美科動態

      中國正面臨實現“碳達峰、碳中和”與深入打好污染防治攻堅戰的雙重挑戰，亟需進一步發揮科技支撐作用，助力我國未來減污降碳政策措施的制定、實施和評估，實現精準治理。因此，大氣污染物和CO2協同控制成本效益分析工具的開發和應用十分重要。  
 
一、亟需發展大氣污染物與CO2協同控制成本效益分析工具

      近年來，我國實施了一系列大氣污染防治政策與措施，空氣質量改善效果顯著。但目前我國PM_2.5濃度仍遠高于世界衛生組織（WHO）空氣質量指導值，O₃污染日益凸顯，協同控制PM_2.5和O₃污染已成為我國重點區域及城市面臨的嚴峻挑戰。此外，中國經濟處于上升期，二氧化碳排放量大，且從實現碳達峰到碳中和目標的時間只有30年，二氧化碳減排同樣面臨巨大挑戰。

      大氣污染物和CO₂同根同源，相互影響。大氣污染物和CO₂協同治理面臨著階段性大氣污染防治規劃制定、溫室氣體減排路徑選擇和方案制定等管理需求，因此亟需發展不同措施實施后減污降碳效果及其成本效益評估、特定空氣質量目標下大氣污染物和CO₂減排策略優化等共性技術。利用大氣污染物與CO₂協同控制成本效益分析工具有助于科學精準地優選協同治理措施，獲得協同減排效益。
 
二、空氣污染控制成本效益與達標評估系統（ABaCAS）的應用與進展

      清華大學聯合多家科研機構開發的空氣污染控制成本效益與達標評估系統（ABaCAS）已得到廣泛應用。2021年該系統在氣候與污染系統性協同評估方面進一步發展，構建了大氣污染物與溫室氣體耦合排放清單、基于深度學習的氣象-排放-濃度智能響應模型、大氣污染防治措施的健康效益評估與能源-環境-氣候-健康綜合評估系統。

1.大氣污染物與溫室氣體耦合排放清單

      通過開發源排放對經濟系統、能源系統和治理措施的動態響應模型，建立了細化至工藝的污染物及CO₂一體化動態排放清單，解決了大氣污染物和CO₂排放清單的時空和行業不匹配問題。此外，建立了多污染物能源技術和末端控制技術數據庫，包含不同部門的技術容量、能源服務需求、固定投資及運行成本等多維數據，形成減排成本曲線，應用于各行業、區域的政策措施制定。

2.基于深度學習的氣象-排放-濃度智能響應模型

      氣象-排放-濃度智能響應模型是基于化學指示劑算法深度學習模型，利用高低排放情景的空氣質量模擬濃度分布建立的各網格點“排放-濃度”響應函數，可快速準確預測大氣污染控制的空氣質量改善效果。此模型突破了響應關系的時空適用性局限，進一步提升了計算效率和預測精度。此外，研究團隊基于排放-濃度關系顯式表征，結合控制措施的成本評估模型，建立了以環境濃度為約束、以總成本最小為目標的優化模型，實現了PM2.5與O3雙控雙減目標下的減排需求反算。

3.大氣污染防治措施的健康效益評估

      為加強大氣污染防治措施的健康效益評估，研究團隊通過結合CMAQ/2D-VBS空氣質量模擬和微環境人體暴露評估，開發綜合人口加權暴露水平評估方法，同時計算室內和室外空氣污染暴露水平。應用該模型的研究表明，2020年新冠疫情封鎖管控期間，大量人口被滯留在農村地區，用于采暖和炊事的固體燃料使用量增加，導致人群室內空氣污染暴露水平上升。較無疫情封鎖管控情景，華北地區PM_2.5綜合人口加權暴露增加5.1μg/m³（室內+室外），管控期間室外大氣污染物濃度下降所帶來的健康效益被室內污染所抵消。
 
   
      需要指出的是，目前大氣污染防治措施健康效益評估中的暴露-反應關系和經濟價值評估研究成果的差異較大，需進一步加強本土化研究，建立更可靠的居民對大氣污染響應健康效應譜和經濟價值數據模型，為政策制定和優化提供科學支撐。

4.能源-環境-氣候-健康綜合評估系統（GCAM-ABaCAS）

      研究團隊通過研發省級能源-環境-氣候耦合模型，實現大氣污染物與溫室氣體在排放情景、控制目的、技術路徑上動態關聯，支撐協同控制成本效益分析。
 
   
      應用該模型對大氣污染物和CO₂協同減排情景分析的結果顯示，在國家自主貢獻情景下，即使采用最嚴格末端控制手段，中國在2035年仍無法實現PM_2.5濃度全面達標；若實施加嚴低碳能源政策，可助力實現中國空氣質量在2035年前全面達標，同時帶來政策實施成本8倍以上的人群健康效益。嚴控兩高行業產能、清潔取暖政策、工業部門能源結構調整等減排措施對大氣污染物和CO₂減排具有強協同性。下一步，需繼續發展基于大氣污染物和CO₂協同減排效果的政策決策工具，并構建多種協同控制效益評估指數，助力因地制宜政策制定。

   
三、總結與展望

      近年來，以大氣污染控制費用效益分析為核心的綜合評估模型迅速發展，初步形成了多污染物協同控制優化決策技術體系，提高了空氣質量改善政策措施的成本有效性，推動了空氣污染治理向風險管控的轉變。

      當前模型中尚未考慮污染物不同源排放的組分和毒性差異，且不同措施的減污降碳協同效益評估方法仍不成熟、對新污染物的跨介質生態影響考慮不足。因此，亟需開發基于費效分析的多目標、多污染物、跨介質綜合調控和決策支持平臺，并在重點區域開展技術集成和示范應用，以實現PM_2.5和O₃的協同控制、常規污染物和新污染物協同調控和減污降碳協同增效。