中国臭氧-颗粒物和温室气体协同控制的中长期战略研究

Medium and long-term strategiesfor synergistic control of ozone,PM2.5and greenhouse gases inChina !"# "#$%&'()*+,-.%/01234562789! ACKNOWLEDGEMENT This report is a product ofPekingUniversityand is funded by Energy Foundation China. !" 目录................................................................................................................................I第一章立项背景、总体思路和研究内容..................................................................1第二章气候变化对中国臭氧背景值的影响..............................................................32.1中国背景值变化..........................................................................................32.1.1数据来源............................................................................................32.1.2臭氧背景值计算方法........................................................................32.1.3中国重点城市群臭氧背景浓度分析................................................42.2气象因素对中国臭氧浓度变化的影响......................................................72.3气候变化对中国臭氧背景值浓度变化的影响..........................................9第三章中国臭氧、颗粒物和温室气体达标方案制定与分析................................133.1基于臭氧污染达标的分省排放控制目标制定........................................133.1.1空气质量模型的模拟改善与敏感性试验设置..............................143.1.2臭氧生成对前体物敏感性的分区域分析及减排路径设计..........183.1.3臭氧前体物减排的PM2.5污染减缓协同效益分析.......................233.1.4结果总结及不确定性分析..............................................................243.2中国协同减排路径方法与情景设置........................................................253.2.1能源经济模型：IMED|CGE..........................................................253.2.2情景设置..........................................................................................273.2.3末端去除率设定..............................................................................31第四章协同减排路径双向效果效益评估................................................................334.1减排政策对空气污染物的协同权衡与阶段性边际效应........................334.1.1二氧化碳与空气污染物的排放特征..............................................334.1.2碳减排对于空气污染物的减排成本与协同权衡作用分析..........374.2臭氧中长期目标对碳减排的协同权衡....................................................444.2.1臭氧中长期目标下二氧化碳和臭氧前体物排放趋势..................444.2.2臭氧中长期目标的碳减排潜力及关键减排部门..........................454.3未来多种情景下全国一次污染物排放及PM2.5和O3浓度变化路径...454.3.1不同情景下全国一次污染物排放变化..........................................474.3.2不同情景下全国PM2.5和O3浓度变化路径.................................49第五章温室气体、臭氧与气候变化协同治理........................................................555.1历史时期甲烷浓度变化............................................................................555.1.1全球甲烷浓度变化..........................................................................555.1.2中国甲烷浓度变化..........................................................................575.2历史时期甲烷变化对对流层臭氧变化的影响........................................59 5.3未来甲烷排放协同控制对对流层臭氧和气候变化的贡献....................615.3.1甲烷排放协同调控对全球对流层臭氧的影响..............................615.3.2甲烷减排对中国对流层臭氧的影响..............................................635.4甲烷排放协同调控对未来气温变化的影响............................................655.4.1甲烷排放协同调控对全球气温变化的影响..................................655.4.2甲烷排放协同调控O3对气温变化的影响....................................675.5不同减排路径下的大气氧化性与温室气体变化....................................695.5.1研究原理..........................................................................................695.4.2未来大气氧化性和温室气体变化..................................................70第六章结论与建议....................................................................................................726.1结论............................................................................................................726.2建议............................................................................................................74参考文献......................................................................................................................76 #$%&'()*+,-./0123 2013年《大气污染防治行动计划》等空气污染治理实施以来，我国环境空气质量明显改善，二氧化硫、细颗粒物（PM2.5）等一次污染物浓度较之2013年降幅达到30-50%。但是，近几年来，臭氧（O3）已经成为影响空气质量达标的重要因素，2015至2019年全国O3年均浓度、污染范围和持续时间呈逐年缓慢上升趋势，2020年年均浓度虽有所降低，但整体态势并没有完全扭转。仅依靠空气污染物末端治理难以实现空气质量目标，减少与化石燃料使用、传统制造业转型等源头改进也十分重要。为应对全球气候变化的挑战，中国承诺力争在2030年前实现碳达峰，努力争取在2060年前实现碳中和。常规大气污染物和二氧化碳（CO2）大都源于化石燃料的燃烧，空气质量改善需求也将有利于低碳转型目标的推进。同时各地区气象条件、污染物排放特征、发展阶段、产业结构和能源结构等都存在差异。在这一背景下，中国省级及区域空气质量目标的实现路径及其对气候减缓的协同效益，无疑成为亟需探讨的重要课题。在我国提出的双碳目标下，基于O3、PM2.5与温室气体之间的相互影响机制，O3和PM2.5污染协同防控在气候变化的大背景下，如何科学地走下去，今后的协同控制指标体系应如何建立？如何更高地对接世界卫生组织（WHO）的标准？这一系列问题都亟待解决。 作为近年来我国发展最为迅猛的世界级城市群，中国对于粤港澳大湾区（Guangdong-Hongkong-Macao Greater Bay Area, GBA）的环境空气质量工作提出了要主动适应气候变化的要求。GBA需要更积极探索在实现双碳目标下，如何走出一条以能源调整、消费控制为主、末端治理为辅的减排路径。O3综合防控技术和CO2深度减排已成为当前包括GBA区在内等区域的重大需求。区域环境空气质量管理中不仅要树立多污染物非线性协同控制战略，更要考虑温室气体和大气污染物协同减排战略，建立大气二次污染物前体物非线性减排、温室气体协同减排的创新绿色低碳发展模式，实施区域甚至是跨区域的污染联防联控。 然而，已有相关研究多集中在评估碳减排的空气质量协同效益分析方面，而对于各地区实现O3达标对CO2减排影响则缺乏探讨。针对上述问题，基于基础资料收集和模型模拟，本项目立足于气候变化下温室气体与O3和PM2.5相互作 用机制的研究，拟从国家和区域层面对与碳目标匹配的O3和PM2.5协同控制指标进行初步探究，为我国新阶段的环境大气污染物的控制与标准的建立提供科学的指导。 #4%56789:;<=()>?@A 在全球气候变暖愈发强烈的背景下，中国大部分城市的O3污染不降反升，并且PM2.5浓度仍然居高不下。同时，中国在2015年提交了《巴黎协定》国家自主贡献，在2020年提出了国家碳中和目标，未来的治理措施将逐渐转变为减污降碳协同治理，以源头治理为主，末端治理为辅。实际上，空气