沈陽(yáng)大氣污染物與二氧化碳協(xié)同減排效應(yīng)分析

【摘要】 大氣污染物和溫室氣體具有“同根、同源、同過(guò)程”的特征，大氣污染物控制措施與溫室氣體減排有一定的協(xié)同效應(yīng)。實(shí)現(xiàn)空氣污染物與二氧化碳協(xié)同減排，對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰以及進(jìn)一步提升空氣環(huán)境質(zhì)量的目標(biāo)具有重要意義。文章系統(tǒng)分析了沈陽(yáng)市2016-2019年間大氣污染物治理工作的總體成效，并利用“拉網(wǎng)式”與“分類式”的方法量化分析了不同部門間以及不同減排措施間的協(xié)同效應(yīng)的差異，并進(jìn)一步提出了沈陽(yáng)市開展大氣污染物與溫室氣體協(xié)同減排的工作建議。

【關(guān)鍵詞】 協(xié)同;大氣污染物;二氧化碳;沈陽(yáng)

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.04.022

Analysis on the Co-benefits of Air Pollution and Carbon Dioxide Emissions Reduction in Shenyang

WEN Na

（Shenyang Environmental Monitoring Centre，Shenyang 110015，China）

Abstract： Air pollutants and greenhouse gases have the characteristics of "same root，same source，and same process"，and air pollutant control measures and greenhouse gas emission reduction have certain co-benefiteffects. Achieving the coordinated reduction of air pollutants and carbon dioxide is of great significance to Chinese goal of achieving carbon peaks and further improving air environmental quality. The article systematically analyzed the overall effectiveness of the air pollutant emission reduction work in Shenyang from 2016 to 2019，and used the "Drawing net" and "Classification" methods to quantitatively analyze the co-benefits effect of air pollution and Carbon Dioxide Emissions Reductionbetween different departments and between different measures，and further proposed suggestions for the collaborative reduction of air pollutants and greenhouse gases in Shenyang City.

Key words： co-benefits;air pollutions;Carbon Dioxide;Shenyang

近年來(lái)隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，資源環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾日漸突出。于此同時(shí)，能源消費(fèi)需求強(qiáng)勁攀升，二氧化碳排放量急劇上升，中國(guó)已成為世界上溫室氣體主要排放國(guó)之一。我國(guó)的二氧化碳排放在2003年和2006年先后超過(guò)歐盟和美國(guó)，已成為全球最大的二氧化碳排放國(guó)。我國(guó)將于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。這一新達(dá)峰目標(biāo)與碳中和愿景的提出深刻體現(xiàn)了中國(guó)將應(yīng)對(duì)氣候變化的目標(biāo)與自身現(xiàn)代化的目標(biāo)高度融合，體現(xiàn)了中國(guó)作為負(fù)責(zé)任大國(guó)的擔(dān)當(dāng)。但考慮到中國(guó)目前以煤為主的能源結(jié)構(gòu)和龐大的工業(yè)制造業(yè)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)這一新的戰(zhàn)略目標(biāo)需要付出艱巨努力，能源結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式必須進(jìn)行深刻變革。

為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，利用好大氣污染物治理和溫室氣體減排的協(xié)同效應(yīng)，結(jié)合地方政府的空氣質(zhì)量提升工作，發(fā)揮大氣污染控制措施的碳減排協(xié)同效益是中國(guó)在現(xiàn)階段開展碳減排的重要手段。要把新的應(yīng)對(duì)氣候變化戰(zhàn)略目標(biāo)轉(zhuǎn)化成切實(shí)行動(dòng)，推進(jìn)綠色低碳發(fā)展，推進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和應(yīng)對(duì)氣候變化協(xié)同增效。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2000年3月在美國(guó)華盛頓召開了“關(guān)于減輕溫室氣體排放政策的附帶效益與成本問(wèn)題的研討會(huì)”。2001年政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）發(fā)布的第三次評(píng)估報(bào)告正式提出“協(xié)同效應(yīng)”。此后，有越來(lái)越多的科學(xué)研究證實(shí)，不論是起源、大氣過(guò)程還是對(duì)人類及環(huán)境的影響效果，在一定情況下，傳統(tǒng)的大氣污染物和溫室氣體有著密切的、相互作用的關(guān)系。一項(xiàng)150年來(lái)的觀測(cè)結(jié)果和研究結(jié)果表明，大氣中導(dǎo)致變暖的溫室氣體中13%-90%是由某種氣溶膠組成的，而這些氣溶膠都來(lái)自于大氣污染物排放。

近年來(lái)，我國(guó)針對(duì)大氣污染控制與溫室減排協(xié)同效益的研究已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。毛顯強(qiáng)等[1]對(duì)中國(guó)火電和鋼鐵行業(yè)的二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳協(xié)同減排的評(píng)估方法和環(huán)境經(jīng)濟(jì)路徑進(jìn)行了研究，著重于不同技術(shù)減排措施的對(duì)比和成本效益分析。Aunan等[2]對(duì)山西太原的協(xié)同研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)積極實(shí)施清潔能源戰(zhàn)略及提高能源效率、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、推進(jìn)綠色交通等協(xié)同控制，每年可削減100～600 萬(wàn)噸SO2排放，同時(shí)實(shí)現(xiàn)300億人民幣的收益。田春秀等[3]對(duì)西氣東輸工程開展的環(huán)境協(xié)同研究表明，在2003-2020年期間，西氣東輸工程將減排約312 萬(wàn)噸SO2，同時(shí)將減排3475 萬(wàn)噸CO2。由此可見，大氣污染物控制與碳減排的協(xié)同效益潛力巨大。

2 沈陽(yáng)市大氣污染物與二氧化碳排放現(xiàn)狀

2.1 二氧化碳排放情況

2016-2019年沈陽(yáng)市碳排放總量分別為6158.5、6000.4、5580.5、5431 萬(wàn)噸，呈逐年下降趨勢(shì)。2016-2019年沈陽(yáng)市單位GDP二氧化碳排放量分別為1.115 噸/萬(wàn)元、1.037 噸/萬(wàn)元、0.915和0.839 噸/萬(wàn)元。2016-2019年全市單位GDP二氧化碳排放降低率分別為4.65%、5.86%、6.02%、2.81%，超額完成累計(jì)進(jìn)度目標(biāo)。

2.2 大氣污染物排放情況

2016-2019年，沈陽(yáng)市主要大氣污染物SO2的排放量呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)，各年度SO2的排放總量分別為87260、75741、67560和63219 噸，其中來(lái)自電力部門的SO2排放量分別為9362、8118、4685和4299 噸，來(lái)自其他行業(yè)的SO2排放量分別為77898、67623、62874和58931 噸。

2016-2019年，沈陽(yáng)市主要大氣污染物NOX的排放量也呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)，各年度NOX的排放總量分別為7.9、6.6、6.0和5.4 萬(wàn)噸，其中來(lái)自電力部門的NOX排放量分別為0.9、0.8、0.5和0.4 噸，來(lái)自其他行業(yè)的NOX排放量分別為3.1、2.0、1.6和1.0 噸，來(lái)自機(jī)動(dòng)車的NOX排放量分別為4.0、3.9、3.9和3.9 萬(wàn)噸。

3 計(jì)算方法

3.1 研究思路

基于廣泛開展文獻(xiàn)綜述、資料收集、政策歸納和專家訪談等方法，梳理總結(jié)沈陽(yáng)市各部門主要采用的大氣污染物與碳排放減排措施或技術(shù)，并按照污染物減排的“工程減排”“結(jié)構(gòu)減排”“技術(shù)減排”進(jìn)行分歸類[4]。沈陽(yáng)市各部門主要采用的大氣污染物與碳排放減排措施或技術(shù)歸納為表1。其中：電力、工業(yè)生產(chǎn)和交通部門的減排既涵蓋側(cè)重于源頭控制的結(jié)構(gòu)減排，也包括側(cè)重于末端治理的工程減排。本研究進(jìn)行量化的主要是結(jié)構(gòu)減排和工程減排兩種措施。

依據(jù)《主要污染物總量減排核算細(xì)則》（以下簡(jiǎn)稱“細(xì)則”），結(jié)合《污染減排的協(xié)同效應(yīng)評(píng)價(jià)》開發(fā)的協(xié)同效應(yīng)評(píng)價(jià)方法對(duì)每一項(xiàng)污染物減排措施通過(guò)對(duì)SO2、NOX的減排量來(lái)定量計(jì)算其相應(yīng)CO2的減排量?！皡f(xié)同效應(yīng)系數(shù)”是定量評(píng)價(jià)某時(shí)期內(nèi)某區(qū)域?qū)嵤┪廴緶p排措施同時(shí)對(duì)減緩CO2排放的貢獻(xiàn)的一項(xiàng)指標(biāo)，可以用于表示區(qū)域?qū)嵤┪廴疚餃p排措施時(shí)，減排單位局地污染物的同時(shí)減少的CO2減排量。

3.2 計(jì)算方法

根據(jù)行業(yè)特征和減排核算的基礎(chǔ)條件差異。按照電力、工業(yè)生產(chǎn)和交通部門3部分進(jìn)行核算地區(qū)減排總量。即：

[R=R電+R工+R交] （1）

3.2.1 SO2減排協(xié)同效應(yīng)計(jì)算方法

[R=R電工+R電結(jié)] （2）

根據(jù)“細(xì)則”，工程減排措施減排量是現(xiàn)役燃煤機(jī)組脫硫工程新增削減量、工業(yè)燃煤鍋（窯）爐煙氣脫硫工程新增削減量，以及清潔燃料部分或全部替代原有燃煤（油）設(shè)施而新增的削減量之和。工程措施產(chǎn)生的SO2削減量按照上報(bào)生態(tài)環(huán)境部的污染物減排量核算表計(jì)，不同的煙氣治理措施對(duì)CO2產(chǎn)生量的影響會(huì)有所不同，使用碳酸鈣（CaCO3）和氨水（NH4OH）分別作為脫硫添加劑的脫硫項(xiàng)目，每實(shí)現(xiàn)1 噸SO2削減量時(shí)分別產(chǎn)生CO20.6875 噸和-0.0156 噸[4]。

結(jié)構(gòu)減排措施減排量是關(guān)停小煤電機(jī)組新增削減量、小機(jī)組與大機(jī)組電量交易新增削減量、關(guān)停有燒結(jié)機(jī)的小鋼鐵新增削減量、同步關(guān)停涉水行業(yè)燃煤鍋爐新增削減量以及關(guān)停其他落后產(chǎn)能新增削減量之和。結(jié)構(gòu)減排措施產(chǎn)生的SO2削減量按照上報(bào)生態(tài)環(huán)境部的污染物減排量核算表計(jì)，不同的結(jié)構(gòu)減排措施對(duì)CO2產(chǎn)生量的影響會(huì)有所不同。

以關(guān)停小火電機(jī)組為例，結(jié)構(gòu)措施CO2減排效果的核算公式為：

[ECO2=M×C×（44/12×0.8）×100] （3）

式中：M為機(jī)組關(guān)停前燃料煤消耗量;C為煤炭平均碳份;44/12：為CO2和C質(zhì)量比;0.8為煤炭中碳份轉(zhuǎn)化為CO2的比例系數(shù)。

3.2.2 NOX減排協(xié)同效應(yīng)計(jì)算方法

NOX總量減排核算同樣根據(jù)行業(yè)特征和減排核算的基礎(chǔ)條件差異，分電力、工業(yè)生產(chǎn)和交通3部分進(jìn)行核算。

治理工程N(yùn)OX削減量包含新建機(jī)組同步建成的脫硝設(shè)施，包括新建、改建治理工程N(yùn)OX，削減量和實(shí)施煤改氣工程的NOX削減量2部分。以電力行業(yè)為例，新建、改建治理工程主要包括新建或改建脫硝設(shè)施、進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造、既新建改建脫硝設(shè)施又進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造。工程措施產(chǎn)生的NOX削減量按照上報(bào)生態(tài)環(huán)境部的污染物減排量核算表計(jì)，CO2排放的削減量可以表示為：

[R電工治-CO2=i=1nMi×εi-CO2] （4）

式中：[R電工治-CO2]為核算期新建、改建治理工程CO2削減量，t;[Mi]為核算期第i臺(tái)機(jī)組實(shí)施治理工程后的煤炭消耗量，萬(wàn)t;[εi-CO2]為核算期第i臺(tái)機(jī)組實(shí)施治理工程后的CO2減排系數(shù)。

結(jié)構(gòu)調(diào)整減排量是包括永久關(guān)閉生產(chǎn)線、淘汰落后產(chǎn)能項(xiàng)目等。以電力部門為例，結(jié)構(gòu)減排主要為關(guān)停小煤電機(jī)組新增削減量、小機(jī)組與大機(jī)組電量交易新增削減量。

交通部門基于《道路機(jī)動(dòng)車大氣污染物排放清單編制技術(shù)指南（試行）》和《城市機(jī)動(dòng)車排放空氣污染測(cè)算方法》（HJ/T 180-2005），結(jié)合文獻(xiàn)、調(diào)研結(jié)果及沈陽(yáng)實(shí)際情況，計(jì)算機(jī)動(dòng)車污染物的排放量。

[EP=A×EF×（1-η）] （5）

式中：[EP]代表污染物或溫室氣體p的排放量;A為污染排放相關(guān)的活動(dòng)水平;EF為污染物或溫室氣體p排放因子;η為污染物或溫室氣體p經(jīng)過(guò)控制措施后的去除效率。

機(jī)動(dòng)車類型及其年均行駛里程按照《道路機(jī)動(dòng)車大氣污染物排放清單編制技術(shù)指南》的推薦數(shù)值進(jìn)行測(cè)算。機(jī)動(dòng)車排放因子采用吳丹等相關(guān)研究成果[5]。根據(jù)文獻(xiàn)[6]電動(dòng)公交車百公里電耗為120 kWh/100 km，電動(dòng)出租車百公里電耗16 km/100 km。公交車百公里油耗為28.5 L/100 km，重型貨車百公里油耗為31.8 L/100 km，柴油的密度采用0.835 kg/L;出租車百公里油耗為7.25 L/100 km，汽油的密度采用0.725 kg/L。CO2的排放系數(shù)采用《2006年IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南》的缺省值和熱值得到柴油的排放系數(shù)為3.16 kg-CO2/kg柴油，汽油的排放系數(shù)為3.04 kg-CO2/kg汽油。

4 結(jié)論與對(duì)策建議

4.1 結(jié)論

1）協(xié)同減排部門貢獻(xiàn)分析

2016-2019年期間，沈陽(yáng)市實(shí)施總量減排措施，可以削減SO24.1 萬(wàn)噸，削減NOX2.6 萬(wàn)噸SO2與CO2的協(xié)同減排系數(shù)為136.3。NOX與CO2的協(xié)同減排系數(shù)為209.5。

各行業(yè)的減排量來(lái)看，電力部門SO2減排量為2.1 萬(wàn)噸，占SO2減排總量的55.0%，;其次為工業(yè)生產(chǎn)部門，為1.9 萬(wàn)噸，部門間SO2與CO2的協(xié)同減排效應(yīng)如下圖3（a）所示。

同時(shí)，電力部門的NOX減排量為2.4 萬(wàn)噸，工業(yè)生產(chǎn)部門 的NOX減排量為0.2 萬(wàn)噸。交通部門通過(guò)采取淘汰黃標(biāo)車及老舊車輛、更換新能源公交車和更換新能源出租車，可以減排NOX1.3 萬(wàn)噸，NOX與CO2的協(xié)同減排系數(shù)為41.6。部門間NOX與CO2的協(xié)同減排效應(yīng)如下圖3（b）所示。

2）協(xié)同減排措施貢獻(xiàn)分析

沈陽(yáng)市2016-2019年間，SO2結(jié)構(gòu)減排措施的協(xié)同效應(yīng)系數(shù)在城市總體層面要高于工程減排措施。由于采取結(jié)構(gòu)減排措施，沈陽(yáng)能夠減排SO22.1萬(wàn)噸，協(xié)同效應(yīng)系數(shù)為200.1;由于采取工程減排措施，沈陽(yáng)市能夠減排SO22.8萬(wàn)噸，協(xié)同效應(yīng)系數(shù)為106.0。

可以看到，通過(guò)抑制能源需求、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、降低化石能源消耗等途徑或方式能大幅削減主要大氣污染物的排放，具有較強(qiáng)的正向協(xié)同效應(yīng);側(cè)重于燃料結(jié)構(gòu)的調(diào)整的大氣污染治理措施能夠產(chǎn)生正向的協(xié)同減排效應(yīng)，但側(cè)重于末端治理的措施或技術(shù)協(xié)同效應(yīng)不顯著、甚至為負(fù)?？傮w而言，沈陽(yáng)市2016-2019年大氣污染物治理對(duì)控制溫室氣體排放具有顯著的促進(jìn)作用。

但也應(yīng)該看到的是，沈陽(yáng)市仍未從根本上改變長(zhǎng)期以來(lái)粗放式發(fā)展積累形成的“偏重”產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和“偏煤”能源結(jié)構(gòu)，能源消費(fèi)總量和燃煤消費(fèi)量仍逐年增長(zhǎng)，這給大氣環(huán)境和氣候變化帶來(lái)雙重壓力。未來(lái)，沈陽(yáng)市應(yīng)堅(jiān)持以深化結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)為核心，加大對(duì)燃煤消費(fèi)量的控制力度，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)大氣質(zhì)量的持續(xù)改善和溫室氣體排放強(qiáng)度的大幅下降。

4.2 對(duì)策建議

1）研究并制定和實(shí)施氣候與環(huán)境友好的協(xié)同控制策略，協(xié)同控制溫室氣體與大氣污染物排放。積極推進(jìn)沈陽(yáng)市開展空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)和碳達(dá)峰“雙達(dá)”行動(dòng)，有序開展行業(yè)“碳達(dá)峰”行動(dòng)。

2）構(gòu)建沈陽(yáng)協(xié)同減排地方標(biāo)準(zhǔn)體系。根據(jù)沈陽(yáng)市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和地方特色，在能源、工業(yè)、機(jī)動(dòng)車和生活服務(wù)等方面建立健全地方標(biāo)準(zhǔn)，逐步構(gòu)建、完善沈陽(yáng)“大氣污染物與溫室氣體協(xié)同減排”地方標(biāo)準(zhǔn)體系，充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)的引領(lǐng)和倒逼作用，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)和大氣污染治理。

3）推進(jìn)區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控。推動(dòng)建立統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一監(jiān)測(cè)、統(tǒng)一監(jiān)管、統(tǒng)一預(yù)警、統(tǒng)一防治、統(tǒng)一考核的區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控長(zhǎng)效機(jī)制，制定區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控實(shí)施方案。

4）加快結(jié)構(gòu)調(diào)整與產(chǎn)業(yè)升級(jí)。促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展向創(chuàng)新發(fā)展和綠色發(fā)展雙輪驅(qū)動(dòng)模式轉(zhuǎn)變，能源資源利用向高效、綠色方式轉(zhuǎn)型。對(duì)重點(diǎn)控制區(qū)域?qū)嵤┊a(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入，限制高污染高消耗企業(yè)進(jìn)入，對(duì)高污染高能耗企業(yè)實(shí)施退出機(jī)制。大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，著力推進(jìn)節(jié)能、環(huán)保、低碳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

5）積極做好排污權(quán)市場(chǎng)與碳排放權(quán)交易體系之間的協(xié)調(diào)。充分發(fā)揮作為固定污染源管理核心制度的排污許可證制度在大氣污染物與溫室氣體的協(xié)同監(jiān)管中的作用。

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【作者簡(jiǎn)介】

溫娜（1979-），女，工程師，碩士，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)與管理。