第一作者：雷宇、尹志聪、鲁玺

　　通讯作者：雷宇、张强、宫继成

　　通讯单位：生态环境部环境规划院、清华大学地球系统科学系、北京大学环境科学与工程学院

　　成果简介

　　近日，由能源基金会和中国清洁空气政策伙伴关系（CCAPP）支持，清华大学、生态环境部环境规划院、北京大学、南京信息工程大学联合发起成立的《中国碳中和与清洁空气协同路径年度报告》工作组在环境领域著名学术期刊Environmental Science and Ecotechnology上发表了题为“The 2022 report of synergetic roadmap oncarbon neutrality and clean air for China: Accelerating transition in keysectors”的论文。研究围绕与大气污染与气候变化协同应对紧密关联的协同治理体系与实践、结构转型与治理技术、空气污染与气候变化、大气成分源汇及减排路径、健康影响与协同效益等五个方面设计了20项指标，通过追踪各项指标的进展，分析中国在走向碳中和与清洁空气协同之路上存在的障碍并提出解决思路。本研究得到了国家自然科学基金委和能源基金会的资助。

　　引言

　　当前，我国同时面临空气污染治理和气候变化应对的重大挑战。鉴于二者高度同根同源同过程的特征，我国政府通过不断推进能源、产业、交通等关键部门结构优化转型，加快向源头治理转变，积极推动减污降碳协同治理工作。在此背景下，为全面客观地跟踪评述我国协同气候变化应对与大气污染防治的进展，2021年起，清华大学、生态环境部环境规划院、北京大学、南京信息工程大学联合发起了《中国碳中和与清洁空气协同路径年度报告》的编写工作，汇集领域内50余名一线专家学者进行常态化的跨学科交流，旨在通过设计和追踪各项关键指标的进展，总结并分析中国空气污染与气候变化协同治理进程，助力形成政策制定、评价与优化的闭环，推动协同治理政策落地实施。第一期研究成果以展望（Perspective）形式发表在Environmental Scienceand Ecotechnology上（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666498423000455）。本年度研究基本延续了第一期研究的主体框架，涵盖协同治理体系与实践、结构转型与治理技术、空气污染与气候变化、大气成分源汇及减排路径、健康影响与协同效益等五个方面，设计了20项指标，并对2021年以来的相关进展作了细致梳理，着重强调了重点部门的关键进展。2021年，我国在碳污协同治理方面取得了显著进展，包括非化石能源发电装机容量首次超过煤电装机容量、粗钢和水泥产量在多年增长后出现回落，以及电动汽车的快速普及等。2022年，颁布实施的《减污降碳协同增效实施方案》标志着协同推进碳减排和大气污染治理的工作进入了新阶段。以上变化也凸显了中国为满足协同治理和可持续发展需求而对能源、产业及交通结构进行调整和优化的不懈努力。通过持续发力，近年来我国碳排放增速有所放缓，空气质量明显改善，人群健康效益持续增加。

　　图文导读

　　导读内容一：协同治理体系与实践

　　随着我国进入新发展阶段，生态文明建设纵深推进对“降碳”和“减污”相互支撑和相互促进提出了明确要求。近期出台的“十四五”规划以及《减污降碳协同增效实施方案》等顶层设计文件都切实贯彻了这一要求。在此基础上，生态环境部门围绕减污降碳协同，在环评、监测、监管、统计等领域采取行动，完善既有管理制度，推动将碳排放管理需求融入到生态环境管理制度中，协同治理体系逐步构建完善。在市场机制方面，全国碳市场作为控制温室气体排放的政策工具，促进企业减排温室气体，加快绿色低碳转型的作用初步显现。这些顶层政策以及配套的战略规划、法律法规及标准等，作为协同治理的基础，能够以较低成本实现更高效益。结合国家战略要求和区域自身特点，以青岛、成都等为代表的城市陆续在协同治理实践方面开展创新性工作。然而总体来看，我国城市空气质量改善和温室气体减排协同仍存在较大进步空间。2015—2020年间，全国仅有1/3城市实现了PM_2.5浓度和CO₂排放量的协同下降（如图1所示）。

　　图1  (a) 2015—2020年中国城市PM_2.5年均浓度和CO₂排放量变化情况。(b) 图(a)中绿色实线边界区域的详细信息。散点的大小表示2020年CO₂排放量。

　　导读内容二：结构转型与治理技术

　　加速生产结构绿色低碳转型和部署先进的能源及减排技术是协同减排的核心抓手。如图2所示，能源结构调整方面，近年来我国能源利用效率不断提升，2021年单位国内生产总值CO₂排放同比下降3.8%；电源结构持续优化，2021年全国非化石能源发电装机容量11.2亿千瓦，同比增长13.4%，首次超过煤电装机容量；新型电力系统建设方面，以风能、太阳能为代表的新能源电源建设持续推进，新能源消纳能力水平不断提高。产业结构调整方面，新产业新业态新模式加速成长，新能源汽车产量同比增长152.5%，粗钢和水泥产量多年增长后出现回落。交通结构调整方面，低碳交通体系建设取得长足进步，2021年全国新能源汽车保有量达784万辆；运输结构也逐步优化，全国铁路和水路货运量分别增长4.9%和8.2%；建筑用能结构转型方面，建筑用能效率进一步提高，截至2020年底，全国城镇累计建成节能建筑面积超过238亿平方米；碳捕集、利用与封存（CCUS）技术推广方面，示范项目持续推进，截至2022年3月，已投运或在建CCUS示范项目达50个。

　　大气污染治理持续推进（如图3所示），截至2021年底，近10.3亿千瓦煤电机组实现超低排放，1.45亿吨钢铁产能完成全流程超低排放改造，每小时35蒸吨以下燃煤锅炉基本淘汰，累计淘汰黄标车和老旧机动车2700多万辆。针对面源污染，持续推进针对挥发性有机物(VOCs)排放、扬尘排放和农村环境问题的治理工作。

　　图2  2000—2021年社会经济指标所刻画的结构转型进展。社会经济指标具体包括(a) 总人口；(b) 国内生产总值 (GDP)；(c)一次能源消费总量；(d) 第一产业GDP占比；(e) 第二产业GDP占比；(f) 第三产业GDP占比；(g)煤炭消费总量；(h) 煤炭占能源消费总量的比重；(i) 能耗强度；(j) 粗钢产量；(k)水泥产量；(l) 乙烯产量；(m) 汽车保有量；(n) 水路货物周转量；(o) 铁路货物周转量；(p) 新能源汽车保有量；(q) 火电装机比重；(r) 水电装机比重；(s) 风电装机比重；(t) 光伏装机比重；(u) 火电发电量比重；(v) 水电发电量比重；(w) 风电发电量比重；(x) 光伏发电容量比重。

　　图3  2013—2021年中国大气污染治理指标进度

　　导读内容三：空气污染与气候变化

　　空气质量的变化及相关的气象-气候相互作用程度是直接反映碳污协同控制对环境影响的重要指标。2021年，全国339个地级以上城市PM_2.5浓度均值为30 μg m^-3，相比2015年下降34.8%（如图4a所示）。然而，PM_2.5污染负荷仍处于高位，全国尚有近100个地级及以上城市未能达标，PM_2.5仍然是我国最主要的大气污染问题。2021年全国城市O₃日最大8小时平均值第90百分位数浓度范围为94-197 μg m^-3，平均浓度为137 μg m^-3，较2020年略有下降（如图4c所示）。O₃污染控制虽取得一定成效，但O₃仍然是影响城市空气质量达标天数的重要因素。

　　2021年气象条件总体利好于空气质量改善。PM_2.5气象条件评估指数分析结果显示，全国平均PM_2.5污染气象条件与2020年基本持平（如图4b所示）。O₃气象条件评估指数分析结果显示，2021年5—9月全国平均O₃气象条件优于近五年同期平均水平（如图4d所示）。气候变化背景下，2021年极端天气气候事件多发。全国平均气温较常年（1981—2010年）偏高1.0℃，为1951年以来历史最高。随着未来全球持续变暖，气候变化将加剧极端气候与灾害风险，不利气象条件将增加中国东部未来发生霾或臭氧污染天气的概率，给我国持续改善空气质量带来更大挑战。

　　图4  2015—2021年全国及重点区域空气质量及相关气象条件指数变化情况。(a) PM_2.5年均浓度。(b) PM_2.5污染气象条件指数。(c) O₃日最大8小时平均值第90百分位数年均浓度。(d) O₃污染气象条件指数。

　　导读内容四：大气成分源汇及减排路径

　　识别大气污染物和温室气体排放的来源是制定有效控制措施的基础，量化各部门已有控制措施的协同水平将为未来政策制定提供重要启示。如图5所示，2015—2020年间，全国绝大多数省份的碳排放呈显著增长趋势，其中电力部门是碳排放增量的主要贡献者，而工业、交通和民用部门的碳排放则在部分省份呈现了下降趋势，电力部门的深度脱碳对于实现未来气候目标至关重要。过去20年中国陆地碳汇持续增长，2010s中国陆地碳汇较2000s增加10%～24%，大规模的植树造林使我国森林覆盖率自2000s的4.83%增长到2010s的23.04%，显著提升了陆地生态系统的碳汇能力。

　　PM_2.5与碳排放协同治理成效呈现显著的部门和空间异质性。如图6所示，2015—2020年间，我国工业部门CO₂减排与PM_2.5污染改善呈现正协同效应；电力供热部门碳排放增长22%，相关的PM_2.5浓度下降59%，呈显著负效应；交通和民用部门碳排放增长8%，相关的PM_2.5浓度下降22%～23%，同样呈现负效应。仅有北京、重庆、河南、四川、吉林五个省（市）实现了CO₂减排与PM_2.5污染改善的正协同效应，其余省份则均呈现PM_2.5污染改善、CO₂排放上涨的态势。

　　图5  2015—2020年间中国各省CO₂排放变化情况。

　　图6  2015—2020年间中国各省CO₂排放与PM_2.5污染协同控制情况。(a) 所有排放源；(b) 电力和热力部门；(c) 工业部门；(d) 交通部门；(e) 民用部门；(f)农业部门；(g) 废弃物处置部门。圆圈标记的大小和颜色分别代表部门的CO₂排放量和PM_2.5浓度与CO₂排放量的比值。

　　导读内容五：健康影响与协同效益

　　暴露于空气污染物、极端天气事件或自然灾害会对人群健康产生不利影响，协同治理将通过改善空气质量和减缓气候变化带来健康效益。2021年，全国人口加权PM_2.5年均暴露浓度为31.2 μg m^-3，较2020年和2017年分别下降了6.8%、30.3%。如图7所示，因PM_2.5长期和短期暴露相关的成人过早死亡人数分别为121万和6万，并呈逐年降低趋势；O₃长期和短期暴露相关的成人过早死亡人数分别为13万和8万；PM_2.5长期暴露仍是中国空气污染疾病负担的主要贡献者。气候变化背景下，人群健康同样受到严重威胁。2021年我国极端天气气候事件多发强发，尤其极端降水事件频发，严重威胁我国人群健康。

　　图7  2013—2021年间中国归因于PM_2.5和O₃长期与短期暴露的过早死亡人数。(a) 与空气污染长期暴露相关的健康损失变化。(b) 与空气污染短期暴露相关的健康损失变化。

　　小结

　　我国同时面临碳达峰碳中和与美丽中国建设两大战略任务，协同推进减污降碳已成为我国新发展阶段经济社会发展全面绿色转型的必然选择。在社会管理层面，我国已经开始积极构建减污降碳相互促进、协同增效的管理制度和政策体系；在技术应用层面，有利于能源、产业、交通等结构向低碳化绿色化转型的技术在加速得到应用。然而，经济增长和城镇化带来的能源消费需求增长仍是我国实现减污降碳协同增效需要应对的最大挑战。为取得更大的空气质量改善效果、收获更多的健康效益，未来需选择以高可再生能源为主的碳中和路径，以碳中和目标推动能源结构和技术更迭、实现深刻变革，进而更高质量地推动碳达峰碳中和与清洁空气目标的早日实现。

　　作者简介

　　雷宇：生态环境部环境规划院研究员、大气环境规划研究所所长、碳达峰碳中和研究中心主任。兼任中国环境科学学会青年科学家分会副主任委员、污染源排放与管控专业委员会副主任委员、减污降碳专业委员会副主任委员、联合国NEACAP科学政策委员会委员。主要研究方向为大气污染特征识别和来源分析、大气污染控制和温室气体减排策略。发表学术论文100余篇，其中SCI收录论文70余篇；牵头和参与编写专著9部。获省部级科技一等奖3次，入选“第二批国家环保专业技术青年拔尖人才”，获中国环境科学学会青年科学家奖金奖。

　　尹志聪：南京信息工程大学大气科学学院教授、博导、副院长，主持国家自然科学基金重大项目课题、国家重点研发计划项目课题等多项国家级项目。近五年，第一/通讯作者在NSR, Sci. Bull., JC, ACP 发表SCI论文30多篇，入选ESI高被引论文；参加撰写《科技支撑中国西部生态屏障建设战略研究》《中国气候与生态环境演变：2021》等重大咨询报告。

　　鲁玺：清华大学碳中和研究院院长助理、环境学院教授。主要从事低碳能源与大气环境协同机制、技术集成及发展路径研究。承担科技部重点专项、总理攻关基金、自科基金重点、优青、杰青等多项国家项目与课题，担任联合国ESCAP亚太能源联盟智库专家，中国环境科学学会青年科学家分会副主任委员、秘书长。获首届中国环境科学学会青年科学家金奖与第十五届中国青年科技奖等。

　　张强：清华大学地球系统科学系教授、副系主任，国家自然科学基金委创新研究群体学术带头人。兼任中国环境科学学会污染源排放与管控专委会副主任委员，全球排放研究计划（GEIA）中国工作组共同主席，CMIP7情景模式比较计划（ScenarioMIP）科学指导委员会委员，npj Climate andAtmospheric Science副主编，Atmospheric Chemistry andPhysics、Journal of Geophysical Research Atmosphere、中国科学-地球科学等多个学术期刊编委。主要研究方向为大气成分变化及气候环境影响，主持开发的多尺度排放清单模型（MEIC）数据库被国内外学术界广泛使用。

　　宫继成：北京大学环境科学与工程学院研究员、环境健康系主任。主要以生物标志物的开发和测量为手段研究环境污染物暴露对人体心肺健康的影响和效应机制。研究成果已在环境科学与健康领域的重要国际期刊上发表SCI论文90余篇。承担“国家第二次青藏高原综合科学考察”和国家自然科学基金委面上等项目，曾获得中国环境科学学会青年科学家奖和国家青年人才项目，2021年中国生态环境部十大科技进展主要完成人。

　　文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S266649842300100X

　　中文报告链接：

　　http://www.ccapp.org.cn/dist/reportInfo/357

（转自ESE期刊）