“三线一单”大气环境质量底线体系与划分技术方法

张南南，秦昌波，王 倩*，田玉玲

（1.生态环境部环境规划院，北京 100012；2.哈尔滨工业大学环境学院，黑龙江哈尔滨 150090；3.中国人民大学环境学院，北京 100872）

引言

为推进生态文明制度建设，党的十八届三中全会提出划定生态保护红线的重要部署[1]。生态环境部为进一步落实生态文明建设要求，深化环评制度改革，根据生态保护红线提出的背景与发展过程，兼顾生态、环境、资源三大领域重大问题与保护需求，提出了构建以“生态保护红线、环境质量底线、自然资源利用上线和环境准入负面清单”为核心的“三线一单”体系[2]。2017年6月，正式启动连云港、济南、鄂尔多斯、承德4个城市“三线一单”试点工作[3]。在试点城市广泛调研、深入研究、反复对接的基础上，2017年12月编制印发《“生态保护红线、环境质量底线、资源利用上线和环境准入负面清单”编制技术指南（试行）》（以下简称《指南》）[4]。该指南坚持以改善生态环境质量为核心，以生态保护红线、环境质量底线、自然资源利用上线为基础，划定环境管控单元，在一张图上落实“三大红线”的管控要求，编制环境准入负面清单，构建环境分区管控体系。按照工作部署，2018年选取上海、江苏、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重庆、四川、贵州、云南、青海等长江经济带12省市开展省级试点培训与编制工作，边试点边总结经验，2019年完善发布正式版指南，全国推广。

大气环境质量底线划定是《指南》的核心内容之一，并且与水、土壤等要素的划定存在较大差异。水与土壤质量底线有清晰的空间边缘，同时其界定有相关法规政策作为支撑，水环境底线与土壤底线可以基于现状评估和已有法规政策划定，如饮用水源地、湿地、自然生态保护区及基本农田等均为法定性底线。受气候特征、天气系统、地形以及日夜演替等诸多因素影响，大气系统流动性复杂，空间边缘不明确，大气环境底线缺乏相应政策法规界定。考虑大气环境质量底线划定更多依赖于理念与技术创新，以及省市间工作基础的差异性，《指南》中内容更侧重于技术框架体系的构建以及成果要求，具体细化技术方法由各省市根据实际管理需求确定。

本文通过对《指南》中大气环境质量底线的内涵与框架、技术流程、关键技术方法、管控措施设计等内容的深入剖析，结合试点城市编制经验以及指南编制前期研究，提出进一步细化以及可选的技术方法，以期为长江经济带12省市“三线一单”编制工作提供技术与方法指引。

1 大气环境质量底线的内涵与框架

大气环境质量底线是保障自然环境恢复、生态环境质量提升和居住环境质量提高的基本环境质量需求，是公众健康的底线和可持续发展的底线。具体而言，是指在符合大气环境功能区划和大气环境质量管理要求的基础上，按照分阶段改善和限期达标要求，结合区域大气环境质量现状和污染排放特点，考虑区域大气环境质量改善潜力与污染传输影响，制定分区域分阶段环境空气质量目标。确保空气质量优良，达到大气污染物排放总量低于大气环境容量，大气环境自净能力强、有良好的承载力。大气环境质量底线就是给出大气环境资源利用的上线，以及改善大气环境质量的关键区域和达到大气环境质量要求的最低数量值。

按照管理对象和领域，大气环境质量底线包括空间界定和质量达标、污染物允许排放量控制和风险管控等方面管理要求。管控单元与空间界定是指基于大气环境功能重要性、敏感性与脆弱性评价的结果，划定大气环境管控分区，识别出需要特别保护或治理的空间区域，设立分区域分阶段环境空气质量目标，并将其转化为不同空间区域污染物允许排放量、能源消耗控制和环境治理的系统管控方案。大气由于流动性较强，其环境质量底线的确定就应以区域大气环流、风场风道、地形、土地利用等自然禀赋为出发点，其本质应基于自然要素划定，划定目的是实现大气环境管控措施的空间差异化，促进大气污染物的减排，改善环境空气质量，推动形成与区域承载能力相适应的产业布局和国土空间开发格局，确保人类开发活动顺应自然规律。

大气环境质量底线划定以大气污染源排放清单为基础，以空间差异化管控为核心，通过确立大气环境质量达标红线、大气污染物允许排放量控制红线和环境风险管理红线，强化环境介质—污染物—污染源全过程的统一管理，以大气环境质量目标约束确定污染物允许排放上线，要以污染源的削减为主要手段，将污染物排放总量降至大气环境容量范围内，通过“源”到“汇”的统一管理，将大气环境质量提升到底线要求之上。具体包括：①大气环境质量达标红线。维护大气环境功能的最基本要求，即《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）。②大气污染物允许排放量控制红线。确保空气质量达标的最大允许排放量，即环境容量。③环境风险管理红线。建立重污染天气监测预警体系，完善的环境与健康风险评估体系、环境风险管理措施、环境功能事故处置和损害赔偿恢复机制。

2 大气环境质量底线技术流程

大气环境质量底线划分技术流程一般为“确定评价单元—开展大气环境系统性评价—划定大气环境管控分区—确定质量底线目标—核算污染物允许排放量”五个环节，大气环境质量底线确定技术路线如图1所示。

图1 大气环境质量底线确定技术路线图

（1）大气环境评价单元是大气环境质量底线确定的基础空间单元。在全国尺度，大气环境评价单元主要包括地级及以上城市；在区域尺度，大气环境评价单元主要包括地级及以上城市或县级及以上城市；在城市尺度，大气环境评价单元主要包括空气质量监测点位、一类大气环境功能区等。将研究区域划分为若干个规则（等间距网格）或不规则（依据省、市、县行政区划划分）空间单元，用于模拟评价每一个“排放单元”单位污染物排放对“评价单元”空气质量影响强度，排放单元的空间概化方案及分辨率直接决定质量底线的空间分辨率[2]。

（2）大气环境系统评价根据大气环境系统结构、过程和功能特征，结合环境功能区划以及大气环境质量状况，评价大气环境系统的重要性、敏感性和脆弱性。评价内容主要包括大气环境功能区划、人口聚集区、工业聚集区、主导上风向地区及大气环流通道、空气资源小（或大气环境容量小）、先天自净能力较弱（如山谷、河谷、盆地等）及空气污染严重的地区。

（3）基于大气环境功能重要性、敏感性、脆弱性评价结果，划分大气环境管控分区。其中，环境空气一类功能区作为大气环境优先保护区，工业集聚区等作为高排放重点管控区，上风向、扩散通道、环流通道等污染源布局对城市空气质量影响较大的区域作为布局敏感重点管控区，静风或风速较小的区域作为弱扩散区，城镇中心及集中居住、医疗、教育等区域作为受体敏感重点管控区。

（4）确定大气环境质量底线目标，并分解至各行政区。结合大气环境管控分区划定，以网格化大气污染源排放清单为基础，利用大气环境质量模型，考虑经济社会发展、产业结构调整、污染控制水平、环境管理水平等因素，构建不同的组合控制情景，分析测算工业、生活、交通、港口船舶等存量源污染减排潜力和新增源污染排放量，评估不同控制情景下大气环境质量改善潜力与底线目标的可达性。

（5）大气污染物允许排放量测算与校核。基于大气环境质量改善潜力和环境质量目标可达性，参考环境容量，综合考虑经济技术可行性等因素，并预留一定的安全余量，测算主要大气污染物允许排放量，对重点工业园区污染排放给出管控要求。各地可根据实际情况，结合排污许可证管理要求，进一步核算主要行业大气污染物允许排放量。根据大气环境质量现状数据与目标的差异，结合现状污染物排放情况，对允许排放量进行校核，原则上允许排放量不得高于同口径上级政府下达的污染物排放总量指标要求。

3 大气环境质量底线实施的关键技术方法

大气环境系统评价是实现质量底线目标空间化、减排措施空间差异化，以及大气环境系统化和精细化管控的基础支撑。评价方法是通过评价区域的空间单元划分，分析评价区域大气环境功能重要性、敏感性和脆弱性评价要素的空间分布及环境特征，最后制定出综合的大气环境管控分区与质量底线空间分布图。

3.1 大气环境重要性评价

大气环境功能重要性主要选择大气环境功能区划、人口聚集度、工业聚集区等指标开展评价。环境功能重要地区一般包括大气环境一类功能区及人口密度较高的地区，目的是保护人体健康及生态环境。大气环境重要性等级划分指标，如表1所示[5]。

表1 大气环境功能重要性划分指标

3.2 大气环境敏感性评价

大气环境敏感性评价主要基于污染源布局对评价单元的影响强度进行评估分析，大气环境敏感区主要位于评价单元的主导上风向地区及大气环流通道。评价工作一般采用大气扩散模拟方法。将模拟区域划分为若干个规则网格，利用空气质量模型逐个模拟每个网格单位排放对空气质量的影响，识别出布局污染源易对城市空气质量造成严重影响的区域，划定为布局敏感性区域。评价方法可参考《大气污染源优先控制分级技术指南（试行）》中污染源空气质量影响敏感因子推荐计算方法执行[6]。模型运行中排放清单可以采用虚拟等量排放源和实际排放源相结合的方法。

空气质量模型选择原则：对于细颗粒物、臭氧等复合型污染突出的城市宜采用复杂模型；对于复合型污染不突出的城市可采用简易模型。简易模型：模拟的物理过程较为简单，对于颗粒物，仅可粗略模拟一次污染源排放的颗粒物的扩散和干湿沉降，建议采用《环境影响评价技术导则 大气环境》（HJ 2.2－2008）推荐的模型：CALPUFF等。复杂模型：为第三代空气质量模型，采用多尺度网格嵌套模式，考虑实际大气中不同物种之间的相互转换和相互影响，可较好模拟污染物在大气中的扩散、生成、转化、清除等过程。代表性模式有Models-3/CMAQ、NAQPMS、CUACE、CAMx、WRF-Chem等。

虚拟等排放量评价法：等排放量评价法是以相同大气污染物的排放强度来评价某区域污染源的布局敏感性，这种方法能较好地反映某一区域自然条件对污染源空间布局的敏感度。薛文博等将福州市域划分为3km×3km等间隔网格，假定每个网格排放二氧化硫100t/a，采用CALPUFF模型逐个模拟单位网格排放对城市空气质量的影响，作为划分大气环境布局敏感性区域的量化评价指标[7]，如表2所示。

表2 虚拟源大气环境敏感性划分指标

实际排放量评价法：实际排放量评价法是以真实的大气污染物的排放量来评价自然条件对污染源空间布局的敏感性，这种方法可以反映实际经济活动中企业排放污染在大气环境中的聚集特征。

3.3 大气环境脆弱性评价

大气环境脆弱性评价主要基于空气资源大小（表征大气环境容量大小）及空气污染现状进行评价，大气环境脆弱区一般位于空气资源小（或大气环境容量小）、先天自净能力较弱（如山谷、河谷、盆地等）及空气污染严重的地区。

脆弱性评价通常采用空气资源大小评估和空气质量数值模拟两种情况相结合的方法。张南南等在宜昌城市环境总体规划中采用中尺度气象模型WRF耦合局地尺度CALMET模型，基于空气资源禀赋评估概念模型，计算1km×1km空间分辨率通风系数，作为空气资源禀赋分区划定依据[8]，如表3所示。武卫玲等采用CALPUFF模型对宜昌市大气环境聚集脆弱性开展量化评估[9]，如表4所示。

表3 大气环境脆弱性划分指标（空气资源评估法）

表4 大气环境脆弱性划分指标（数值模拟法）

4 大气环境质量底线管控原则

根据大气环境系统评价与管控分区结果，衔接各级行政区划边界，确定大气环境质量底线管控单元，提出基于管控单元的空间布局、污染物排放、风险防控、资源开发利用等方面禁止和限制的环境准入要求。各管控单元的管控措施，如表5所示。

表5 大气环境底线管控措施设计指引

5 结束语

“三线一单”的本质是基于自然禀赋的空间约束性、引导性规划，其核心技术为空间规划和区划技术。重点是通过“划框子、定规则”，优化空间布局，调整产业结构，控制发展规模，保障生态功能，为战略环评与规划环评落地以及项目环评管理提供依据和支撑。结合济南、连云港、鄂尔多斯、承德等试点城市编制实践以及《指南》编制前期研究成果，生态环境保护部环境规划院进一步细化了大气环境敏感性、脆弱性和重要性评价技术方法，为推进长江经济带12省市大气环境质量底线划定工作奠定基础。