基于源排放清单的区域大气污染物和碳排放特征研究

2022-12-10李林耀丁婧刘心浩洪坤钰

中国资源综合利用 2022年11期

李林耀，丁婧，刘心浩，洪坤钰

（1.宁夏环境科学研究院（有限责任公司）；2.宁夏回族自治区生态环境监测中心，银川 750011）

自国家实施“双碳”战略以来，减污降碳成为大气环境污染防治的新目标。国内学者对不同区域大气污染特征[1]开展了研究，不同程度地阐述了区域或部分城市大气污染时空变化特征。有学者从不同层面开展了区域减污降碳协同[2]方面的探索，提出了减污降碳的方法。宁夏回族自治区位于我国西北地区，已有大气污染研究主要集中在细颗粒物和臭氧传输影响、污染成因分析[3-4]等方面，碳排放研究主要为碳达峰预测与研判[5]，区域内减污降碳协同方面的研究尚未深入开展。本研究基于大气污染源排放清单，通过计算CO2排放量，梳理了宁夏各市主要大气污染物和碳排放特征，耦合分析了常规大气污染物和碳排放的重点领域。

1 研究区概况

宁夏回族自治区地处西北内陆，位于黄河中上游黄土高原与内蒙古高原的过渡地带，地势南高北低，呈阶梯状下降。全区整体位于季风区西缘，气候属于典型的温带大陆性气候。全年日照充足，蒸发强烈，南北降水极不均衡。全区环境空气质量总体良好，近年来以臭氧和细颗粒物（PM2.5）为代表的复合型污染逐渐凸显，碳排放强度高于全国平均水平。

2 区域大气污染物和碳排放特征

2.1 各地主要污染物和碳排放贡献

按照区域贡献分析，宁夏各市主要大气污染物和CO2排放占比分布如图1 所示。对宁夏氮氧化物（NOx）排放贡献最大的是银川市，贡献占比达28%左右，贡献第二的是石嘴山市，贡献占比约为24%，贡献排名第三的是吴忠市，贡献占比为16%左右。银川市、石嘴山市及吴忠市三者对宁夏NOx总体排放的贡献占比高达69%，是全区NOx排放的重点区域。对宁夏挥发性有机物（VOCs）排放贡献最大的区域为宁东能源化工基地（简称宁东基地），贡献占比约为25%，其次为银川市，贡献占比约为22%，石嘴山市和吴忠市贡献占比分别为18%和19%左右，银川市、石嘴山市、吴忠市和宁东基地VOCs 排放量占宁夏总排放量的比重超过85%。对宁夏PM2.5排放贡献最高的区域为吴忠市，贡献占比约为24%，其次为银川市，占比为21%左右，此外，石嘴山市和中卫市排放贡献占比分别约为16%和18%，银川市、石嘴山市、吴忠市和中卫市PM2.5排放量占全区总排放量的80%以上。对于CO2而言，宁东基地和银川市排放贡献分居第一位和第二位，贡献占比分别为31%和26%左右，石嘴山市和吴忠市排放贡献占比均为16%左右。总体来看，银川市、石嘴山市、吴忠市和宁东基地CO2排放量占全区的比重为88%左右，是宁夏高碳排放集中区域。

图1 各市主要大气污染物和CO2 排放占比分布

2.2 各地主要污染物和碳排放强度

根据各地主要大气污染物及CO2排放量，通过获取各市2018 年国土面积及地区生产总值（GDP）数据，分别计算各市单位面积污染物排放量及单位GDP 污染物排放量，同时分别计算各市单位面积CO2排放量及单位GDP 碳排放量。由于官方统计口径将宁东基地相关数据均包含在银川市，因此将宁东基地与银川市合并后进行分析。

宁夏单位国土面积的污染物和碳排放强度整体呈由北向南逐渐降低的态势，即银川市、石嘴山市和吴忠市排放强度较高，固原市和中卫市排放强度较低。其中，单位面积NOx排放强度最高的城市为石嘴山市和银川市，排放强度分别为6.57 t/km2和6.36 t/km2，是宁夏其他三个城市排放强度平均值的5～6 倍。单位面积VOCs 排放强度最高的城市为银川市，达5.36 t/km2，其次为石嘴山市和吴忠市，分别为3.50 t/km2和0.91 t/km2。单位面积PM2.5排放强度最高的为银川市和石嘴山市，分别为2.89 t/km2和2.82 t/km2，排名第三的为吴忠市，排放强度为1.03 t/km2，固原市和中卫市均低于1.0 t/km2。单位面积碳排放强度最高的为银川市（1.22 万t/km2），其次为石嘴山市（0.59 万t/km2），排名第三的为吴忠市（0.14 万t/km2），银川市、石嘴山市和吴忠市排放强度远高于固原市和中卫市。2018年，宁夏各市单位国土面积的主要污染物和碳排放强度如图2 所示。

图2 宁夏各市单位国土面积污染物和CO2 排放强度变化趋势

除了NOx和PM2.5外，宁夏单位GDP 的其他指标（VOCs 和CO2）排放强度呈较为明显的北高南低态势。其中，单位GDP 的NOx排放强度最高的城市为石嘴山市，达56.43 t/亿元，其次为吴忠市和固原市，均为44 t/亿元左右，最低的为银川市（29.66 t/亿元）。从单位GDP 的NOx排放强度来看，最高的石嘴山市是最低的银川市的1.9 倍。单位GDP 的VOCs 排放强度最高的为吴忠市（36.08 t/亿元），其次为石嘴山市和银川市，分别为30.10 t/亿元和25.03 t/亿元，固原市和中卫市均为20 t/亿元左右。单位GDP 的PM2.5排放强度最高的为吴忠市和中卫市，分别为40.91 t/亿元和40.33 t/亿元，排名第三的为固原市（33.23 t/亿元），石嘴山市和银川市处于较低水平。宁夏单位GDP 碳排放强度呈较为显著的两极分化态势，银川市、石嘴山市和吴忠市碳排放强度介于5.05～5.74 t/亿元，均明显高于全国平均水平，固原市和中卫市则分别为2.44 t/亿元和3.51 t/亿元。2018年，宁夏各市单位GDP 的主要污染物和碳排放强度如图3 所示。

图3 宁夏各市单位GDP 的主要污染物和碳排放强度变化趋势

2.3 主要行业常规污染物和碳排放耦合特征

通过各行业排污占全区总量的比例来分析，移动源和电力供热两个行业排放的NOx分别占宁夏排放总量的32.65%和27.82%，水泥熟料排放占比为7.52%，石墨碳素、制药及铁合金等行业排放占比均介于3%～5%。炼焦和现代煤化工的VOCs 贡献比例合计为18.17%，移动源贡献占比为8%左右，石化化工和制药行业总体贡献占比约为10%。PM2.5排放最高的为电力供热行业，贡献占比为13.25%，石墨碳素贡献占比为10.96%，水泥熟料和电解铝贡献占比分别为7.55%和5.10%。CO2排放贡献最高的为现代煤化工和石化化工，二者贡献占比分别为20.83%和17.94%，钢铁冶炼、电解铝及炼焦等行业贡献占比均为10%左右，铁合金和电力供热贡献占比分别为8.82%和6.56%，水泥熟料贡献占比为5.89%。重点行业主要污染物及CO2排放的贡献比例矩阵图如图4 所示。

图4 重点行业主要污染物及CO2 排放贡献比例矩阵图

研究表明，宁夏减污降碳重点分布在电力供热、现代煤化工、炼焦、石化化工和水泥熟料等行业。现代煤化工和炼焦两个行业贡献最为显著，二者合计贡献了全区18.17%的VOCs 和30.92%的CO2，是常规大气污染物和碳排放耦合程度最高、减污降碳潜力最大的行业。此外，石化化工贡献了11%的VOCs、17.94%的CO2以及接近5%的NOx，是多污染物协同控制和降低碳排放强度的重点领域，电力供热贡献了27.82%的NOx、13.25%的PM2.5及6.56%的CO2，也是宁夏常规污染物和碳排放耦合程度较高的行业。