沈阳大气污染物与二氧化碳协同减排效应分析

【摘要】 大气污染物和温室气体具有“同根、同源、同过程”的特征，大气污染物控制措施与温室气体减排有一定的协同效应。实现空气污染物与二氧化碳协同减排，对于我国实现碳达峰以及进一步提升空气环境质量的目标具有重要意义。文章系统分析了沈阳市2016-2019年间大气污染物治理工作的总体成效，并利用“拉网式”与“分类式”的方法量化分析了不同部门间以及不同减排措施间的协同效应的差异，并进一步提出了沈阳市开展大气污染物与温室气体协同减排的工作建议。

【关键词】 协同;大气污染物;二氧化碳;沈阳

【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.04.022

Analysis on the Co-benefits of Air Pollution and Carbon Dioxide Emissions Reduction in Shenyang

WEN Na

（Shenyang Environmental Monitoring Centre，Shenyang 110015，China）

Abstract： Air pollutants and greenhouse gases have the characteristics of "same root，same source，and same process"，and air pollutant control measures and greenhouse gas emission reduction have certain co-benefiteffects. Achieving the coordinated reduction of air pollutants and carbon dioxide is of great significance to Chinese goal of achieving carbon peaks and further improving air environmental quality. The article systematically analyzed the overall effectiveness of the air pollutant emission reduction work in Shenyang from 2016 to 2019，and used the "Drawing net" and "Classification" methods to quantitatively analyze the co-benefits effect of air pollution and Carbon Dioxide Emissions Reductionbetween different departments and between different measures，and further proposed suggestions for the collaborative reduction of air pollutants and greenhouse gases in Shenyang City.

Key words： co-benefits;air pollutions;Carbon Dioxide;Shenyang

近年來随着中国经济的快速增长，资源环境与经济发展的矛盾日渐突出。于此同时，能源消费需求强劲攀升，二氧化碳排放量急剧上升，中国已成为世界上温室气体主要排放国之一。我国的二氧化碳排放在2003年和2006年先后超过欧盟和美国，已成为全球最大的二氧化碳排放国。我国将于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。这一新达峰目标与碳中和愿景的提出深刻体现了中国将应对气候变化的目标与自身现代化的目标高度融合，体现了中国作为负责任大国的担当。但考虑到中国目前以煤为主的能源结构和庞大的工业制造业基础，实现这一新的战略目标需要付出艰巨努力，能源结构和经济增长方式必须进行深刻变革。

为实现可持续发展的目标，利用好大气污染物治理和温室气体减排的协同效应，结合地方政府的空气质量提升工作，发挥大气污染控制措施的碳减排协同效益是中国在现阶段开展碳减排的重要手段。要把新的应对气候变化战略目标转化成切实行动，推进绿色低碳发展，推进生态环境保护和应对气候变化协同增效。

1 国内外研究现状

2000年3月在美国华盛顿召开了“关于减轻温室气体排放政策的附带效益与成本问题的研讨会”。2001年政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的第三次评估报告正式提出“协同效应”。此后，有越来越多的科学研究证实，不论是起源、大气过程还是对人类及环境的影响效果，在一定情况下，传统的大气污染物和温室气体有着密切的、相互作用的关系。一项150年来的观测结果和研究结果表明，大气中导致变暖的温室气体中13%-90%是由某种气溶胶组成的，而这些气溶胶都来自于大气污染物排放。

近年来，我国针对大气污染控制与温室减排协同效益的研究已经引起了广泛的关注。毛显强等[1]对中国火电和钢铁行业的二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳协同减排的评估方法和环境经济路径进行了研究，着重于不同技术减排措施的对比和成本效益分析。Aunan等[2]对山西太原的协同研究发现通过积极实施清洁能源战略及提高能源效率、产业结构调整、推进绿色交通等协同控制，每年可削减100～600 万吨SO2排放，同时实现300亿人民币的收益。田春秀等[3]对西气东输工程开展的环境协同研究表明，在2003-2020年期间，西气东输工程将减排约312 万吨SO2，同时将减排3475 万吨CO2。由此可见，大气污染物控制与碳减排的协同效益潜力巨大。

2 沈阳市大气污染物与二氧化碳排放现状

2.1 二氧化碳排放情况

2016-2019年沈阳市碳排放总量分别为6158.5、6000.4、5580.5、5431 万吨，呈逐年下降趋势。2016-2019年沈阳市单位GDP二氧化碳排放量分别为1.115 吨/万元、1.037 吨/万元、0.915和0.839 吨/万元。2016-2019年全市单位GDP二氧化碳排放降低率分别为4.65%、5.86%、6.02%、2.81%，超额完成累计进度目标。

2.2 大气污染物排放情况

2016-2019年，沈阳市主要大气污染物SO2的排放量呈现逐年下降的趋势，各年度SO2的排放总量分别为87260、75741、67560和63219 吨，其中来自电力部门的SO2排放量分别为9362、8118、4685和4299 吨，来自其他行业的SO2排放量分別为77898、67623、62874和58931 吨。

2016-2019年，沈阳市主要大气污染物NOX的排放量也呈现逐年下降的趋势，各年度NOX的排放总量分别为7.9、6.6、6.0和5.4 万吨，其中来自电力部门的NOX排放量分别为0.9、0.8、0.5和0.4 吨，来自其他行业的NOX排放量分别为3.1、2.0、1.6和1.0 吨，来自机动车的NOX排放量分别为4.0、3.9、3.9和3.9 万吨。

3 计算方法

3.1 研究思路

基于广泛开展文献综述、资料收集、政策归纳和专家访谈等方法，梳理总结沈阳市各部门主要采用的大气污染物与碳排放减排措施或技术，并按照污染物减排的“工程减排”“结构减排”“技术减排”进行分归类[4]。沈阳市各部门主要采用的大气污染物与碳排放减排措施或技术归纳为表1。其中：电力、工业生产和交通部门的减排既涵盖侧重于源头控制的结构减排，也包括侧重于末端治理的工程减排。本研究进行量化的主要是结构减排和工程减排两种措施。

依据《主要污染物总量减排核算细则》（以下简称“细则”），结合《污染减排的协同效应评价》开发的协同效应评价方法对每一项污染物减排措施通过对SO2、NOX的减排量来定量计算其相应CO2的减排量。“协同效应系数”是定量评价某时期内某区域实施污染减排措施同时对减缓CO2排放的贡献的一项指标，可以用于表示区域实施污染物减排措施时，减排单位局地污染物的同时减少的CO2减排量。

3.2 计算方法

根据行业特征和减排核算的基础条件差异。按照电力、工业生产和交通部门3部分进行核算地区减排总量。即：

[R=R电+R工+R交] （1）

3.2.1 SO2减排协同效应计算方法

[R=R电工+R电结] （2）

根据“细则”，工程减排措施减排量是现役燃煤机组脱硫工程新增削减量、工业燃煤锅（窑）炉烟气脱硫工程新增削减量，以及清洁燃料部分或全部替代原有燃煤（油）设施而新增的削减量之和。工程措施产生的SO2削减量按照上报生态环境部的污染物减排量核算表计，不同的烟气治理措施对CO2产生量的影响会有所不同，使用碳酸钙（CaCO3）和氨水（NH4OH）分别作为脱硫添加剂的脱硫项目，每实现1 吨SO2削减量时分别产生CO20.6875 吨和-0.0156 吨[4]。

结构减排措施减排量是关停小煤电机组新增削减量、小机组与大机组电量交易新增削减量、关停有烧结机的小钢铁新增削减量、同步关停涉水行业燃煤锅炉新增削减量以及关停其他落后产能新增削减量之和。结构减排措施产生的SO2削减量按照上报生态环境部的污染物减排量核算表计，不同的结构减排措施对CO2产生量的影响会有所不同。

以关停小火电机组为例，结构措施CO2减排效果的核算公式为：

[ECO2=M×C×（44/12×0.8）×100] （3）

式中：M为机组关停前燃料煤消耗量;C为煤炭平均碳份;44/12：为CO2和C质量比;0.8为煤炭中碳份转化为CO2的比例系数。

3.2.2 NOX减排协同效应计算方法

NOX总量减排核算同样根据行业特征和减排核算的基础条件差异，分电力、工业生产和交通3部分进行核算。

治理工程NOX削减量包含新建机组同步建成的脱硝设施，包括新建、改建治理工程NOX，削减量和实施煤改气工程的NOX削减量2部分。以电力行业为例，新建、改建治理工程主要包括新建或改建脱硝设施、进行低氮燃烧技术改造、既新建改建脱硝设施又进行低氮燃烧技术改造。工程措施产生的NOX削减量按照上报生态环境部的污染物减排量核算表计，CO2排放的削减量可以表示为：

[R电工治-CO2=i=1nMi×εi-CO2] （4）

式中：[R电工治-CO2]为核算期新建、改建治理工程CO2削减量，t;[Mi]为核算期第i台机组实施治理工程后的煤炭消耗量，万t;[εi-CO2]为核算期第i台机组实施治理工程后的CO2减排系数。

结构调整减排量是包括永久关闭生产线、淘汰落后产能项目等。以电力部门为例，结构减排主要为关停小煤电机组新增削减量、小机组与大机组电量交易新增削减量。

交通部门基于《道路机动车大气污染物排放清单编制技术指南（试行）》和《城市机动车排放空气污染测算方法》（HJ/T 180-2005），结合文献、调研结果及沈阳实际情况，计算机动车污染物的排放量。

[EP=A×EF×（1-η）] （5）

式中：[EP]代表污染物或温室气体p的排放量;A为污染排放相关的活动水平;EF为污染物或温室气体p排放因子;η为污染物或温室气体p经过控制措施后的去除效率。

机动车类型及其年均行驶里程按照《道路机动车大气污染物排放清单编制技术指南》的推荐数值进行测算。机动车排放因子采用吴丹等相关研究成果[5]。根据文献[6]电动公交车百公里电耗为120 kWh/100 km，电动出租车百公里电耗16 km/100 km。公交车百公里油耗为28.5 L/100 km，重型货车百公里油耗为31.8 L/100 km，柴油的密度采用0.835 kg/L;出租车百公里油耗为7.25 L/100 km，汽油的密度采用0.725 kg/L。CO2的排放系数采用《2006年IPCC国家温室气体清单指南》的缺省值和热值得到柴油的排放系数为3.16 kg-CO2/kg柴油，汽油的排放系数为3.04 kg-CO2/kg汽油。

4 结论与对策建议

4.1 结论

1）协同减排部门贡献分析

2016-2019年期间，沈阳市实施总量减排措施，可以削减SO24.1 万吨，削减NOX2.6 万吨SO2与CO2的协同减排系数为136.3。NOX与CO2的协同减排系数为209.5。

各行业的减排量来看，电力部门SO2减排量为2.1 万吨，占SO2减排总量的55.0%，;其次为工业生产部门，为1.9 万吨，部门间SO2与CO2的协同减排效应如下图3（a）所示。

同时，电力部门的NOX减排量为2.4 万吨，工业生产部门 的NOX减排量为0.2 万吨。交通部门通过采取淘汰黄标车及老旧车辆、更换新能源公交车和更换新能源出租车，可以减排NOX1.3 万吨，NOX与CO2的协同减排系数为41.6。部门间NOX与CO2的协同减排效应如下图3（b）所示。

2）协同减排措施贡献分析

沈阳市2016-2019年间，SO2结构减排措施的协同效应系数在城市总体层面要高于工程减排措施。由于采取结构减排措施，沈阳能够减排SO22.1万吨，协同效应系数为200.1;由于采取工程减排措施，沈阳市能够减排SO22.8万吨，协同效应系数为106.0。

可以看到，通过抑制能源需求、优化能源结构、降低化石能源消耗等途径或方式能大幅削减主要大气污染物的排放，具有较强的正向协同效应;侧重于燃料结构的调整的大气污染治理措施能够产生正向的协同减排效应，但侧重于末端治理的措施或技术协同效应不显著、甚至为负。总体而言，沈阳市2016-2019年大气污染物治理对控制温室气体排放具有显著的促进作用。

但也应该看到的是，沈阳市仍未从根本上改变长期以来粗放式发展积累形成的“偏重”产业结构和“偏煤”能源结构，能源消费总量和燃煤消费量仍逐年增长，这给大气环境和气候变化带来双重压力。未来，沈阳市应坚持以深化结构调整和优化能源结构为核心，加大对燃煤消费量的控制力度，进一步实现大气质量的持续改善和温室气体排放强度的大幅下降。

4.2 对策建议

1）研究并制定和实施气候与环境友好的协同控制策略，协同控制温室气体与大气污染物排放。积极推进沈阳市开展空气质量达标和碳达峰“双达”行动，有序开展行业“碳达峰”行动。

2）构建沈阳协同减排地方标准体系。根据沈阳市产业结构和地方特色，在能源、工业、机动车和生活服务等方面建立健全地方标准，逐步构建、完善沈阳“大气污染物与温室气体协同减排”地方标准体系，充分发挥标准的引领和倒逼作用，促进产业结构转型升级和大气污染治理。

3）推进区域大气污染联防联控。推动建立统一规划、统一监测、统一监管、统一预警、统一防治、统一考核的区域联防联控长效机制，制定区域联防联控实施方案。

4）加快结构调整与产业升级。促进产业发展向创新发展和绿色发展双轮驱动模式转变，能源资源利用向高效、绿色方式转型。对重点控制区域实施产业准入，限制高污染高消耗企业进入，对高污染高能耗企业实施退出机制。大力发展第三产业，着力推进节能、环保、低碳产业的发展。

5）积极做好排污权市场与碳排放权交易体系之间的协调。充分发挥作为固定污染源管理核心制度的排污许可证制度在大气污染物与温室气体的协同监管中的作用。

【参考文献】

[1]    毛显强，邢有凯，胡涛，等.中国电力行业硫、氮、碳协同减排的环境经济路径分析[J].中国环境科学，2012（4）：748-756.

[2]    AunanK，J Fang，HVennemo，et al..Co-benefits of climate policy—lessons learned from a study in Shanxi，China[J].Energy Policy，2004（4）：567-581.

[3]    田春秀，李丽平，杨宏伟，等.西气东输工程的环境协同效应研究[J].环境科学研究，2006（3）：122-127.

[4]    中日污染减排与协同效应研究示范项目联合研究组.污染减排的协同效应评价[M].北京：中国环境出版社，2017：57-79.

[5]    吴丹，张立平，闫艳芳，等.沈阳市机动车大气污染物排放清单的研究[J].环境监测管理与技术，2018（6）：30-33.

[6]    林晓丹，吕彬，田良，等.基于LCA的北京市公交车节能及温室气体减排潜力分析[J].环境科学学报.2015（2）：576-584.

【作者簡介】

温娜（1979-），女，工程师，硕士，研究方向为环境监测与管理。