CREST新文 | 厦门大学刘建政团队：中日韩跨境颗粒物污染源-汇关系研究——方法、既有认识与局限性

导 读

厦门大学刘建政研究团队在Critical Reviews in EnvironmentalScience and Technology（CREST，《环境科技评论》）期刊发表了题为“中日韩跨境颗粒物污染源-汇关系研究——方法、既有认识与局限性”（Source-receptor relationship of transboundary particulate matter pollution between China, South Korea and Japan: Approaches, current understanding and limitations; DOI:10.1080/10643389.2021.1964308; Published online: 24 Aug 2021）的综述论文。

近年来，包括中国、韩国和日本在内的东北亚国家一直遭受着严重的颗粒物污染，该地区高浓度的颗粒物（particulate matter, PM）污染及其对人类健康的不良影响引起了公众的广泛担忧。面对这一情况，相关学者针对东北亚跨境颗粒物污染源区（source area）及其贡献比例问题陆续展开了大量研究。然而，目前还未有针对东北亚地区颗粒物污染源-汇关系（Source-receptor relationship, SRR）的全面系统的回顾，公众和政策制定者普遍关心的一些重要问题没有得到回答：跨境颗粒物污染的排放源区是哪些区域？各个源区对汇区（receptor area）的相对贡献比例是多少？现有研究就来源区域及其对汇区的相对贡献比例是否已达成共识？现有研究结论的差异及其背后的原因是什么？上述问题答案的缺失使得目前无论是学界还是政府部门和公众对东北亚地区跨境颗粒物污染源-汇关系只有模糊和不完整的认识。这种模糊、不完整的认识，再加上该地区公众对自身健康日益增长的担忧，导致了东北亚国家之间的反复指责、外交纠纷及潜在的冲突。

针对上述问题，本文试图总结现有相关文献，以便全面、系统地了解中日韩跨境颗粒物污染的来源区域和相对贡献比例，旨在帮助中日韩三国从学界、民间到政府部门建立共识，并为未来建立更紧密的合作关系治理跨境空气污染做好准备。

图1 图文摘要（Graphic abstract）

主要内容

分析思路

为了全面系统地回顾现有东北亚跨境颗粒物污染源-汇关系研究，本文首先梳理了现有的跨境空气污染的源区识别方法及其贡献比例的估算方法，分析和总结各类方法的优劣及其在证据上的可信度，并识别出结论可信度较高的研究方法。如图2所示，金字塔的层次反映了不同空气污染源-汇关系研究方法的可信度及难度。越靠近金字塔尖，分析难度越大，但结果越可靠。然后，本文搜集了采用可信度最高的研究方法（欧拉大气化学传输模式）的文献，汇总了这些研究文献中关于颗粒物污染源区和贡献比例的研究结论，分析其特征和差异，并总结出现有东北亚跨境颗粒物污染源-汇关系研究所面临的挑战。

图2 五类跨境颗粒物污染源-汇关系的分析方法

主要结论

从现有的东北亚跨境颗粒物污染源-汇关系研究的结论来看，中国是韩国和日本跨境颗粒物污染的主要源区，其中中国华东、华北和东北是中国境内对日韩跨境颗粒物污染相对贡献最大的地区。但就东北亚各源区贡献了多少比例的跨境空气污染这一问题来说，各路学者莫衷一是，不同研究之间估算的比例差异极大。有意思的是，通常是那些研究短期（比如一个月或一个星期），或者使用过时的排放清单数据，抑或缺少国际合作的研究，会得出中国有更高的跨境颗粒物污染贡献比例的结论。

如果限定研究时段为一年或者多年，同时限定汇区为整个国家，那么现有的东北亚跨境颗粒物污染源-汇关系研究中估算的中国对韩国的颗粒物污染相对贡献比例在26%和56%之间，对日本颗粒物污染的相对贡献比例在13.6%和53.9%之间。

本文认为，相对贡献比例的差异可能是由以下五点原因造成的：一是分析时段不同导致输入的气象数据和排放清单数据存在差异；二是源区的相对贡献比例分析方法不同。即使使用同一分析方法也会因为污染物排放和污染物浓度之间存在的非线性关系产生估计上的差异；三是不同研究使用了不同的大气化学传输模式，而不同的模式对大气化学过程有不同的模型参数设置；四是不同研究对源区和汇区的定义存在差异；五是东北亚地区中日韩三国研究颗粒物污染的学者共同体社区碎片化。中日韩各国关于跨界颗粒物污染研究的学者群体之间少有合作，可能导致源区贡献比例的估算结果不一致，难以形成学术共识。

本文经过分析发现，现有东北亚跨境颗粒物污染源-汇关系研究面临着三方面的挑战。一是数据质量问题。目前的源-汇关系研究大多使用过时的排放清单数据，可能导致源区相对贡献估计的偏差。不仅如此，中日韩三国的颗粒物浓度监测数据都存在同一时间同一站点的PM₁₀浓度要小于PM_2.5浓度以及同一站点的颗粒物浓度连续数周重复读数的问题。这些数据质量问题无疑使得现有东北亚地区颗粒物污染源-汇关系研究结果的可信度存疑。二是源-汇关系分析的时空尺度有限。很多源-汇关系研究的范围仅限于较短的时间段，没有提供关于东北亚跨境空气污染的全年源-汇关系分析的完整信息。而且，在空间范围上没有把影响东北亚空气污染的中亚国家以及东南亚国家的空气污染排放考虑在内。三是环境责任分配的分析视角有限。目前的跨境空气污染研究仅从大气输送的角度来研究东北亚的跨境空气污染问题，并没有考虑到投资、生产、消费和贸易过程对空气污染转移的影响。因此，对环境责任分配的分析，真正要问的研究问题不是“有多少颗粒物污染从中国传输到韩国或日本？”而是“中日韩各国从东北亚跨境颗粒物污染排放中分别获取了多少利益？”

总结与展望

本文揭示了现有研究在中国对韩国和日本的跨境颗粒物污染贡献比例上的估算结果存在相当大的差异，且更高贡献比例的估算结果通常来自那些研究时段较短、使用过时排放清单数据或缺乏国际合作的研究。如果限定研究时段为一年或者多年，同时限定汇区为整个国家，那么现有的东北亚跨境颗粒物污染源-汇关系研究中估算的中国对韩国的颗粒物污染相对贡献比例在26%和56%之间，对日本颗粒物污染的相对贡献比例在13.6%和53.9%之间。论文同时指出现有研究面临数据质量、源-汇关系分析的时空尺度有限和环境责任分配的分析视角有限等问题，并在此基础上提出了未来东北亚地区跨境颗粒物污染源-汇关系研究新路径。

本文建议在未来有关东北亚地区跨境颗粒物污染源-汇关系的研究中，应当审视数据质量，解决大气化学传输模式中源-汇关系分析时空尺度有限的问题，并且在讨论环境责任分配问题时，将大气传输的自然科学视角与涉及投资、生产、消费和贸易的经济社会视角综合起来考虑。

作者简介

第一兼通讯作者简介：

刘建政，博士，厦门大学公共事务学院副教授，研究兴趣为环境与可持续发展、应急管理、土地资源管理、城市与区域规划、大数据和前沿信息技术在公共事务中的应用。

其他作者简介：

李嘉伟，博士，中国科学院大气物理所副研究员，主要从事大气环境数值模拟、区域污染传输、污染-气候相互作用、大气气溶胶理化过程参数化等方面的研究。

姚飞，博士，英国爱丁堡大学地球科学学院博士后，研究兴趣为空气质量卫星遥感、与能源系统有关的全球大气化学和气候变化。

|撰稿：厦门大学刘建政团队

|编排：曾镜羽

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