甘青新地區大氣環境未來風險預測及應對

通訊作者：王占朝(1974—)，男，河北人，副研究員，主要研究方向為戰略環境影響評價，E-mail：wangzc@acee.org.cn

甘青新地區大氣環境未來風險預測及應對

任景明1，李天威1，李彥武2，王占朝1，李小敏2

(1.環境保護部環境工程評估中心， 北京100012； 2.中國環境科學研究院， 北京100012)

摘要：未來5～10年，甘青新地區能源消費結構依然以煤炭為主，大氣環境將面臨三大風險：一是SO2和NOx污染風險加劇；二是工業園區布局引發的大氣污染風險加劇；三是復合型大氣污染的風險加劇。蘭州市和烏魯木齊市-昌吉市-五家渠地區產業布局主要是煤電煤化工、石油化工、氯堿化工、有色金屬冶煉等重污染行業，加速城市大氣污染從煤煙型轉向復合型轉變。為確保甘青新地區大氣環境質量，必須以利用環境容量為導向，優化空間布局，以提高環境績效為約束，深化節能減排，以促進優化發展為原則，科學合理布局煤電產業。

關鍵詞：甘青新地區；大氣；環境；風險

作者簡介：任景明(1961—)，男，安徽人，研究員，博士，致力于從戰略層面提升我國環境保護政策有效性研究，E-mail：renjm@acee.org.cn

中圖分類號：X823

DOI: 10.14068/j.ceia.2015.04.008

近10年來，甘青新地區主要城市空氣質量逐年改善，但煙煤型大氣污染特征仍較明顯。10年間甘青新各城市SO2年均濃度變化基本呈下降趨勢，NO2濃度超標局限在烏魯木齊、金昌、蘭州等城市。首要污染物是可吸入顆粒物PM10。2010年西北三省區38個主要城市中有15個城市PM10年均濃度超過空氣質量舊標準二級標準。依據相關環境狀況公報、統計年鑒及本文研究預測結果，隨著甘青新重點產業的不斷發展，未來大氣環境將面臨三大風險。

1二氧化硫和氮氧化物污染風險加劇

未來5～10年，甘青新地區能源消費結構依然以煤炭為主，預計2015年能源消耗總量將比2010年增長41%，甘肅省新增SO2排放量26.4萬t、NOx排放量33.7萬t、煙塵排放量14.4萬t；青海省新增SO2排放量4.4萬t、NOx排放量5.9萬t、煙塵排放量3.5萬t；新疆自治區新增SO2排放量38.2萬t、NOx排放量59.4萬t、煙塵排放量18.7萬t。至2020年，基于2010年現狀，甘肅省將新增SO2排放量32.7萬t、NOx排放量41.1萬t、煙塵排放量18.4萬t；青海省將新增SO2排放量9.4萬t、NOx排放量13.6萬t、煙塵排放量6.6萬t；新疆自治區將新增SO2排放量49.1萬t、NOx排放量75.9萬t、煙塵排放量24.2萬t。

空氣質量預測結果表明，2015年NO2年均濃度總體上呈大面積片狀增加，局部點狀減小態勢。SO2年均濃度凈增加地區分布在天山北坡中部、西部和隴東地區，凈增加量達到10～20 μg/m3。NO2年均濃度凈增加地區主要分布在天山北坡經濟帶、河西走廊地帶、隴東，其中伊犁凈增量40 μg/m3以上，武威增量超過10 μg/m3以上，與平慶交界地帶凈增量40 μg/m3以上。

在城市尺度上，未來10年，烏魯木齊、蘭州、金昌SO2環境空氣質量將有一定程度改善，其他城市也將有所降低，超標城市局限在烏魯木齊、昌吉和伊犁。預計2015年SO2濃度超標城市有昌吉和烏魯木齊，超標3.3%、7%，2020年SO2濃度超標城市有昌吉、伊犁和烏魯木齊，分別超標13.7%、11%和9.3%。

目前SO2污染相對較輕的昌吉、石河子、伊寧、酒泉和慶陽地區在2015、2020年火電裝機容量將達到4 000萬～7 000萬kW，導致SO2年均濃度大幅升高，其中昌吉、伊寧未來將出現超標，石河子、酒泉和慶陽SO2年均濃度均接近飽和，占標率升至約90%。

2015年NO2濃度預測超標城市有蘭州、平涼、昌吉、哈密、伊犁、石河子和烏魯木齊，蘭州市NO2超標17.9%，其他城市超標30%以上。2020年NO2預測超標城市包括蘭州、平涼、昌吉、哈密、伊犁、石河子和烏魯木齊，其中，蘭州市超標18.3%，其他城市超標53%～96%、NO2超標污染加劇。

高耗能產業發展迅猛是導致區域環境空氣質量下降的重要原因。“十二五”時期甘青新地區規劃電解鋁產能的總耗電量約1 374億kW·h，在考慮利用風電、太陽能的情況下，仍需約2 500萬kW火電裝機。按火電行業“十二五”時期先進排放績效水平測算，電解鋁產業的火電需求將使新增SO2、NOx排放量分別達到28.8萬t、26.3萬t。2015年區域SO2年均濃度出現三大凈增區、NOx高濃度區進一步擴大。

2工業園區布局引發的大氣污染風險加劇

目前，西北三省(區)空間布局型的大氣污染風險與人群健康風險主要來自于工業化、城市化發展與國土空間利用上的矛盾與沖突。

一是重化工業園沿城市郊區蔓延、與城市交織狀布局，呈現工業園區“圍城”態勢。烏魯木齊市、昌吉市、五家渠市同處天山北麓、準噶爾盆地南緣，地域相連，烏魯木齊-昌吉地區東南西三面環山，北面為沖積平原，呈現喇叭形狀，烏魯木齊市位于“喇叭”的最底部，五家渠市則位于“喇叭”的開口處。冬季靜風頻率高達30%以上, 最高達38%～39%；冬季接地逆溫出現頻率32%，低空逆溫出現頻率高達97%，接地逆溫、低空逆溫強度均超過0.01℃/m。冬季逆溫層厚，不利于空氣的水平、垂直運動，大氣污染物不易擴散、稀釋，環境容量和自凈能力十分有限。該地區現布局10個國家級、省級工業園區，其中8個園區發展煤電煤化工、石油化工、氯堿化工、有色金屬冶煉等重污染行業，大型工業園區基本毗鄰烏魯木齊市布局，如圖1所示。這些主導產業的特征污染物具有有毒有害的特性，對人群健康產生長期累積性影響。按目前工業園區布局和主導產業發展定位，區域大氣污染將從煤煙型轉向復合型，人群健康風險加劇。

圖1　烏魯木齊-昌吉工業園區與城市關系 Fig.1　Distribution of Urumqi-Jichang industrial zone and the city

西寧市處青藏高原河湟谷地南北兩山對峙之間，地勢西北高、東南低，東西狹長。四面環山的地形導致西寧容易出現輻射逆溫與地形逆溫，出現頻率高達85%，逆溫層最厚可達約200 m，污染物垂向和橫向擴散能力極為有限。目前，西寧市共有7個工業園區，其中3個毗鄰市區，污染物極易在山谷隧道效應下輸送至西寧市，兩者相對位置關系如圖2所示。

圖2　西寧市工業園區與城市相對位置關系 Fig.2　Relative position of Xining industrial zone and the city

二是工業園區與城市交錯布局。奎屯(含農七師及天北新區)、獨山子與烏蘇三地位于天山北坡經濟帶西段，區位優勢明顯，被譽為新疆經濟發展的“金三角”，在天山北坡經濟帶總體規劃中定位為區域中心城市。行政管轄使“金三角”地區的經濟版圖割裂，缺乏協調一致的發展規劃。在半徑不到20 km的范圍內，布局總面積147 km2的奎屯-獨山子經濟技術開發區、獨山子石化工業園、烏蘇化工園三個國家級石化工業園區，呈現化工園區與城市建成區交錯布局的狀況，如圖3所示。

圖3　奎屯-獨山子-烏蘇地區工業園區分布 Fig.3　Distribution of Kuitun-Dushanzi-Wusu industrial zone

大規模發展石化園區與“金三角”區域中心城市的發展定位存在沖突。石化產業的VOCs以及光氣、氯氣、硝基苯、苯胺等有毒有害氣體排放對人群健康影響突出，并可能影響人口集聚和城市發展。該地區亟待對石化產業布局進行統一整合，合理布局，避免與城市化發展及人群健康產生沖突[1]。

三是新疆生產建設兵團將大量重化產業密集布局于石河子、五家渠市等重點地區。“十二五”期間，石河子市將工業園區由目前的65 km2擴大至120 km2，占轄區面積1/4以上，重點發展紡織、氯堿化工、煤化工、電解鋁、多晶硅等產業。按照工業發展規模測算，SO2、NOx排放量可分別達15.4萬t和14.5萬t，超過城市大氣環境承載力。五家渠市面臨類似局面，“十二五”期間在740 km2轄區范圍內布局76.3 km2的工業園區，重點發展火電、煤化工、電解鋁等重化產業。新疆生產建設兵團的稅收政策在一定程度上加大該地城市化和工業化協調發展難度，要在建制市轄區范圍內收稅的限制和增加財政稅收的利益驅動下，大量重化產業將密集布局于有限的建制市轄區范圍；建制市轄區是集聚人口、實現城鎮化的主要載體，重化產業項目大批密集布局不僅嚴重影響城市大氣環境質量，還將對人群健康帶來較大風險。

3復合型大氣污染風險加劇

根據大氣環境監測和模式模擬預測，甘青新重點地區的臭氧濃度在環境空氣質量標準以下，但2015年、2020年大規模發展重化工、煤電、水泥等產業后，將導致NOx和VOCs排放量激增，再加上城市化機動車增加帶來的NOx和VOCs排放增加，可能導致該地區光化學污染風險加劇。

石化產業大氣污染是蘭州市面臨的突出環境問題。蘭州市工業結構以能源、石油化工、有色冶金等原材料工業為主，重工業占比近80%。蘭州市區現狀環境空氣污染較重。其中，石化行業排放的大量VOCs有機物將導致臭氧、細顆粒物濃度增加，使得城市產生灰霾等復合型大氣污染幾率增加[2]。

蘭州市大氣飄塵中含有美國環保局列出優先控制的全部16種多環芳烴。采暖期TSP中，PAHs總濃度和BaP濃度最大值分別可達994.17、54.54 ng/m3；四季TSP中，PAHs平均濃度分別為41.86、15.01、49.29、507.92 ng/m3，BaP季節平均濃度分別為2.34、1.09、3.37、30.04 ng/m3，超過新環境空氣質量標準中1 ng/m3(年均值)限值，城市人群健康受到極大威脅。

烏魯木齊市-昌吉市-五家渠地區主要發展煤電煤化工、石油化工、氯堿化工、有色金屬冶煉等重污染行業，其特征污染物將對人群健康產生長期累積性影響。奎屯-獨山子-烏蘇工業園區大規模發展石化園區，石化產業的VOCs及光氣、氯氣、硝基苯、苯胺等有毒有害氣體對人群健康影響突出，并可能影響人口集聚和城市發展。按目前的主導產業發展定位，區域大氣污染將從煤煙型轉向復合型，人群健康風險加劇。

4應對風險的相關對策建議

甘青新地區必須大力削減現有大氣污染物排放量，嚴格控制排放新增量，促進排放績效持續提高，使現有污染較重的城市實現空氣質量顯著改善，為西部地區社會經濟騰飛創造良好的空氣環境。

一是要以利用環境容量為導向，優化空間布局，拓展潛在容量。重點產業布局應向具有剩余環境容量的區域發展和落地，現有大氣污染城市除了加強大氣污染治理，淘汰落后產能外，可以將轄區內的某些產能向省區內轉移，充分利用西北三省區豐富的國土資源和廣闊的土地利用空間，科學合理地拓展潛在大氣環境容量，新建工業園區應遠離原有城市區域，在工業園區與城市之間設置有效的緩沖區[3]。

二是要以提高環境績效為約束，深化節能減排，有節制地發展高耗能產業。要改變經濟增長方式，由“三高一低”粗放型向“兩低一高”集約型轉變，大力降低單位GDP化石能源的消耗[4]。限制或淘汰高污染、高排放產業，全方位控制大氣污染源，減少大氣污染物排放，努力減緩大氣污染物排放總量增長的速度，力爭“增產減污”。

三是要以促進優化發展為原則，發揮空間優勢，科學合理布局煤電產業。西北三省區“十二五”規劃中火電呈現規模相對較大、布局相對集中的發展態勢。甘青新地區煤炭資源豐富，煤電產業擔當著國家西電東送的戰略使命。集中布置火電，能有效降低電網的投入，但過度集中的火電布局會造成區域環境空氣質量的明顯下降。甘青新地區必須堅持優化發展煤電的方針，在推進建設大型煤電基地，進行煤電一體化開發時充分發揮西北地區的空間優勢，合理分散布局大型煤電基地，避免煤電布局過度集中。

參考文獻(References)：

[1]德敏,張瑞. 環境規制對中國全要素能源效率的影響——基于省際面板數據的實證檢驗[J]. 經濟科學, 2012(4): 49-65.

[2]尤濟紅, 高志剛. 政府環境規制對能源效率影響的實證研究——以新疆為例[J].資源科學, 2013, 35(6):1211-1219.

[3]羅春祥,黃家敏. 基于多目標決策理論的化工園區布局研究[J].安全與環境學報, 2012, 12(6): 156-160.

[4]王兵,張技輝,張華. 環境約束下中國省際全要素能源效率實證研究[J]. 經濟評論, 2011(4): 31-43.

Prediction of Atmospheric Environmental Risks in

Gansu-Qinghai-Xinjiang Regions and Solutions

REN Jing-ming1, LI Tian-wei1, LI Yan-wu2, WANG Zhan-chao1, LI Xiao-min2

(1. Appraisal Center for Environment and Engineering, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100012, China；

2.Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China)

Abstract:In the next five to ten years, Gansu-Qinghai-Xinjiang energy consumption will still be dominated by coal. The atmospheric environment there will face three major risks: first, the increasing amount of SO2 and NOx; second, pollution caused by more industrial parks; third, the risk of mixed air pollution. Industries in Lanzhou-Urumqi-Changji-Wujiaqu regions are mainly coal chemical, petrochemical, chlor-alkali chemicals, non-ferrous metal smelting and other heavy polluting industries, making the pollution type increasingly dominated by mixed pollutants rather than the coal. To ensure the good air quality in the Gansu-Qinghai-Xinjiagn regions, we must optimize the spatial distribution on the basis of environmental carrying capacity, deepen energy conservation and emission reduction by evaluating environmental performances, and scientifically design the coal power industry layout.

Key words: Gansu-Qinghai-Xinjiang area; atmosphere; environment; risk