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近日,清华大学地球系统科学系(简称“地学系”)张强教授课题组与环境学院贺克斌院士课题组合作在《国家科学评论》(National Science Review)在线发表题为《碳中和背景下中国2015~2060年PM2.5空气质量改善路径》(Pathways of China's PM2.5 air quality 2015~2060 in the context of carbon neutrality)的论文,首次定量揭示了碳达峰与碳中和目标下中国及重点区域2015~2060年的空气质量持续改善路径,指出了实现碳中和目标对我国未来空气质量根本改善的决定性作用。

随着国家大气污染防治行动计划的实施,近年来中国PM2.5浓度持续下降,空气质量明显改善。然而,当前PM2.5污染负荷仍处于高位,随着污染治理进程的深入,污染物减排幅度逐渐收窄,末端治理的减排难度日益增大,空气质量改善任务依然艰巨。2020年9月,习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布,中国将力争2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。这一重大战略目标的提出为统筹大气污染防治与温室气体减排指明了方向,为空气质量持续改善注入了全新动能。在此基础上,生态环境部提出将以“减污降碳协同增效”为总抓手,加快推动从末端治理向源头治理转变,通过应对气候变化降低碳排放,进而从根本上解决环境污染问题。

在这一重大国家战略背景下,张强课题组和贺克斌课题组基于自主研发的中国碳中和与清洁空气协同科学评估与决策支持平台(CNCAP),首次构建了碳达峰与碳中和背景下中国2015~2060年中长期排放情景,提出了全国及重点区域的未来PM2.5污染持续改善路径。研究发现,如一方面加大源头治理力度,提升可再生能源比例,推动钢铁、水泥等高耗能产品产量尽早达峰,加快散煤清洁化替代进程,同时持续推进非电行业、柴油机和VOCs重点行业污染治理工作,则在2030年实现碳达峰目标的同时,全国绝大部分地区PM2.5年均浓度可达到35μg/m3的现行环境空气质量标准,全国人群PM2.5年均暴露水平可从2015年的55μg/m3下降到28μg/m3,实现“减污降碳”的协同效应。

由于PM2.5对健康产生影响的阈值极低,世界卫生组织(WHO)给出的PM2.5年均浓度指导值为10μg/m3,而我国现行PM2.5标准相当于WHO第一阶段目标值,距离WHO指导值尚有一定差距。由于空气污染对老年人的伤害更大,在未来人口老龄化的大背景下,应当推动空气质量长期持续改善,以达到全面保护人群健康目的。2030年之后,由于末端治理措施的减排潜力基本耗尽,碳中和目标下的深度低碳能源转型措施将成为我国空气质量持续深度改善的动力源泉。在碳中和情景下,到2060年中国将基本完成低碳能源转型,可再生能源发电占比将达到70%以上,工业部门终端煤炭消费比例低于15%,新能源车占比达到60%以上,民用部门能源全面清洁化。2060年全国碳排放总量约为6.8亿吨左右,相当于在当前排放水平基础上减少90%以上;与此同时,全国人群PM2.5年均暴露水平达到8μg/m3左右,78%的人群PM2.5年均暴露水平低于WHO指导值,空气污染问题将得到根本解决。

图为不同情景下,中国未来碳排放和PM2.5浓度变化(图中百分比表示一次能源消费总量中化石燃料占比)

研究首次提出并量化评估了碳中和背景下我国未来中长期PM2.5空气质量改善路径,指出碳中和目标下的深度低碳能源转型是我国空气质量达到WHO指导值的必由之路。研究为中国制订“减污降碳”协同治理路线图提供了科学依据,并对其他发展中国家协同应对气候变化与空气污染问题具有重要参考价值。研究提出,下一步应当以“减污降碳协同增效”为总抓手,把降碳作为源头治理的“牛鼻子”,推动碳达峰与碳中和目标下的PM2.5与O3污染协同治理,深入发挥和提升结构调整在污染减排中的作用,加快能源清洁低碳转型,逐步构建零碳能源体系;针对“科学治污、精准治污和依法治污”的重大需求,强化科技引领和机制创新,构建碳中和与清洁空气协同的新一代大气复合污染防治技术体系;将保护人民群众健康作为气候变化与空气污染协同治理的出发点,在2030年之后加严空气质量标准并逐步与WHO相关标准接轨,引导空气质量根本改善。

清华大学地学系张强教授为论文通讯作者,地学系博士生程静和地学系助理教授同丹为论文共同第一作者;清华大学环境学院贺克斌院士共同设计并全程指导了该项研究。来自清华大学、生态环境部环境规划院、美国西北太平洋国家实验室、中国气象科学研究院等多家单位的专家学者参与了该项研究。研究得到国家自然科学基金委和能源基金会的支持。

原文地址:

Cheng J#, Tong D#, Zhang Q*, Liu Y, Lei Y, Yan G, Yan L, Yu S, Cui Y. R, Clarke L, Geng G. N, Zheng B, Zhang X. Y, Davis S. J, and He K. B.:Pathways of China’s PM2.5air quality 2015-2060 in the context of carbon neutrality,https://doi.org/10.1093/nsr/nwab078

供稿:程静、张强

编辑:王佳音

审核:武海平

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