基于源排放清單的區域大氣污染物和碳排放特征研究

李林耀，丁婧，劉心浩，洪坤鈺

（1.寧夏環境科學研究院（有限責任公司）；2.寧夏回族自治區生態環境監測中心，銀川 750011）

自國家實施“雙碳”戰略以來，減污降碳成為大氣環境污染防治的新目標。國內學者對不同區域大氣污染特征[1]開展了研究，不同程度地闡述了區域或部分城市大氣污染時空變化特征。有學者從不同層面開展了區域減污降碳協同[2]方面的探索，提出了減污降碳的方法。寧夏回族自治區位于我國西北地區，已有大氣污染研究主要集中在細顆粒物和臭氧傳輸影響、污染成因分析[3-4]等方面，碳排放研究主要為碳達峰預測與研判[5]，區域內減污降碳協同方面的研究尚未深入開展。本研究基于大氣污染源排放清單，通過計算CO2排放量，梳理了寧夏各市主要大氣污染物和碳排放特征，耦合分析了常規大氣污染物和碳排放的重點領域。

1 研究區概況

寧夏回族自治區地處西北內陸，位于黃河中上游黃土高原與內蒙古高原的過渡地帶，地勢南高北低，呈階梯狀下降。全區整體位于季風區西緣，氣候屬于典型的溫帶大陸性氣候。全年日照充足，蒸發強烈，南北降水極不均衡。全區環境空氣質量總體良好，近年來以臭氧和細顆粒物（PM2.5）為代表的復合型污染逐漸凸顯，碳排放強度高于全國平均水平。

2 區域大氣污染物和碳排放特征

2.1 各地主要污染物和碳排放貢獻

按照區域貢獻分析，寧夏各市主要大氣污染物和CO2排放占比分布如圖1 所示。對寧夏氮氧化物（NOx）排放貢獻最大的是銀川市，貢獻占比達28%左右，貢獻第二的是石嘴山市，貢獻占比約為24%，貢獻排名第三的是吳忠市，貢獻占比為16%左右。銀川市、石嘴山市及吳忠市三者對寧夏NOx總體排放的貢獻占比高達69%，是全區NOx排放的重點區域。對寧夏揮發性有機物（VOCs）排放貢獻最大的區域為寧東能源化工基地（簡稱寧東基地），貢獻占比約為25%，其次為銀川市，貢獻占比約為22%，石嘴山市和吳忠市貢獻占比分別為18%和19%左右，銀川市、石嘴山市、吳忠市和寧東基地VOCs 排放量占寧夏總排放量的比重超過85%。對寧夏PM2.5排放貢獻最高的區域為吳忠市，貢獻占比約為24%，其次為銀川市，占比為21%左右，此外，石嘴山市和中衛市排放貢獻占比分別約為16%和18%，銀川市、石嘴山市、吳忠市和中衛市PM2.5排放量占全區總排放量的80%以上。對于CO2而言，寧東基地和銀川市排放貢獻分居第一位和第二位，貢獻占比分別為31%和26%左右，石嘴山市和吳忠市排放貢獻占比均為16%左右。總體來看，銀川市、石嘴山市、吳忠市和寧東基地CO2排放量占全區的比重為88%左右，是寧夏高碳排放集中區域。

圖1 各市主要大氣污染物和CO2 排放占比分布

2.2 各地主要污染物和碳排放強度

根據各地主要大氣污染物及CO2排放量，通過獲取各市2018 年國土面積及地區生產總值（GDP）數據，分別計算各市單位面積污染物排放量及單位GDP 污染物排放量，同時分別計算各市單位面積CO2排放量及單位GDP 碳排放量。由于官方統計口徑將寧東基地相關數據均包含在銀川市，因此將寧東基地與銀川市合并后進行分析。

寧夏單位國土面積的污染物和碳排放強度整體呈由北向南逐漸降低的態勢，即銀川市、石嘴山市和吳忠市排放強度較高，固原市和中衛市排放強度較低。其中，單位面積NOx排放強度最高的城市為石嘴山市和銀川市，排放強度分別為6.57 t/km2和6.36 t/km2，是寧夏其他三個城市排放強度平均值的5～6 倍。單位面積VOCs 排放強度最高的城市為銀川市，達5.36 t/km2，其次為石嘴山市和吳忠市，分別為3.50 t/km2和0.91 t/km2。單位面積PM2.5排放強度最高的為銀川市和石嘴山市，分別為2.89 t/km2和2.82 t/km2，排名第三的為吳忠市，排放強度為1.03 t/km2，固原市和中衛市均低于1.0 t/km2。單位面積碳排放強度最高的為銀川市（1.22 萬t/km2），其次為石嘴山市（0.59 萬t/km2），排名第三的為吳忠市（0.14 萬t/km2），銀川市、石嘴山市和吳忠市排放強度遠高于固原市和中衛市。2018年，寧夏各市單位國土面積的主要污染物和碳排放強度如圖2 所示。

圖2 寧夏各市單位國土面積污染物和CO2 排放強度變化趨勢

除了NOx和PM2.5外，寧夏單位GDP 的其他指標（VOCs 和CO2）排放強度呈較為明顯的北高南低態勢。其中，單位GDP 的NOx排放強度最高的城市為石嘴山市，達56.43 t/億元，其次為吳忠市和固原市，均為44 t/億元左右，最低的為銀川市（29.66 t/億元）。從單位GDP 的NOx排放強度來看，最高的石嘴山市是最低的銀川市的1.9 倍。單位GDP 的VOCs 排放強度最高的為吳忠市（36.08 t/億元），其次為石嘴山市和銀川市，分別為30.10 t/億元 和25.03 t/億元，固原市和中衛市均為20 t/億元左右。單位GDP 的PM2.5排放強度最高的為吳忠市和中衛市，分別為40.91 t/億元和40.33 t/億元，排名第三的為固原市（33.23 t/億元），石嘴山市和銀川市處于較低水平。寧夏單位GDP 碳排放強度呈較為顯著的兩極分化態勢，銀川市、石嘴山市和吳忠市碳排放強度介于5.05～5.74 t/億元，均明顯高于全國平均水平，固原市和中衛市則分別為2.44 t/億元和3.51 t/億元。2018年，寧夏各市單位GDP 的主要污染物和碳排放強度如圖3 所示。

圖3 寧夏各市單位GDP 的主要污染物和碳排放強度變化趨勢

2.3 主要行業常規污染物和碳排放耦合特征

通過各行業排污占全區總量的比例來分析，移動源和電力供熱兩個行業排放的NOx分別占寧夏排放總量的32.65%和27.82%，水泥熟料排放占比為7.52%，石墨碳素、制藥及鐵合金等行業排放占比均介于3%～5%。煉焦和現代煤化工的VOCs 貢獻比例合計為18.17%，移動源貢獻占比為8%左右，石化化工和制藥行業總體貢獻占比約為10%。PM2.5排放最高的為電力供熱行業，貢獻占比為13.25%，石墨碳素貢獻占比為10.96%，水泥熟料和電解鋁貢獻占比分別為7.55%和5.10%。CO2排放貢獻最高的為現代煤化工和石化化工，二者貢獻占比分別為20.83%和17.94%，鋼鐵冶煉、電解鋁及煉焦等行業貢獻占比均為10%左右，鐵合金和電力供熱貢獻占比分別為8.82%和6.56%，水泥熟料貢獻占比為5.89%。重點行業主要污染物及CO2排放的貢獻比例矩陣圖如圖4 所示。

圖4 重點行業主要污染物及CO2 排放貢獻比例矩陣圖

研究表明，寧夏減污降碳重點分布在電力供熱、現代煤化工、煉焦、石化化工和水泥熟料等行業。現代煤化工和煉焦兩個行業貢獻最為顯著，二者合計貢獻了全區18.17%的VOCs 和30.92%的CO2，是常規大氣污染物和碳排放耦合程度最高、減污降碳潛力最大的行業。此外，石化化工貢獻了11%的VOCs、17.94%的CO2以及接近5%的NOx，是多污染物協同控制和降低碳排放強度的重點領域，電力供熱貢獻了27.82%的NOx、13.25%的PM2.5及6.56%的CO2，也是寧夏常規污染物和碳排放耦合程度較高的行業。

3 結論

從區域維度來看，寧夏大氣污染物和CO2高排放區域主要集中在銀川市、石嘴山市、吳忠市和寧東基地。從行業維度來看，寧夏大氣污染物和碳排放重點分布在電力供熱、現代煤化工、煉焦、石化化工和水泥熟料等行業，這也是減污降碳潛力最大的領域。