【低碳城市路线图研讨会精华No.8 】城市大气污染和二氧化碳协同减排

编者按:2018年6月11日,“绿色转型聚焦武汉” 低碳城市路线图国际研讨会在武汉举行。来自中日韩三国的百余名专家聚首武汉,就城市在绿色可持续发展中的地位和城市实现绿色低碳发展的路径进行了全方位的剖析。本网站将陆续编发此次研讨会的讨论精华,今天编发的是北京师范大学环境学院教授毛显强的发言。

 

碳减排和污染物减排之间的关联

 

二氧化碳和很多局地污染物,比如二氧化硫、氮氧化物、PM等同根同源,存在着协同控制的潜力。它们大多来自于化石燃料燃烧,因此在减碳的同时,有可能达到减局地污染的效果,反之亦然。但碳减排和污染物减排(或者说狭义的环境保护)之间的关联也存在着很多不确定性。举几个例子,比如地源热泵是一项低碳技术,但在很多城市的使用受到限制,因为它可能导致地下水污染;太阳能、风能也被公认为典型的低碳技术,但在组件制造以及运行过程中仍可能产生负面的环境影响;再比如共享单车在实现低碳交通的同时,由于管理不善也造成极大的资源浪费;垃圾焚烧是一项典型的固体废弃物减量措施,但其低碳性存疑;等等。因此,如何才能实现大气污染物和二氧化碳协同减排,是具有一定挑战性的问题。

 

协同控制应成为未来低碳城市的目标

 

“协同控制”一词的提出可追溯到本世纪初。在《中华人民共和国大气污染防治法》第二条明确提出:防治大气污染,应当对颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物、氨等大气污染物和温室气体实施协同控制。今年国务院组成部门的机构调整,把应对气候变化职能归并到生态环境部,为推进协同控制扫清了部门分割的体制机制障碍。

 

中国的城市普遍背负着高强度的生产功能,能耗、碳排放强度和污染排放都很高。所以我们追求的是既低碳又低污染的城市。以武汉市为例,最近五年各项污染物排放指标稳步下降,但像氮氧化物、pm2.5、pm10等指标尚未达到国家标准。所以以具有协同效应的方式和措施来实现局地大气污染物和温室气体同时减排应当成为未来低碳城市的目标。

 

如何评估协同控制效果

 

1)协同控制效应坐标系分析

 

横坐标代表二氧化碳减排效果,纵坐标代表大气污染物减排效果。如果某城市出现在第一象限,意味着该城市能够同时实现两大类污染物的协同减排;出现在第三象限,说明该城市中两种污染物都是增排状态。出现在第二、四象限意味着两类污染物一增一减,不具协同效应。

 

2)污染物减排量交叉弹性分析

 

通过两类污染物排放量变化率作比,可得出污染物减排量交叉弹性,判定二者协同控制效应效果。如果弹性大于等于0(排除两类污染物均为负值的情况),说明减排措施帮助城市碳和大气污染物减排取得协同控制效应;小于0(或两类污染物均为负值),则不存在协同控制效应。

 

3)减排效果归一化指标(APeQ)分析

 

是将多种污染物的减排效果按权重统一到同一量纲,综合评价城市对多种污染物的协同控制效果。

 

286个城市协同控制效果评估

 

我们基于中国高分辨率网格数据库(CHERED2.0)2007年和2012年两期数据,对中国部分城市碳减排和污染物减排的协同性进行评估。

 

我们分析了286个地级市二氧化碳和二氧化硫排放的相关性,发现城市的碳与硫排放存在一定的正相关关系。

二氧化碳与烟(粉)尘排放也具有正相关关系。

我们选取了113个环保重点城市的碳和二氧化硫减排情况,置于协同控制效应坐标系中。如图所示,武汉市减排措施得力,碳和二氧化硫出现了协同减排。表现最优的是上海市,协同减排效应遥遥领先。

同样的,武汉市二氧化碳和烟(粉)尘、二氧化碳和氮氧化物的协同控制情况均处于全国领先水平。

 

通过对这些城市碳和污染物协同控制效应进行分析可以看到,出现在一、三象限的城市很多,意味着有很多城市处于两种污染物,二氧化碳、硫、氮和尘均减排或增排的状态。出现在二、四象限,两种污染物呈现一增一减状态的城市相对较少。产生这样现象的原因有待我们进一步的剖析和研究。

 

通过比对113个城市的二氧化碳与大气污染协同减排交叉弹性分析结果可知,武汉市二氧化碳和二氧化硫、烟(粉)尘、氮氧化物的减排交叉弹性排名分别为第六、四和三位;利用城市二氧化碳和大气污染物减排效果归一化分析,分别基于空气污染物浓度、排污收费(环境税)标准、污染物损害成本进行测算得出,武汉市协同减排当量排名分别为第十、二、一位。

 

这一研究的主要结论总结如下:

1)城市群的碳与硫、与烟(粉)尘排放之间具有正相关关系;

2)工业源二氧化碳和大气污染物排放在总量上同时实现协同减排的城市数量较少;

3)基于工业部门排放总量评价,武汉市,长三角城市(群)等,是我国二氧化碳与大气污染物协同控制领先的城市(群);

4)大气污染传输通道城市在协同控制评价结果中较为落后。

 

实现协同控制的城市案例-乌鲁木齐

 

乌鲁木齐市虽处遥远的西北边疆,但产业部门齐全,同样面临着高碳和高污染问题。我们对乌鲁木齐市环保部门和发改部门分别出台的空气污染物与温室气体既有减排规划进行分析,确定减排目标,测算减排成本,得出乌鲁木齐市重点行业,包括电力、热力、钢铁、水泥、交通、建筑等部门各项减排措施的环境经济评估结果,总结出协同控制路径规划下碳和各污染物减排的技术措施选择以及减排量的行业贡献。

 

将协同控制路径规划与既有减排规划进行比较分析发现,协同控制规划的减排成本大大降低,而减排量没有受到任何影响。

从费用-效益角度来看,协同控制方案的内部收益率高达25%,既有减排规划只有8%,经济指标大大优化。

 

未来,我们将进一步开展城市案例研究,同时推进协同控制的理念、评估指标、评估方法融入城市和部门的低碳发展的考核指标体系。

 

 (摄影/Diego Montero  图文编辑/韩迪 )