“2+26”城市联合防治行动对京津冀地区大气污染物浓度的影响
2019-11-15王恰郑世林
王恰 郑世林
摘要：本文利用全国320个城市的大气污染物浓度数据，实证分析了2017年北京、天津以及周围其它26个城市（“2+26”城市）联合防治行动的效果和影响。研究发现：联合行动显著降低了“2+26”城市各类大气污染物浓度，PM2.5、PM10、SO2、CO和O3浓度分别降低了5.906 μg/m3、12.572 μg/m3、4.673 μg/m3、0.074 μg/m3和20.303 μg/m3，该地区空气质量明显改善。与其邻居城市相比、与其他集中供暖城市相比，这一结果依然稳健。NO2浓度仅仅在秋冬季实现显著下降，说明“2+26”城市实施的错峰运输和提高油品质量等措施能够有效地降低NO2浓度。更进一步，通过比较“煤改气、煤改电”工程、改造和淘汰小型燃煤锅炉、“散乱污”企业治理、VOCs企业治理4项主要治理措施，发现“煤改气、煤改电”工程和“散乱污”企业治理措施对于降低该地区PM2.5和PM10浓度发挥了重要作用。从区域来看，北京、天津、石家庄、廊坊等北部城市的治理成效明显，东南部一些重工业城市的治理效果相对有限，空气质量改善不明显。由此可见，“2+26”城市在治理目标、治理力度、财政支持力度和执行严苛性等方面并不均衡。因此，“2+26”城市应更加注重打破行政权限、统筹布局、均衡发力，共同推动产业结构优化升级和清洁能源替代进程，从根源上进行大气污染防治。
关键词 大气污染;联防联控;京津冀地区;“2+26”城市
中图分类号 X196; F061.5文献标识码 A文章编号 1002-2104（2019）09-0051-12DOI：10.12062/cpre.20190508
京津冀地区是当前中国大气污染最严重的地区。频繁发生的雾霾天气成为该地区民众的“心肺之患”，也严重影响了城市经济增长质量和城市形象[1-2]。生态环境部的监测数据显示[3]，2016年京津冀地区优良天数比例仅为56.8%，低于全国平均水平22个百分点。在全国74个城市空气质量排名中，相对较差的10个城市里有9个城市位于该地区。在2016年供暖期，京津冀地区细颗粒物（PM2.5）平均浓度高达135 μg/m3，是非供暖期浓度的2.4倍，仅12月份该地区就发生了5次大范围空气重污染过程。
2017年，北京、天津及其周围地区的26个城市（简称“2+26”城市）联合采取大气污染综合治理行动，涉及能源结构调整、产业结构调整、工业深度治理、清洁取暖、移动源治理（包括提升油品质量、机动车监管等）、面源治理（包括扬尘管控、秸秆禁烧、禁放烟花爆竹等）、错峰生产与运输、重污染天气应对、基础能力建设等九大类和31项具体任务。这是有史以来中国由国家层面直接组织的最大规模的大气污染防治行动[4]，由生态环境部等12个部委发起，28个市级政府和中国石油天然气集团有限公司、中国石油化工集团有限公司、中国海洋石油集团有限公司、国家电网有限公司、中国铁路总公司等大型国有企业直接参与。那么，此次“2+26”城市联合防治行动的效果如何？京津冀地区秋冬季空气质量是否明显改善？哪些治理措施对降低大气污染物浓度更为有效？行动之后，哪些城市的治理效果相对明显，哪些城市的空气质量仍然较差？本文将以此次联合行动为例，对这些问题进行深入的实证研究，探究目前中国治理大气污染的普遍治理模式——联防联治的运作机制和效果。
1 研究背景和假设
多个城市的联防联控有利于整体改善某一地区的空气质量。由于大气污染能够通过大气环流等自然因素，以及产业转移、工业集聚、交通流动等经济机制扩散到相邻城市[5]，所以单个城市大气污染物浓度高低一定程度上会受到其相邻城市污染强度的影响，其治理效果也可能因周围城市传送来的大量悬浮颗粒物而大打折扣。与城市单独进行治理行动相比，联防联控可以减少大气污染物在城市之间的相互传送和相互影响，使这些城市所在地区的大气污染物浓度实现整体下降。另一方面，大气污染治理属公共事务治理，城市之间容易出现责任分散效应、搭便车效应、邻避效应等社会失灵问题。联防联控使地方政府的“各自为战”转为“集团作战”，城市之间通过共同谋划、统筹研究、协同行动形成治污合力。
2008年北京奥运会筹备阶段，京津冀地区首次采用联防联控模式进行大气污染治理。He等[6]、Wang等[7]、Chen等[8]的研究证实了奥运会期间京津冀地区空气质量明显改善，PM2.5和可吸入颗粒物（PM10）比联合行动之前分别下降了31%和35%。除此之外，在“两会” [9]、北京APEC会议[10]、纪念抗日战争胜利70周年北京阅兵式[10]期间，京津冀地区通过联合采取一些临时性管控措施，如重点行业限产、机动车限行、机动车监管巡查等，有效地确保重大活动或会议期间的空气质量良好。但是，这些治理效果的持续性较差，在解除工业生产和交通运输管制之后大气污染又恢复到往常的较高浓度，甚至可能出现更加严重的“报复性污染”[9]。
大气污染防治行动计划（简称“大气十条”）实施以来，京津冀及周边地区整体空气质量持续改善，但秋冬季空气质量改善不明显。监测数据显示[3]，2016年秋冬季京津冀地区的大气污染物浓度仍然处于较高水平，秋冬季频繁发生的重污染天气甚至大幅抵消了非供暖季的治理效果。石敏俊等[11]利用2013年污染物排放量的数据估算了京津冀地区的环境承载力，并对2017年京津冀地区的雾霾水平进行模拟，研究发现京津冀地区污染物排放量普遍高于PM2.5浓度目标下的大气环境容量，为了确保“大气十条”的降霾目标顺利完成，天津和河北需要进一步加大污染物减排力度。罗知等[12]利用2013年1月1日至2015年1月1日的日空气质量数据，研究了“大气十条”政策对空气质量的影响，发现“大气十条”的治理渠道主要是通过与供暖相关的机制改善北方地区冬季空气质量，因而“大气十条”对非供暖季的治理效果不明显。
为了更加有效地改善该地区秋冬季的空气质量，“2+26”城市联合行动强调“冬病夏治”，以2017年3月至9月为治理期，在2019年10月前“2+26”城市需完成各自的治理任务。2017年3月和7月，环境保护部等单位先后印发《京津冀及周边地区2017年大气污染防治工作方案》（簡称《防治方案》）和《京津冀及周边地区2017—2018年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案》（简称《攻坚方案》），通过采取一系列更加严格的治理手段，使2017年10月至2018年3月“2+26”城市PM2.5平均浓度同比下降15%以上，其中北京、天津、石家庄和太原计划PM2.5浓度同比下降25%以上。
根据污染源的不同，此次行动的治理措施主要包括以下四类。第一类针对居民取暖导致的污染，治理措施包括：“煤改气、煤改电”工程，淘汰小型燃煤锅炉，以及燃气锅炉低氮燃烧技术改造等。在2017年进入供暖期之前，“2+26”城市计划完成电代煤和气代煤300万户以上。第二类针对工业企业污染气体排放，治理措施包括：“散乱污”企业清理整治， VOCs企业治理，压减钢铁、煤炭和焦炭过剩产能，火电、水泥等重点行业排污许可证核发，进入供暖季后钢铁、焦化、建材等重点行业执行错峰生产、错峰运输等。根据《攻坚方案》，“2+26”城市计划在9月底前完成4.4万台燃煤锅炉的“清零”任务，完成72台机组、398万kW燃煤机组的淘汰任务，完成VOCs（发挥性有机物）企业治理3 741家。第三类针对机动车尾气污染，治理措施包括：部分城市执行按机动车尾号实行限行，2017年7月起重柴油车全面实施国五标准，同年10月起禁止销售普通柴油和低于国六标准的车用汽柴油等。第四类针对面源污染，治理措施包括：工地扬尘污染治理、禁止燃烧秸秆、禁止燃烧烟花爆竹等。
现有的研究表明，“煤改气、煤改电”工程、禁煤区建设、去产能等防治措施能够有效地降低京津冀地区的大气污染物浓度。Mao等[13]考察了北京“煤改气”试点，发现每10亿m3的天然气消费增长将使北京地区总悬浮颗粒物（TSP）、PM10 和SO2浓度分别降低3.9%、3.9%和8.4%。罗知等[12]的测算发现，尽管“煤改气、煤改电”工程的成本较高，但可以显著改善北方地区的空气质量。姜春海等[14]测算了不同禁煤力度对京、津、冀、鲁、豫治霾行动和经济社会的影响，禁煤力度越大，治理效果越显著。伯鑫等[15]针对京津冀化解钢铁产能措施，在不同去产能情景下分析了对SO2、NOx、烟粉尘和PM2.5浓度的降低作用，去产能力度越大，大气污染物浓度降幅就会越大。“2+26”城市联合防治行动不仅进行了“煤改气、煤改电”工程、禁煤区建设、去产能行动，还进行了重点行业污染企业治理、错峰运输、错峰生产、VOCs企业治理、机动车限行等一揽子大气治理措施。因此，本文提出研究假设：
假设：此次“2+26”城市的联合防治行动能够有效地降低京津冀地区大气污染物浓度。
2 模型和数据
2.1 实证模型
建立双重差分模型，考察“2+26”城市联合防治行动对京津冀地区大气污染物浓度的影响。
yit=β0+β1Treati·Postt+β2Zit+μi+ηt+εit （1）
其中，下标i和t分别表示城市和日期。Treati是虚拟变量，Treati=1表示实验组（“2+26”城市），Treati=0表示控制组（非“2+26”城市）。Postt也是虚拟变量，Postt=1表示治理期之后（2017年10月1日至2018年3月31日，共212天），Postt=0表示治理之前以及治理期（2016年10月1日至2017年9月30日，共365天）。Zit是一组控制变量，包括温度、风速、是否有雨雪、GDP、用电量。μi为城市固定效应，ηt为日期固定效应，εit为随机误差项。
另一方面，我们还通过构建回归模型，综合比较不同治理措施对于京津冀地区大气污染物浓度的降低作用。
yit=β0+β1Consumersit+β2Boilersit+β3Enterprisesit+β4VOCsit+β5Zit+μi+ηt+εit （2）
其中，Consumersit、Boilersit、Enterprisesit和VOCsit分別表示第i个城市在t天完成的“煤改气、煤改电”工程用户数量、淘汰燃煤小锅炉台数、散乱污企业治理数量、VOCs企业治理数量。系数β1、β2、β3和β4分别表示采取“煤改气、煤改电”工程、淘汰小型燃煤锅炉、“散乱污”企业治理、VOCs企业治理对大气污染物浓度的降低作用。
2.2 数据来源和统计性描述
（1）大气污染物浓度数据。大气污染物浓度数据来自PM25.in网站，其数据源为中国环境监测总站。本文整理了自2016年10月1日至2018年3月31日全国320个城市的实时浓度数据。将这些数据整理为日均浓度，同时还搜集了这320个城市每日的空气质量指数（AQI），AQI 数据来自2345天气网。
（2）气象数据。考虑到大气污染物浓度受气象因素影响，模型控制了最高温度、最低温度、是否有雨雪、风力等级四项气象因素，数据来自2345天气网。
（3）经济数据和能源消费数据。本文考虑了城市GDP和用电量两项经济变量，数据来自于国家统计局。
（4）治理力度数据。本文用每个城市完成治理措施的任务数量代表城市的治理力度，包括“2+26”城市“煤改气、煤改电”的用户数量、改造和淘汰小型燃煤锅炉数量、“散乱污”企业治理数量以及VOCs企业治理数量四项，数据来自《攻坚方案》中“2+26”城市工程措施内容的整理。
本文主要变量的数据说明和统计描述见表1。在样本期内，全国320个城市的统计数据共计16.5万余条。其中，PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO和O3的平均浓度分别为47.429 μg/m3、83.196 μg/m3、20.243 μg/m3、32.185 μg/m3、1.007 μg/m3和58.669 μg/m3，AQI平均值为75.467。在此次“2+26”城市的联合防治行动中，平均每个城市使12万户家庭实现了清洁取暖，淘汰1 760台小型燃煤锅炉（35 t/h以下），整治6 392家“散乱污”企业和165家VOCs企业。
2.3 初步统计
为了刻画“2+26”城市在联合行动前后大气污染物浓度的变化，本文绘制了2016年10月至2017年3月PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO和O3的月平均浓度，见图1。
秋冬季（当年10月至次年3月）是京津冀及其周围地区大气污染物浓度较高的时段，其中12月和1月为全年浓度最高的月份。因而，此次联合行动以有效降低秋冬季PM2.5、PM10等主要大气污染物浓度为防治的主要目标。由图1可以看出，2017年秋冬季“2+26”城市大气污染物浓度较上年同期存在着明显的下降。以12月为例，2016年12月“2+26”城市的PM2.5、PM10、SO2、NO2和CO浓度分别为152.7 μg/m3、216.7 μg/m3、63.2 μg/m3、72.5 μg/m3和2.7 μg/m3，而2017年12月则分别降至86.6 μg/m3、140.6 μg/m3、35.6 μg/m3、60.8 μg/m3和1.7 μg/m3，降幅分别为43.3%、35.2%、43.7%、16.1%和37%。
对比“2+26”城市与非“2+26”城市，进入2017年秋冬季以来，两者的浓度差异较上年同期出现了明显缩小。以12月为例，2016年12月“2+26”城市的PM2.5、PM10、SO2、NO2和CO濃度分别高于非“2+26”城市83.4 μg/m3、109.6 μg/m3、31.1 μg/m3、30.7 μg/m3和1.4 μg/m3，而2017年12月浓度差异则分别缩小至25.2 μg/m3、38.9 μg/m3、11.0 μg/m3、19.0 μg/m3和0.6 μg/m3，分别缩小 了43.3%、35.2%、43.7%、16.1%和37%。
3 实证结果
3.1 基本结果
本文利用2016年10月1日至2018年3月31日全国320个城市的大气污染物浓度数据，应用模型（1）实证分析“2+26”城市联合防治行动对该地区大气污染物浓度的影响，回归结果见表2。
第（1）、（2）、（3）、（5）和（6）列的结果显示，“2+26”城市PM2.5、PM10、SO2、CO和O3浓度在政策实施前后显著降低，分别降低了5.906 μg/m3、12.572 μg/m3、4.673 μg/m3、0.074 μg/m3和20.303 μg/m3。第（4）列结果显示，NO2浓度不降反升，并且在10%统计水平上显著。第（7）列的结果显示，“2+26”城市AQI指数在政策实施前后分别降低了9.479，并且回归系数在1%统计水平上显著。以上结果充分说明，“2+26”城市的联合防治行动有效地改善了京津冀地区的空气质量，PM2.5、PM10和SO2等主要大气污染物浓度已显著降低，从而验证了本文的研究假设。
从污染气体的来源来看， PM2.5、PM10和SO2主要来自
于散煤燃烧排放、燃煤电厂排放、工业排放，NO2主要来自于汽车尾气，一小部分来自于工业排放。联合防治行动前后PM2.5、PM10和SO2浓度存在显著差异，说明清洁取暖工程、淘汰小型燃煤锅炉等措施有效地减少了因燃煤取暖带来的污染气体排放，“散乱污”企业治理、重点行业错峰生产、错峰运输等措施同时也有效地降低了工业废气的排放强度。NO2浓度不降反升，说明“2+26”城市针对机动车尾气污染采取的治理措施对于降低NO2浓度收效甚微。可能的原因是，由于2017年京津冀地区轿车保有量和货运需求仍然在持续增长，机动车移动污染源数量的增长导致NO2排放量的不断增长，从而在一定程度上抵消了联合防治行动对于降低NO2浓度的治理效果。
3.2 平行趋势检验
“2+26”城市联合防治行动对该地区大气污染物浓度具有显著的促进作用，但是可能在2017年10月1日之前，“2+26”城市就存在着显著的大气污染浓度下降趋势。那么，这就不能认为是“2+26”城市联合防治行动带来的减排作用，而是事前这些城市就已经开始出现污染下降。为了检验“2+26”城市（实验组）与非“2+26”城市（控制组）在事前的平行趋势，以及考察联合防治政策对大气污染物浓度影响的动态效应，我们设计以下的动态效应模型：
yit=β0+∑10k=-10βk×Treati×Postt+β2Zit+μi+ηt+εit （3）
其中，k表示距离2017年10月1日的时间，k小于0表示在“2+26”政策之前的天数，k大于0表示在“2+26”城市联合防治政策之后的天数。本文检验“2+26”政策之前10天到政策之后10天的动态效应，其它变量与模型（1）保持一致。模型（3）考察了“2+26”政策前10天和后 10天PM2.5的动态效应。
图2给出了回归系数和95%置信区间，其中垂直虚线代表2017年10月1日，即“2+26”政策实施当天。可以看出，在“2+26”政策之前的10天，两组城市PM2.5并未有显著差异，仅在10月28和29日两天“2+26”城市的PM2.5显著高于对照组城市。可能的解释是，北方“2+26”城市本身属于重大气污染地区，其PM2.5偏高于其它地区。因此，在“2+26”政策出台之前，两组城市PM2.5基本上保持了平行趋势，并未见试验组城市有明显的PM2.5下降趋势。然而，在“2+26”政策后10天试验组城市PM2.5显著下降。由此可以推断，“2+26”城市联防政策确实降低了大气污染强度，而不是其它事前政策所导致得“2+26”城市大气污染强度的下降。
（编辑：刘照胜）
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Impact of joint prevention and control action on atmospheric pollutantconcentration in ‘2+26 cities
WANG Qia1 ZHENG Shi-lin2
（1.Institute of Quantitative and Technical Economics， Chinese Academy of Social Sciences， Beijing 100732， China;
2.National School of Development， Peking University， Beijing 100871， China）
Abstract Based on the air pollutant concentration data of 320 cities in China， this paper empirically analyzed the effect and the impact of the joint prevention and control action in Beijing， Tianjin and other 26 cities （‘2+26 cities）. The study found that the joint action significantly reduced the concentrations of air pollutants in the ‘2+26 cities， and the concentrations of PM2.5， PM10， SO2， CO and ozone decreased by 5.906， 12.572， 4.673， 0.074 and 20.303 ug/m3， respectively. The air quality in the area improved significantly. Compared with its neighbor cities and other central heating cities， this result is still robust. The NO2 concentration only decreased significantly in autumn and winter， which indicates that the measures implemented in ‘2+26 cities since the beginning of autumn and winter， such as cross-peak transportation and improvement of oil quality， can effectively reduce the NO2 concentration. Further， by comparing the four main control measures of ‘coal to gas， coal to electricity project， elimination of small coal-fired boilers， governance of pollution enterprise and VOCs enterprise， we found that ‘coal to gas， coal to electricity project and governance of pollution enterprise played an important role in reducing PM2.5 and PM10 concentration in this area. From the regional perspective， the governance effect of Beijing， Tianjin， Shijiazhuang， Langfang and other northern cities is obvious， while the governance effect of some heavy industrial cities in the southeast of this area is relatively limited， and the improvements of air quality in these cities are not obvious. Thus， ‘2+26 cities are not balanced in terms of governance objectives， governance intensity， financial support and strict implementation. Therefore， the ‘2+26 cities pay more attention to breaking administrative authority， overall layout and balanced efforts， jointly promote the industrial structure optimization and clean energy substitution process， and carry out air pollution prevention and control from the root.
Key words air pollution; joint prevention and control; Beijin-Tianjin-Hebei region; ‘2+26 cities
