美国颗粒物污染防治政策对中国的启示

汪旭颖 燕 丽 贺晋瑜 刘乃瑞

(环境保护部环境规划院，北京 100012)

如何有效控制颗粒物排放、推动空气质量显著改善是我国亟待突破的环境问题从政策管理的角度出发，对美国的颗粒物污染治理历程进行回顾与总结，从中吸取经验和教训，有利于为我国颗粒物污染控制政策的研究与制定提供帮助，促进我国颗粒物污染防治体系的建立和完善。

1 治理历程与成效

上世纪40年代至70年代期间，美国西部城市洛杉矶数度发生光化学烟雾事件，对公众健康和生活造成极恶劣影响，引起了美国当局对大气污染治理的高度重视。1971年，联邦政府对颗粒物污染的治理工作正式启动，颗粒物首次作为指标之一被纳入《国家环境空气质量标准》(1971 NAAQS)的主要污染物控制体系。20 世纪70年代至80年代期间，美国的颗粒物控制政策尚未根据粒径大小进行细化，主要以总悬浮颗粒物(TSP)为控制指标，对电厂燃煤机组和工业燃煤设施进行严格的环境管制。70年代期间，由于未考虑效益成本问题，环境管制政策过于苛刻、治理成本过高，导致相关政策并未得到有效落实;自80年代开始，美国联邦政府要求在颁布相关法规前须进行效益成本评估，以保障法规实施可取得有利的社会效益。1997年美国环保署(EPA)重新修订《国家环境空气质量》(1997 NAAQS)，新增细颗粒物(PM2.5)控制指标，颗粒物控制重点逐渐转向细颗粒物，颗粒物污染防治力度也自此全面加强。20世纪90年代末至今，美国联邦政府先后出台了清洁空气能见度条例、清洁空气州际条例、以及机动车和其他移动源的相关清洁空气法体系下游条例，对电厂锅炉、相关工业设施以及机动车等移动源的颗粒物及其前体物排放进行了严格控制，控制方式主要包括技术改造和总量控制。

在采取环境管制措施削减污染物排放的同时，美国也十分注重能源结构调整对污染物减排的优化作用。1990年至2011年二十余年间，美国的煤炭消费得到了显著遏制，人均煤炭年消费量从277 千克标准煤降低到了230 千克标准煤，下降幅度达17%左右;煤炭在能源消费结构中的比重由26.1%降低到了23.6%，天然气的使用比重则由27.3%增长至30.3%［1］;作为颗粒物的重要排放源之一，电厂燃料中的煤炭使用也得到了有效控制，煤炭使用比例从2000年的20.7% 减少到了2011年的18.2%［2］。煤炭消耗强度的显著降低，有效减少了燃煤引起的颗粒物排放。

通过对电站锅炉、工业设施、以及机动车等移动源的颗粒物及其前体物排放实施严格控制，美国的颗粒物治理技术及应用水平得到了快速发展与改善，结合有力的能源结构调整措施，美国的颗粒物污染控制工作现已取得了显著成效。近二十年来，美国颗粒物的排放量基本呈现逐年下降的趋势。根据美国环保署的排放清单模型计算结果显示［3］，1990－2011年期间，美国一次PM10排放量下降了近25%，一次PM2.5排放量下降了近17%;1990－2006年期间，美国的PM2.5前体物SO2、NOx 和VOCs 的排放量分别下降了11%、16%、20%和8%［5］。

颗粒物及其前体物排放量的大幅削减，有效促进了美国空气质量的改善。1990年至2000年期间，美国粗颗粒物(PM10)年均浓度下降了24%;2000年至2012年期间，美国粗颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)的年均浓度分别下降了27%和33%［4］(美国环保署于1999年开始全国范围的PM2.5监测)。美国颗粒物年均浓度变化趋势见图3。

图1 1990－2011年美国颗粒物一次PM10排放量变化趋势

图2 1990－2011年美国颗粒物一次PM2.5排放量变化趋势

图3 1990－2012年美国PM10、PM2.5年均浓度及煤炭消费量的变化趋势

2 控制政策体系

美国联邦政府的颗粒物控制政策体系以《清洁空气法》为基本法律依据;制定并不断加严颗粒物空气质量标准(NAAQS);并以推动各区域达标治理为核心目标，强制要求各州制定并落实州实施计划(SIP);同时建立多项清洁空气法律体系下游条例(如清洁空气能见度条例CAVR、清洁空气州际条例CAIR 以及机动车和非道路移动源的相关清洁空气法体系下游条例)，采用多污染物协同控制的思路，以技术改造和总量控制为主要手段，有针对性地对不同来源的颗粒物及其前体物进行严格管制。控制体系框架如图4 所示。

2.1 以达标治理为核心思路，制定并逐步加严质量浓度标准

美国的颗粒物污染防治工作以保障公众健康与公共福利为根本目的，主要围绕达标治理、分阶段改善的思路建立与完善国家的颗粒物控制政策体系。作为颗粒物控制政策体系的核心，美国环保署定期对《国家环境空气质量标准》(NAAQS)进行评估与修订，逐步加严颗粒物的质量浓度标准，从而有效推进颗粒物污染的分阶段治理。

图4 美国颗粒物污染防治政策体系

美国环保署于1971年首次设立有关颗粒物的国家环境空气质量标准(1971 NAAQS)，并分别于1987年、1997年、2006年和2012年对标准进行了修订。美国对颗粒物污染的控制经历了从TSP、PM10到PM2.5的历程，当前以PM2.5的控制为主。自上世纪70年代至今，NAAQS 对颗粒物质量浓度的要求逐步加严，2006NAAQS 中将PM2.5的24 小时平均浓度限值由1997年的65μg/m3加严至35μg/m3，2012年标准修订时PM2.5的年均浓度首要标准限值由1997年的15.0μg/m3加严至12.0μg/m3(颗粒物空气质量标准变化历程详见表1)。

表1 美国颗粒物空气质量标准变化历程(1971－2012)

2.2 以“州实施计划”为主要手段，推动区域空气质量达标

为推动区域空气质量达标治理，美国《清洁空气法》(CAA)规定了各州需定期向美国环保署提交大气污染治理的“州实施计划”(SIP)。 “州实施计划”是美国联邦政府自上而下推动区域空气质量达标最直接和重要的手段，具体流程如图5 所示。

美国环保署以空气质量为依据划定并公布全国范围内的“未达标区”后，涉及到“未达标区”的各州须向美国环保署提交以达标治理为目的的“州实施计划”(SIP)。SIP 文本得到EPA 审核批准后即须在州内贯彻执行;未按时提交SIP 或SIP 未得批准的州则会受到相应制裁，美国环保署将对其强制执行联邦实施计划(FIP)或开展制裁行动。制裁方式一般包括排放补偿制裁和公路基金制裁。在排放补偿制裁的情况下，被制裁州需完成两倍于新增固定源排放量的污染物削减量;在公路基金制裁的情况下，自启动制裁之日起，被制裁州的交通项目将无法获得联邦公路总署的任何资金支持。同时，针对国家空气质量标准(NAAQS)的定期评估与更新，各州实行空气质量滚动式达标。即每当新标准颁布后，尚未达到旧标准的地区仍需执行旧标准SIP 直至其区域空气质量达到旧标准;之后再实行新标准SIP，配合新标准达标。

图 5 美国“州实施计划”的落实流程

3 主要控制措施

针对颗粒物的重点源排放突出、二次颗粒物贡献大以及远距离传输等特性，美国联邦政府以强化重点源减排、多污染物协同控制、区域联合治理为主要思路，在清洁空气法体系下制定了多项清洁空气专项条例，有针对性的对不同行业、不同区域的颗粒物以及颗粒物的前体物(SO2、NOx 等)的排放进行了严格控制。同时，联邦政府针对企业制定了严厉的违规处罚机制，有力地保障了颗粒物污染防治政策的贯彻落实。

3.1 开展重点行业颗粒物减排，控制重点源一次和二次排放

美国的人为颗粒物排放源主要包括道路和建筑扬尘、燃料燃烧、工业工艺、移动源等。自上世纪70年代至今，美国环保署先后针对电厂锅炉、部分工业设施以及移动源的颗粒物及其前体物排放开展了严格的环境管制，有效控制了颗粒物重点源的一次和二次排放。

3.1.1 电厂减排

自20 世纪70年代至今，电厂减排一直是美国大气污染物控制的工作重点。根据相关统计数据显示［4］，2002年美国SO2排放量中的67%来自于电力生产，NOx排放量中的22%来自于电力生产。为有效控制电厂的颗粒物排放，美国先后颁布实施了一系列专项条例，采用技术改造和总量控制作为主要的减排手段，对电厂的颗粒物及其前体物的污染控制技术与排放标准提出了明确严格的要求。针对全国范围内的大部分电厂锅炉和小部分工业设施，美国在清洁空气能见度条例(CAVR)中公布了相应的最佳可用改造技术(BART)，强制要求各类电厂和工业设施实施技术改造。此外，美国对电力行业的SO2和NOx 实行总量控制，将其作为有效削减颗粒物二次排放的重要手段。美国环保署先后在国家酸雨计划(ARP)和清洁空气州际条例(CAIR)中对电厂和部分工业设施的SO2和NOx 排放做出了总量控制的明确要求，将受约束的设施类型逐步由燃煤类机组扩大到了所有化石燃料类型的机组，此外，在总量削减目标的划定问题上，考虑到颗粒物污染的地域差异性，在污染更为严重的东部地区，SO2和NOx 的总量排放上限相比其他地区更为严格。

经过长期严格的环境管制，当前美国电厂最佳可用技术改造已基本全部完成，电厂锅炉的颗粒物排放已得到有效削减。根据美国环保署的相关测算，2011年，全国范围内的电厂PM10一次排放量相比2000年降低了60%左右，PM2.5一次排放量相比2000年降低了66%左右［3］;CAVR 和ARP 控制范围内的电厂和工业设施的PM2.5前体物SO2和NOx 排放量分别比2005年降低了56%和46%［2］。

近几年来，随着电厂最佳可用技术改造(BART)的全面实现，电厂对颗粒物污染的影响逐渐减小，道路交通导致的颗粒物排放贡献则逐渐显现，美国对颗粒物排放源的控制重心开始逐渐转向了移动源。根据最新公布的美国颗粒物排放清单显示［3］，2011年美国最重要的PM10一次排放源与PM2.5一次排放源均为道路扬尘，分别占据人为PM10一次排放量(不包括计划林火)的52%左右以及PM2.5一次排放量(不考虑计划林火)的27%左右。

3.1.2 移动源减排

图7 2000－2011年美国电站锅炉颗粒物一次排放以及煤炭使用变化情况

自20 世纪90年代初至今，美国联邦政府颁布实施了汽车排放标准和汽油硫计划、清洁空气非公路柴油设备条例、清洁空气柴油卡车与柴油公交车条例、机车发动机以及船舶柴油发动机排放标准等一系列移动源相关的清洁空气下游条例，对设备制造商、燃油供应商以及使用者均提出了严格的技术与行为标准。针对设备制造商，美国联邦政府要求其采用最佳可用改造技术(BART)对汽油柴油发动机等设备进行替换更新，并逐步加严颗粒物及其前体物的设备排放标准。例如，为有效控制颗粒物二次排放，2004年开始实施的《第二阶段汽车排放标准》对汽车尾气中的颗粒物前体物(NOx、NMOG、HC 和VOCs)浓度进行了严格控制，并为各类车型做出了分阶段的排放规定。针对燃油供应商，EPA自1993年开始对柴油硫含量进行规定，并不断加严，目前EPA 对汽油和柴油的硫含量均提出了严格的标准。2007年出台的《清洁空气柴油卡车与柴油公交车条例》中，对柴油硫含量的要求从500ppm 加严至15ppm。针对机动车使用者，EPA 要求对汽车尾气排放进行定期检测，使用者需对检测不达标的车辆进行检修直至排放达标。

图8 1990－2012年美国移动源颗粒物…一次排放量变化示意图

根据美国环保署相关测算显示［3］，包括道路机动车以及其他非道路移动源在内的移动源的颗粒物排放已得到了有效控制，1990年至2012年期间，美国移动源的PM10一次排放量和PM2.5一次排放量分别降低了36%和48%左右。

表2 美国重点行业颗粒物减排措施

3.2 重点保护区治理和区域联防综合进行，改善区域阴霾污染

在阴霾问题的治理上，美国采取了重点保护区治理和区域治理综合进行的方法。根据空气质量状况以及区域功能划分，美国环保署在全国范围内指定了156 个一级地区(国家公园和野生动植物保护区)作为阴霾问题的重点治理对象。同时根据地域和空气质量，全国范围内成立了五个民间区域治理联盟(WRAP、CENRAP、LADCO、MANE－VU、VISTAS)，该五大联盟接受美国联邦政府的资金支持对各自区域内的颗粒物污染进行整治。考虑到颗粒物长距离传输的特性，这种区域联盟的做法冲破了州界范围的束缚，有利于开展颗粒物的多地区联合治理工作，推动区域环境空气质量的改善。图9所示为美国EPA 指定的156 个一级地区和五大民间联盟的在全国范围内的空间分布。

图9 美国156 个一级地区(左)及五个区域治理联盟(右)的空间分布

3.3 严格处罚机制，有力保障政策落实

为了保障颗粒物治理工作的贯彻执行，有效推进相关环境政策的落实，美国联邦政府针对政府机构和企业单位均制定了严厉的处罚制度。例如，对地方政府不按时提交“州实施计划”的，在上文中提到，处以排放补偿制裁或公路基金制裁;对违规排放的企业，处以超标罚款、特殊情况罚款不设上限等。表3 列举了《清洁空气法》对企业的部分处罚规定［6］［7］。

表3 《清洁空气法》中的部分处罚措施

4 颗粒物污染防治政策启示与建议

总结美国在治理颗粒物污染过程中的政策经验与启示，结合我国颗粒物区域污染严重、重点行业排放突出等特点，提出以下几点我国颗粒物污染防治的政策建议:

(1)坚持持续改善、循序渐进，制定分阶段治理目标。应以公众健康为首要决定因素，同时综合考虑公众健康、环境感官和经济发展等多项因素在不同发展阶段的需求，逐步加严颗粒物质量浓度标准，实现分阶段的颗粒物污染治理。(2)实施地方政府责任制，落实减排和达标任务。将颗粒物达标治理作为空气质量控制的重要环节，以责任制的形式将质量达标和减排的任务落实到地方政府，以此为基础推动治理工作自上而下开展。(3)制定专项法规，深化重点行业减排。加大燃料燃烧、工业工艺、机动车等重点源治理力度，以颗粒物及其前体物为控制对象，有针对性地对重点排污行业的工程技术、排放标准以及总量任务做出明确和严格的规定。(4)严格处罚机制，加大执法力度。严格政府机构和企业等不同角色在颗粒物治理工作中的行为规范与要求，制定严厉、完备的处罚措施，防止政策实行过程中任何一方违法乱纪行为的出现，保障颗粒物控制措施的贯彻落实。(5)加强民间合作，推动区域大气治理。促进增强公众环保意识，鼓励民间公益组织进行区域合作，为公益类颗粒物减排项目提供经费和政策支持，在区域层面上有效推动颗粒物减排和空气质量改善。

［1］2012年世界能源统计，BP Statistical Review of World Energy June 2012. http://www.bp.com/statisticalreview

［2］美国2011年ARP＆CAIR 工作进程报告:SO2 and NOx Emissions，Compliance，and Market Analyses.

［3］美国2011年国家排放清单(2011 National Emission Inventory)，美国环境保护署(USEPA)．

［4］美国国家空气质量变化趋势2010年报告(National Air Quality Trends through 2010)，美国环境保护署(USEPA)．

［5］美国国家空气质量变化趋势2006年报告(National Air Quality Trends through 2006)，美国环境保护署(USEPA)．

［6］美国清洁空气法案(Clean Air Act). http://epa.gov/air/caa/

［7］国泰君安证券行业研究报告:“中国好空气，路漫漫其修远”大气治理行业专题研究，2013.02．