北京市汽车发展对气候变化的影响及应对措施

2014-07-18于英汉岳冠华苗海尧

环境与可持续发展 2014年5期

关键词：氮氧化物机动车北京市

于英汉岳冠华苗海尧

(1.北京建筑大学环境与能源工程系，北京 100044;2.北京应对气候变化研究和人才培养基地，北京 100044)

引言

近年来中国大城市的机动车增长迅速，例如北京、成都、武汉机动车年增长率均在20%以上，机动车的快速增长导致城市交通严重拥堵和空气污染，有针对性的研究汽车发展对气候变化的影响极其相关的应对措施已经刻不容缓。

1 北京市机动车发展情况

1.1 北京市机动车发展趋势

汽车的排放已成为气候变化不可承受之重，北京机动车增长的速度太快了:保有量从2300 辆到100 万辆，用了48年;2003年8月突破200 万，用时6年6 个月;2007年5月突破300 万，用时3年9 个月;从300 万辆猛升至400 万辆，仅仅用时两年零7 个月。2009年净增量更是高达51.5 万辆，一年的净增量就几乎与香港的机动车保有总量相当，截止到2013年底，北京市机动车数量已经达到了惊人的543.7 万辆［1］，北京市近几年机动车数量发展情况如图1。

由图1 可以看出，北京市机动车数量在近几年中发展很快，特别是在2007－2010年间。从2010年12月起，北京市购买小汽车实行摇号，这项措施效果明显，减缓了机动车数量大幅增长的趋势。

1.2 北京市机动车分布规律

图1 北京市机动车发展趋势图

图2 城市中心区机动车拥有率对比

虽然2010年以来机动车增长数量放缓了，但北京市交通拥堵状况并不乐观。据统计，北京私人小汽车年均行驶里程为1.5 万公里，是伦敦的1.5 倍，东京的2倍多，也高于香港、洛杉矶等国际大都市。图2 中国内外主要城市中心区机动车拥有率对比分析表明，与世界城市“中心城区低，外围高”的机动车保有量分布态势相反，北京市机动车数量的80%以上集中在六环范围内［2］。据市交通委发布2013年北京市交通运行分析报告，2013年与2012年比较，全市出行总量增长了2.2%;工作日早高峰交通拥堵指数为5.0，同比增长了5.2%;晚高峰交通指数为6.0，同比增长了3.6%;工作日平均每天多堵25 分钟［3］。

机动车数量的增加和交通拥堵状况的加剧一方面导致了人们每日出行时间的增加，另一方面由于机动车在怠速状态下排放出更多的污染物，大量的机动车出行导致了城市空气环境和气候也发生了变化。

2 北京市机动车对气候和环境变化的影响

2.1 北京市汽车排放状况

汽车发动机在行驶过程中排放出大量尾气，这其中含有一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物及一些固体细微颗粒物。这些污染物不仅本身对人体产生不良健康影响，而且而且还导致了严重的雾霾天气，对城市气候变化也产生了非常明显的影响。

机动车行业是能源消耗大户，机动车消耗了全部70%以上的汽油、50%以上的柴油和几乎100%的煤油，成品油消耗总量达1095 万吨［4］。机动车排放出的温室气体数量是惊人的，北京市如果按汽车保有量为500 万辆计算，那么北京汽车年原油消耗将为1500 万吨(基于商用车、乘用车平均油耗为12L/100km，年行驶里程为15000km 的假定，与实际情况会有所出入)，汽车的温室气体排放，如果按230g/km(根据《环境标志产品技术要求轻型汽车》管理规范)来计算则北京市每年温室气体排放将达到1600 万吨。2009年北京市机动车CO 排放71.58 万吨，PM10排放0.38 万吨，VOCs(挥发性有机化合物)排放7.95 万吨［5］，中心市区内CO 和NOx 的年排放量分担率已经达到了76.8%和40.2%［6］。2009年北京交通运输业碳排放占城市碳排放总量的17%，能耗占城市总能耗的15%，均高于7%的全国平均水平［7］。

根据统计数据，北京市2012年的机动车氮氧化物排放量占本地区氮氧化物的比重达45%，分别高于周边省市的天津28.8 个和河北13.9 个百分点［8］。北京市2006－2009年的机动车氮氧化物排放量和其他领域氮氧化物排放量如图3 所示，从图中可以看出，北京市交通领域是氮氧化物的主要来源，2008年相比2007年，交通领域的氮氧化物排放明显减少，这是因为行2008年起。北京率先实行了国V 排放标准，小汽车的氮氧化物排放标准由0.15PPm 下降到了0.08ppm。

图3 北京市2006－2009年全市交通领域和其他领域氮氧化物排放量示意图

2.2 北京市汽车排放对气候变化影响

机动车在行驶过程中消耗大量燃油，这些燃油经过燃烧后变成二氧化碳等温室气体排放到城市环境中，成为中心城区温室气体的主要来源，另一方面也加重了城市的热岛效应，改变着城市气候。根据北京市汽柴油消费量(假定汽油碳氢比为8∶18，柴油碳氢比为7∶12，都完全燃烧的情况下)，我们可以计算得出北京市交通领域的温室气体排放量如表1。

表1 北京市交通领域二氧化碳排放情况

由表中我们可以看出，交通领域的二氧化碳排放量大约占全市二氧化碳排放总量的10%～11%左右，由于机动车排放一般都处于城市中心区域，与城市居民的距离更近。因此机动车对城市气候的影响贡献率要大于10%。

机动车尾气污染对雾霾天气的贡献也不可小视，截止到4月中旬，今年北京市已经出现了8 次重污染过程，重污染天数达到了23，这其中大排量汽车的影响更大。据近年来的相关统计，2.5 及以上排量的乘用车在汽车总销量中占比约为1.7%。2012年总共销售汽车1549.52 万辆，其中2.5L 以上排量共25.29 万辆［9］。虽然大排量车在乘用车的销售中占比并不大，但其造成的影响并不小，大排量汽车的耗油量普遍较高，即便是将所有2.5L 排量以上车型的百公里平均油耗以20L 计算，那么其排出污染物约为小排量(2.0L 以下)的2.5 倍左右，占所有汽车污染物排放的4.1%左右。像北京市这种一线国际大都市，由于经济较发达，加之汽车限购政策对居民购车倾向的影响(由于限购，换车成本加大，导致居民购车普遍选择合资、进口方式生产的中级、豪华车型)，大排量汽车所占比例较全国其他地区更高。因此有必要对大排量汽车实施更严重的限购限行措施。

表2 2010－1012年全国汽车销量

北京市空气污染类型也在发生着变化，从过去的煤烟型、扬尘污染转变为现在的以可吸入颗粒物为主的污染类型。特别是2008 左右，北京市为筹办奥运会，关闭了多家污染严重的工厂，改造了许多燃煤取暖锅炉，工业二氧化硫排放已经大幅减少。统计北京市近几年来的气象状况可以发现，颗粒物污染特别是以PM2.5为主的细颗粒物已经逐渐成为影响北京市空气环境的主要污染物之一。

根据最新消息，北京市环保局长陈添日前透露，北京市PM2.5源解析已通过了专家论证，机动车排放占本地排放总量的31.1%，所占比例最高，其次才是燃煤、工业生产和扬尘等过程。现在的PM2.5颗粒中70%都是由二次粒子产生的，例如汽车尾气排放出的氮氧化物和碳氢化合物在合适条件下就会转换成PM2.5颗粒物［10］。因此说汽车是城市PM2.5粒子产生的主要来源并不过分。

2.3 北京市机动车对城市环境影响

含铅汽油、润滑油的燃烧，汽车轮胎、刹车里衬的机械磨损等是公路两侧土壤和灰尘中重金属污染的重要来源［11］。这些机动车产生的颗粒物中含有Pb、Cd 等重金属，这些颗粒物通过干湿沉降沉积在道路两侧的土壤中，不但不易被自然净化，而且可通过食物链得以富集而对人体自然生态产生严重的潜在影响和危害。

3 北京市现行机动车管理政策对比分析

上海、北京是中国典型的人口超过500 万的特大城市。从20 世纪90年代开始，上海和北京的经济开始快速发展，与此同时机动车交通进入快速增长期(表1)。上海和北京的经济发展速度基本保持一致，但是在机动车的发展策略上做出了不同的选择。其主要经济社会指标见表1 所示［12－13］。

3.1 北京、上海两城市的城市空气质量对比

北京市和上海市2008－2011年全年的空气质量优良天数如图4 所示，可以看出虽然两座城市空气质量优良天数都在逐年增加，但上海市每一年的空气质量优良天数都要高于北京。

表3 上海、北京社会经济与交通设施对比(2012年数据)

图4 北京市和上海市2008－2011年间的空气质量优良天数对比图

上海由于较早的实施了机动车控制措施，因而机动车数量大大少于北京，由此造成的污染也比北京小。2000年和2011年北京市和上海市中心城区二氧化氮年日均值如图5 所示。由图中可以看出，在2000年时北京市中心城区的二氧化氮年日均值显著低于上海，但是十年之后，随着城市机动车数量的增加，北京市的二氧化氮浓度水平已经高于上海了。

图5 北京市和上海市中心城区二氧化氮年日均值对比图

3.2 上海现行机动车管理政策

上海在1994年机动车数量起步阶段实行了牌照拍卖制度，严格控制了机动车的增长速度。到2012年末，上海机动车数量仅为280 万辆，其中私人汽车212.8 万辆，年均增幅约为10%。而同期北京机动车数量已经超过500 万辆，年均增长18%。

上海在控制汽车数量增长的同时还大力建设轨道交通，从1996年开始修建轨道交通到2012年总和里程已达468 公里。而北京虽然1986年就开通了轨道交通，但直到筹备奥运会时才大规模建设轨道交通。这种选择的直接结果就是北京机动车数量远超上海成为全国第一，而上海的轨道交通超越了北京成为全国第一。

3.3 北京现行机动车管理政策

北京在机动车快速增长的起步阶段时没有采取限制措施，导致机动车飞速增长。为了缓解交通拥堵，从2006年开始北京市实施一系列的措施，其中包括大幅度降低公交费用、提高停车费用、实施机动车牌照摇号等。

3.3.1 大幅降低公共交通票价

2007年，北京市政府对公交价格进行了大幅度下调，以鼓励人们乘坐公共交通工具，减少私家车的使用。2007年1月起，北京实行地面公交全线1 元起步，同年10月7日轨交实行全线单一票价2 元，此项措施至今未变，北京的公交出行负担依然是全做最低的。但是由于轨道交通和地面公交系统建设的滞后，在此种情况下，通过降低公交的费用转移小汽车交通将会导致公共交通的严重拥堵。这种“以堵治堵”的做法导致北京的公共交通负荷明显高于同类城市。同时低票价需要大量的财政补贴来维持。据资料显示，北京2012年投入178 亿元补贴公共交通［14］，占同年财政收入的3.9%(2012年北京市财政收入4512 亿元)［15］。

3.3.2 提高停车费用

北京自2011年4月1日起调整非居住区停车场的收费标准。综合分析，一小时的停车费用由原来的5 元提高到10 元左右，提高后的收费标准与上海、广州现行的标准相当，说明北京原来的收费标准偏低。

3.3.3 实行牌照摇号政策

北京市于2010年12月23日开始实施机动车摇号政策，一年大概可减少新车50 万辆。相对于庞大的机动车基数来说可能微不足道，但“亡羊补牢，犹未迟也”，摇号政策限制了机动车的增长速度，为其他政策的实施提供了时间。

3.4 北京市现行政策分析

上海在机动车快速增长的起步阶段就在全国范围内率先实施了严格的牌照拍卖制度，控制了激动车的增长速度，为公共交通的建设争取了时间，避免了居民过度向小汽车出行转化。而北京由于未在机动车快速增长的起步阶段采取有效措施，导致中心城区的机动车达到超饱和状态，也导致了后续措施效果不明显和巨大的财政负担。

4 应对措施

4.1 制定和执行更加严格的排放标准

北京市从2013年2月1日起实施北京市第五阶段机动车排放地方标准，单车排放比现行国IV 标准降低了40%，符合“京Ⅴ”排放标准的车辆发放蓝色环保标志，这也是北京市从执行国I 标准开始，第五次率先在全国执行更加严格的机动车排放标准，在这方面，北京走在了上海前面，上海也将于2014年4月30日实施国V 标准。经实验，机动车尾气排放标准没提高一个档次，单车排放污染能减少30%～50%。与此同时，汽车的排放水平与燃油品质也有很大的关系，油品不好，再好的车也无法达标。国内即将全面实行的国V 标准与欧V 标准相当，相比国IV 标准，汽油中硫元素的含量从50ppm 下降到10ppm，还首次加入了对颗粒物的相关标准，其排放限值差别见表2。根据现有的机动车保有量和行驶水平测算，机动车排放标准从国IV 上升为国V，仅此一项每年氮氧化物和二氧化硫就可以减少排放约1630 吨和1260 吨。

表4 不同排放标准之间排放限值的差别

为配合实施第五阶段排放标准，北京市场2012年就已经开始销售符合第五阶段标准的车用汽柴油。最近政府提出京津冀将实行统一的排放标准，将会大大缓解周边地区机动车排放对北京气候变化的影响。

欧洲计划于2014年开始实行更为严格的欧VI 标准，主要针对柴油车，将其氮氧化物排放量从目前水平上减少68%。北京市在机动车排放领域目前走在了全国前列，下一步应该继续向欧洲看齐，尽早研究制定适合北京实际情况的更加严格的新车准入标准，有效控制机动车排放污染物。

4.2 制定更加的限行和限购措施，严格限制机动车数量

从2014年起，每年24 万个的小汽车摇号指标将缩水近4 成，配置机动车指标变为15 万辆。2013年10月29日，北京市政府公布了《北京市2013－2017年机动车排放污染控制工作方案》重点任务分解中明确，到2017年全市机动车保有量控制在600 万以内。

4.3 在限行限购的同时加大公共交通网络的建设

北京市在缓解交通拥堵、方便市民出行这项重要的民生工程建设取得了重大的进步。北京市的轨道交通近年来发展迅猛，目前16 条线路中的13 条都是2000年之后兴建的，从2007年至今，北京轨道交通里程从114公里增长到442 公里，平均每年新开通60 公里地铁。截止到2012年末，北京市轨道交通运营里程达到442公里，位列上海之后居全国第二名，预计2015年北京轨道交通线网运行总里程将超越上海达到660 公里，那时北京的交通状况将得到进一步改善［16］。

4.4 制定其他治理机动车污染的法律法规

北京市计划从2015年起择机收取道路拥堵费，以改善中心城区的交通和环境状况。北京市发展改革委和市环保局还将牵头制定一系列提高机动车使用成本的经济政策，如研究制定燃油排污费、阶梯油价等合理确定成品油价格的相关政策。2015年所有黄标车将被淘汰。截至2017年，北京市将累计淘汰老旧机动车100 万辆。为配合2014年北京市实施的新一轮限行限购政策，车辆违反禁行、限行规定将面临罚款又扣分的处罚。外埠号牌机动车办理进京证的要求也进一步缩进，需要办理进京证的范围从五环内扩大到六环内，取消了长期进京证，首次办理通行证的有效期变为7 天，减少外来车辆对北京市内环境的影响。