量、人群健康和经济影响等方面以刻画政策实施带来的综合效益，为制定未来污染物控制政策提供决策参考，同时也为我国其他省市提供相应的研究范式和政策参考。
引言
煤炭在我国能源结构中扮演着重要的角色，目前仍主导着我国的能源消耗。近几十年来，随着我国经济的快速发展，城市化进程的加快，大量化石燃料燃烧加剧了我国空气质量的恶化，对人体健康造成了严重的危害，受到公众的广泛关注。燃煤是大气污染的主要来源，包括燃煤电厂(电站锅炉)、工业生产及供热(工业锅炉)和居民生活消费(采暖季供热及炊事，各种炉灶)。为了改善空气质量，政府采取了一系列严格的措施来降低重点行业(燃煤电厂、水泥厂、钢铁厂等)等重点源大气污染物排放。随着控制措施及净化系统的不断完善，大气污染物排放已经得到实质性的降低。但是重点区域及城市空气质量超标情况依然普遍.
京津冀地区居民燃煤(小锅炉、家庭取暖、餐饮等用煤)在燃煤源中排放贡献不同忽视，其燃烧设备主要为各式各样的小锅炉及煤炉，难以有效地对其燃烧装置进行控制和改进，同时居民燃煤存在低效、不完全燃烧的特点，燃烧过程污染控制难度大，进而导致大量的大气污染物(PM、SO2、NOx等有害物质等)排入大气环境，从而影响周边环境质量和人体健康。
因此，近年来，为缓解空气污染问题，京津冀地区对区域居民部门推出了许多政策与行动，其中加速转变居民部门能源消费方式为主要措施之一。在此背景下，本研究将以京津冀地区为例，识别居民部门能源转型对环境、健康和经济的综合影响，分析未来时空分布特征，为京津冀居民燃煤污染控制与管理提供决策参考。
研究方法
本研究主要关注京津冀地区居民部门煤转清洁能源政策，评估居民部门能源转型对空气污染物排放、空气质量、人群健康和经济的影响。为此，本研究通过深度耦合北京大学LEEEP团队自主开发的IMED人群健康模型和IIASA开发的空气污染物排放模型(GAINS)，识别京津冀地区居民部门煤转清洁能源政策的综合影响。本研究中定义了两种模拟情景：基准情景和政策情景。基准情景假设京津冀地区未实施居民燃煤转换政策；政策情景的核心内容是假设京津冀地区自2018年来依据政府规划对居民部门实施煤转气和煤转电措施。框架如图1所示。
Fig. 1. Research framework.
结果与讨论
（1）未来空气污染物排放变化趋势
不同情景均可以实现京津冀地区空气污染物的大幅减排。在基准情景中，随着未来GDP和能源消耗持续增长，2030年京津冀地区的NOx、SO2和PM2.5排放量较2015年分别减少53%、40%和36% (河北地区减排量最高，分别达57%、44%和37%)，这表明当前空气污染控制政策对污染物的防控仍然有效。在政策情景下，北京、天津和河北地区的2030年NOx排放量相较于基准情景将分别减少13.2 kt (8.1%)、5.2 kt (2.7%)和31.3 kt (3.1%)；PM2.5排放量相较于基准情景将分别减少39.7 kt (51.8%)、7.5 kt (7.7%)和149.8 kt (25.2%)；SO2排放量相较于基准情景将分别减少49.1 kt (47.2%)、9.1 kt (4.5%)和157.1 kt (21.2%)，其中河北减排量占京津冀地区总减排量72.7左右%。由此看来，居民部门对京津冀地区SO2减排更有效。
Fig. 2. Emissions and reductions of main air pollutants under different scenarios. (Bars refer to the left Y-Axis while circles refer to the right Y-Axis. Circles represent emissions reduction rate in the Policy scenarios compared with Baseline scenarios)
（2）未来空气质量浓度变化趋势
不同情景下，PM2.5浓度均呈下降趋势，实施居民部门煤转清洁能源政策将加速提升京津冀地区空气质量。在基准情景下，2030年北京、天津和河北地区的PM2.5浓度较2015年均分别减少37%、29%和29%。与基准情景相比，政策情景下北京、天津和河北地区的2030年PM2.5浓度将分别下降9.8 ug/m3(19.9%)、3.1 ug/m3(6.4%)和5.0 ug/m3(10.7%)，北京由于略清洁的能源结构和相对先进的技术结构，PM2.5浓度降低较为为明显，但仍显著超过全球空气质量指导值(5 ug/m3)，这表明到2030年，PM2.5污染问题仍会引起人们的健康损失。
Fig. 3. PM2.5 concentrations and the reduction rate in the BTH region. (Bars refer to the left Y-axis, indicating the PM2.5 concentration in each scenario. Circles refer to the right Y-axis, indicating the reduction rate of each year.)
（3）居民部门煤转清洁能源的健康影响
居民部门煤改清洁能源政策将显著减少与PM2.5暴露相关的致病例数，三个地区的人群健康水平得到了明显改善。在基准情景下，2030年北京、天津和河北地区的致病例数较2015年将分别减少39%、28%和32%。这意味着空气污染控制政策仍有很大的健康正效应。在政策情景中，2030年京津冀地区与基准情景相比将总计避免53万例(15.2%)致病数，其中，北京、天津和河北将分别下降17万(24.6%)、3万(7.9%)和33万(13.7%)。由于人口众多，污染严重，河北获得了最多的避免致病例数，其次是北京和天津。
对医疗支出而言，在基准情景下，2030年北京、天津和河北地区的医疗支出较2015年分别减少39%、28%和32%。在政策情景中，2030年京津冀地区与基准情景相比将总计减少1.37千万 (15.3%)美元医疗支出，其中，北京、天津和河北将分别减少4.4百万(25%)、77万(8.0%)和8.5百万(13.7%)美元医疗支出。与北京和河北相比，天津的医疗支出降低幅度较小。
居民部门煤改清洁能源政策将避免与PM2.5暴露相关的过早死亡。在基准情景下，2030年北京、天津和河北地区的过早死亡人数较2015年分别减少13%、7%和11%。在政策情景中，2030年京津冀地区与基准情景相比将总计避免1.4万例(7.4%)过早死亡，其中，北京、天津和河北将分别下降4420(12%)例、743(3.8%)例和8471(7%)例。河北减少的过早死亡数最大，其次是北京和天津。
在基准情景下，虽然京津冀地区过早死亡人数未来将降低，但随着GDP的增长，人群统计生命价值将升高。在基准情景下，2030年北京、天津和河北地区的统计生命价值较2015年分别增加15%、51%和79%。居民部门煤改清洁能源政策将减少与PM2.5暴露相关的统计生命价值。在政策情景中，2030年京津冀地区与基准情景相比将总计减少242亿 (7%)美元医疗支出，其中，北京、天津和河北将分别减少95亿(12%)、22亿(4%)和125亿(7%)美元医疗支出。与北京和河北相比，天津的统计生命价值降低幅度较小。
Fig. 4. Health and economic effects under different scenarios. (Bars refer to the left Y-Axis while scatters refer to the right Y-Axis. Triangles represent the health expenditures and VSL. Circles represent economic reduction rate in the Policy scenarios compared with Baseline scenarios.
居民部门煤改清洁能源政策将显著降低与PM2.5暴露相关的工作时间损失。在基准情景下，2030年京津冀地区的人均工作时间损失较2015年将减少33%。在政策情景中，2030年京津冀地区与基准情景相比的人均工作时间损失将减少15%，其中，北京、天津和河北将分别下降1.84 (25%)小时、0.59 (8%)小时和0.94 (14%)小时。
Table 1 Work loss time
（4）居民部门煤转清洁能源的效益成本
通过对比不同情景下统计生命价值与GAINS空气污染控制模型估算的排放控制成本开展效益成本分析。2030年，北京、天津和河北效益成本比将分别达到111.9、53.9和49.8。实施居民燃煤转换政策将对北京产生更大的效益。相比之下，河北省受高污染和人口老龄化影响，效益成本比相对较小。
Fig. 5. Co-benefit analysis of ΔVSL, ΔCost and the ΔVSL/ΔCost ratio in BTH. (Bars refer to the left Y-axis while triangles and circles refer to the right Y-axis. Circles represent the ΔCost between Baseline and Policy. Triangles represent ΔVSL/ΔCost ratio.)
结论
本研究通过深度耦合IMED|HEL健康影响评估模型和GAINS空气污染控制模型提供了一个综合分析框架，以评估京津冀地区居民部门煤转清洁能源政策的整体影响。本研究量化了基准情景和政策情景下对空气污染物排放、空气质量、人群健康和经济的影响，分析了政策的效益成本，以期为制定更合理的污染物控制政策提供决策参考。
研究表明，京津冀当前力度的空气污染控制措施难以达到空气质量标准。从区域来看，在居民部门煤转清洁能源政策实施后，河北地区的污染物排放绝对减少量最大。北京地区的比例降幅最大，这与该地区的能源结构相吻合。然而，该政策的实施还不足以使空气质量达到标准值，需要做出进一步努力。
研究还发现，居民部门煤转清洁能源政策具有明显的健康正效应。河北地区医疗支出最高，同时其绝对削减幅度最大。与医疗支出的下降趋势相反，各地区在不同情景下的统计生命价值均呈上升趋势，但政策情景下的统计生命价值低于基准情景。综合考虑经济效益和成本，居民部门能源系统转型对北京更有利，而对河北效益成本比较低。
这些结果显示，尽管居民部门煤转清洁能源政策可以有很好的空气污染控制效果和健康效益，但未来仍应重视在各地区和部门之间的协调与合作，以协助实现空气质量目标。此外，考虑到不同的效益成本比和区域财政状况，需要有必要的财政激励措施。
作者简介：
谢杨
北京航空航天大学经济管理学院副教授，硕士生导师。北京大学医学博士、东京工业大学管理科学与工程专业博士，日本国立环境研究所环境经济研究室博士后。研究方向为碳减排协同效益分析、气候变化应对和空气污染健康影响以及社会可持续发展。主持国家自然科学基金青年基金、国家自然科学基金重点项目子课题，北航“青年拔尖人才支持计划项目”，北航“卓越百人计划”，作为科研骨干参与科技部重点研发项目“应对全球变化的可持续性转型模式研究”。在环境健康领域Environmental Science & Technology、Environment International, Environmental Research Letters、Lancet、 Lancet Public Health、Environmental Health Perspectives等环境健康领域顶级期刊发表40余篇，ESI前1%高被引论文累计4篇。《柳叶刀健康与气候变化倒计时2020：中国报告》执笔，《全球疾病负担》作者。
编辑：徐萌、潘羽杰
排版：潘羽杰
点击“阅读原文”浏览小组主页