美国臭氧污染治理的经验借鉴与思考

◎万薇

自2013年国家发布和实施《大气污染防治行动计划》以来，城市空气质量呈现整体改善的良好态势。但同时，臭氧污染的问题却带来新的忧患——尽管我国的臭氧浓度整体处于轻度污染水平，但近几年呈现上升趋势。如何在降低颗粒物浓度的同时解决臭氧问题，成为实现清洁空气之路上无法回避的难题。美国在治理臭氧的历程中也曾遭遇坎坷，并最终通过科学治理、区域管控和持续、渐进的政策实现了大幅度改善，其经验可供我国参考借鉴。

一、臭氧污染成为大气污染防治新难题

2013年，国务院发布了《大气污染防治行动计划》（以下简称“行动计划”），规划了2013至2017年的大气污染防治目标与路线图，开启了中国大气污染防治的新纪元。在过去的五年间，中国的空气质量管理取得了令人瞩目的成绩，绝大多数城市空气质量持续改善，同时也仍然面临细颗粒物（PM2.5）浓度普遍超标、近地面臭氧（O3）浓度不降反升的两大挑战。

2016年，74个《环境空气质量标准》（GB 3095-2012）第一阶段监测实施城市（包括京津冀、长三角、珠三角等重点区域地级城市及直辖市、省会城市和计划单列市）的六项污染物PM2.5、PM10、O3、SO2、NO2以及CO的年均浓度分别为50μg/m3、85μg/m3、154μg/m3、21μg/m3、39μg/m3以及1.9 mg/m3。相比2013年，五项污染物指标均保持稳步下降趋势，其中PM2.5相比2013年下降了约31%，SO2浓度下降幅度则高达48%；仅有臭氧浓度仍在逐年上升且达标城市比例不断下降，而且在京津冀、长三角与珠三角三个重点区域城市作为首要超标污染物的天数整体呈增加趋势。臭氧污染问题因而也越来越受到关注，并成为新的大气污染治理难题。

美国在上世纪50年代已经认清近地面臭氧浓度超高（洛杉矶烟雾事件）是由氮氧化物（NOx）、挥发性有机污染物（VOCs）过度排放共同引起的光化学污染问题，并开始着手管控前体污染物从而达到降低臭氧污染水平的目的。随着对臭氧污染研究的不断加深和对环境质量要求的不断提高，控制政策也不断演进，对于臭氧控制刚刚起步的我国具有借鉴价值。

二、美国治理臭氧污染的政策经验

（一）基于科学发现，由属地控制转向区域管理

臭氧问题刚刚暴露的初期，美国针对臭氧污染控制是以城市为核心。机动车作为形成臭氧的两项重要污染物VOCs及NOx的来源，得到了严格的管控。另一方面，对固定源的管控重点则放在了VOCs上。这一治理思路在西海岸的洛杉矶城市群取得了阶段性的效果。但直到上世纪90年代，这些措施也没能帮助众多臭氧超标的城市实现达标，特别是东部各州的城市。

科学家们发现，臭氧超标受区域传输影响很大，特别是固定高架源（高烟囱的排放源，如电厂、大型工厂等）排放造成的NOx输送，会对下风向城市造成极大影响。美国大气环境科学家George Wolff等人曾在顶级大气环境学术期刊《大气环境》上发表的研究证实，中西部城市的污染传输导致了东北部州的臭氧严重超标2. Wolff G.T., P.J. Lioy, G.D. Wright, R.E. Meyer, and R.T. Cederwall,An investigation of long-range transport of ozone across themid-western and eastern U.S.,Atmos. Environ., 11, 797-802,1977.；1998年美国环保局（EPA）的一项评估结果显示，东部的宾夕法尼亚州的臭氧超标中65%是由区域传输造成，而新泽西、纽约、康涅狄格州和马萨诸塞州的臭氧不达标问题受周边影响高达85-88%3.联邦法规文件 63 Fed. Reg. 57356, 57404 (1998年10月27日) 。。所以以大城市为核心进行属地管理辅以减少VOCs排放为主体的管控思路在美国东部各州并没有收到很好的效果。

因此，在1990年《清洁空气法案》修订过程中，美国在臭氧污染管控方面实现了从属地管理到区域管理的思路转换。新修法案在第184条提出划定臭氧传输区域，并授权在臭氧污染严重的东北部11个州和华盛顿特区建立了管理机构——臭氧传输协会，它由各州代表以及EPA成员组成，协调制定区域NOx、VOCs减排策略并督促实施，其职责主要有三个方面：一是风险评估和模型研究，即支持研究部门开展环境污染的健康风险、控制措施的不确定性研究；二是移动源的管理，例如1991年各州进行的燃油改革以及1994年实施的低排放车辆计划；三是固定源的管理，针对区域电厂和大工业点源进行总量控制。

联邦政府的参与以及法律在建立区域协调机构的过程中发挥了至关重要的作用。此前，长期不能达标的东北各州的空气污染管理者已经尝试由下至上建立协商机制，但仍是建立在本州利益基础上，不能达成区域性最优策略。臭氧传输协会的建立从根本上改变了这一局面，形成了以州为主导，联邦政府和各州共同议事与协调的区域性合作机制。总之，各成员州在各个阶段都具备基本共识和一致性，但仍然会在臭氧传输问题上产生争议，因而其后又成立了专门的科学评估小组来解决各成员州在传输影响问题上的争议。

（二）引入市场机制，降低减排成本

臭氧传输协会所协调的区域因实施更为严格的高架源NOx排放管控政策，其发电成本相对中西部各州更高4. 基于 《清洁空气法案》 182条，臭氧非达标州需要应用合理可用控制技术(Reasonably Available Control Technology ，RACT)，而许多中西部州为达标州，则不需要应用RACT。。在美国开放竞争的电力市场中，这一区域的电厂相较于其他地区的电厂丧失了价格优势。而中西部各州的电厂获得了更多的“订单”，发电量上升，也因此排放出更多污染物，影响了处于下风向的东部各州，使这些州的臭氧达标难度再次升级。为了解决这一尴尬的局面，美国环保署决定将区域管控范围扩大到更多中西部地区，并且降低减排成本。

在臭氧传输协会之外，美国环保署和各州的环境委员会于1995年组建了臭氧传输评估组，评估臭氧传输问题并制定臭氧污染削减对策，评估组经过研究认为中西部的NOx减排将有助于东部各州臭氧达标。环保署基于科学研究结果和东部各州的诉求，发布了新的法规，让上风向各州修改各自的州实施计划5. 《清洁空气法案》要求不能达到特定污染物的空气质量标准的州提交州达标计划（SIP，StateImplementation Plan），需要 SIP 中说明污染控制、减排目标，以及为新建/改建设备、项目带来新增排放制定的许可证计划。如果计划不合格或者在达标期限不能达标， EPA 则可以介入甚至制裁各州，包括强制执行联邦计划（ Federal Implementation Plan），冻结大排放项目的建设，中断高速公路建设款项，在该辖区设计更加严格的准入机制。，并借助市场机制推行排污交易模式，该计划通常被称为NOx减排计划。而对于未按时提交实施计划的州，美国环保署会介入令其实施联邦执行计划6.清洁空气法案第四章“酸雨”法规407条也是针对NOx控制，SIP Call出台后酸雨法规并未修改，与之并行。。联邦执行计划实施范围包括美国东部臭氧不达标或者对其他州臭氧不达标问题有显著影响的区域。

NOx减排计划要求受控州和地区自2003年起，在每年的臭氧高污染时段——五月至九月削减NOx排放，并为每个州设定了一个夏季排放总量上限。对于每个州应如何达到控制目标并没有规定，各州有选择达标对策的空间，可以通过排污交易市场来选择最为成本有效的减排方式，从而降低减排成本。

（三）多措并举，VOCs与NOx协同控制

因为臭氧污染形成机制较为复杂，从本地污染控制的角度来说，应当优先控制VOCs还是NOx，并没有一个简单的答案。不同地区各异，即使同一个地区，由于不同时间点的气象条件、传输反应机理、污染特征不同，应该优先控制哪一种污染物也不尽相同。但基本的研究共识认为VOCs控制（或辅以NOx控制）对于缓解城市区域的局地臭氧污染很有帮助。而从控制区域性污染角度，最佳策略是减少高架源的NOx排放（NARSTO, 2000）7. NARSTO, An Assessment of Tropospheric Ozone Pollution – A North American Perspective,2000. http://cdiac.ess-dive.lbl.gov/programs/NARSTO/ozone_assessment.html(在线报告)。

美国实施的臭氧控制措施众多，包括移动源、工业生产与电力行业，其中针对电力行业的两大主要控制策略即为区域性政策。这些措施整体取得了很好的效果，特别是在90年代中期后排放下降趋势显著，自1997年到2004年，NOx排放减少了25%，VOCs排放减少了21%，基本实现了协同控制与同步减排。相应的在NOx减排计划覆盖的区域，电力行业排放量下降显著，也带来了更大幅度的臭氧浓度降低。

（四）随着标准升级，管控不断加严

1997年7月18日，美国环保署修订了《国家环境空气质量标准》，将臭氧标准从1小时浓度标准0.12ppm变为8小时浓度标准0.08ppm8.其后2008年，2015年又两度修订过臭氧浓度标准，最新的浓度标准值为0.07ppm。。该标准在2000年生效，当时很多地区都达不到新标准，到了2004年，东北各州达标情况仍然不乐观。

美国环保署设定了新的臭氧达标目标，计划从当时108个臭氧非达标区减少至16个臭氧非达标区。为了达成这一计划，环保署在2005年10月发布了《清洁空气州际法规》，旨在对25个东部州与华盛顿特区的电力行业的NOx和SO2排放进行大幅度总量削减。到2015年，《清洁空气州际法规》与NOx减排计划的措施叠加，使得电力行业的NOx排放量比2003年下降了50%。2015年，美国环保署又用《跨州空气污染法规》替代了《清洁空气州际法规》，旨在尽快帮助下风向各州实现空气质量达标。由于电厂减排的有效性更高，新法规仍然针对电厂，覆盖了美国东部的27个州。

三、对中国臭氧污染治理的思考

基于美国臭氧污染治理的政策梳理和总结，其成功的关键要素在于四个方面：一是由属地减排转向区域管控，基于科学研究评估来制定区域最优策略，并成立区域性管理机构来实施区域减排政策；二是针对季节性臭氧高污染的问题，设置控制时段和排放总量，并允许通过排污交易市场灵活选择低成本方案，确保控制措施的费用有效性，极大的减少了政策阻力；三是针对臭氧污染的主要前体污染物NOx和VOCs进行协同减排，基本实现同步下降，避免了因控制不当而造成的臭氧浓度反弹。同时，根据不同污染源的特点，控制措施由地方或区域协调机构管控，发挥不同层级管理的优势；四是通过升级空气质量标准来调整控制策略，不断的扩大控制范围、加大减排幅度，循序渐进改善空气质量。

从美国治理臭氧的历程中可知，区域管理与科学决策体系对解决臭氧问题尤为关键。在应对颗粒物和臭氧两大污染物时，我国也应加大对这两个核心的重视，进一步探索区域空气质量管理体制改革，加快大气污染防治先进技术转化应用。尤其在近几年治理大气污染的工作中，已经在重点区域探索建立区域联防联控机制，《大气污染防治行动计划》中第八条提出“建立区域协作机制，统筹区域环境治理”，在京津冀、长三角区域探索大气污染防治协作的工作机制，即将建立的京津冀大气管理局也将为区域联防联控打开新的局面。另一方面，通过支持“大气污染联防联控技术示范科学研究”等重大科研项目的开展，为区域大气治理决策体系提供科学支撑。

四、结语

习近平总书记在十九大报告中提出，要持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战。环保部部长李干杰在十九大记者招待会中进一步强调“过去是叫打好，现在是叫打赢。实际上是意味着比过去有更高的要求”，并明确“在‘十三五’生态环境保护规划里面设定的目标一定要实现，全国338个地级城市空气质量优良天数比率必须达到80%以上”。为了实现上述目标，减少颗粒物超标的同时也应注意控制臭氧超标天数，特别是在重点区域逆转臭氧浓度水平不降反升的趋势。下一步，我国应当将区域空气质量管理与科学决策支持机制进一步强化，并在重点区域加大前体污染物NOx和VOCs的管控力度，确保总量逐步削减、协同削减，最终有效控制臭氧污染浓度水平。