中國城市PM2.5空氣質(zhì)量改善分階段目標(biāo)研究

孟露露，單春艷，白志鵬，任麗紅，吳曉璇，趙佳佳，陳 楊，李洋陽

1.南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 3000712.中國環(huán)境科學(xué)研究院，環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012

中國城市PM2.5空氣質(zhì)量改善分階段目標(biāo)研究

孟露露1，單春艷1，白志鵬2，任麗紅2，吳曉璇1，趙佳佳1，陳 楊1，李洋陽1

1.南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 3000712.中國環(huán)境科學(xué)研究院，環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012

中國城市細(xì)顆粒物(PM2.5)空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)率低，且城市間的污染程度差異較大。為了整體改善PM2.5空氣質(zhì)量，需要針對(duì)不同污染程度的城市，制定分階段改善目標(biāo)加以考核和管理，研究探討了城市PM2.5空氣質(zhì)量改善目標(biāo)體系及不同污染程度城市各階段目標(biāo)值。首先運(yùn)用文獻(xiàn)綜述法、國內(nèi)外對(duì)比分析法梳理評(píng)述了WHO、歐美等發(fā)達(dá)國家PM2.5的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和達(dá)標(biāo)要求，提出中國城市PM2.5空氣質(zhì)量改善的考核目標(biāo)體系，包括PM2.5濃度目標(biāo)值或下降率、嚴(yán)重污染天數(shù)上限、達(dá)標(biāo)天數(shù)下限等指標(biāo)。通過歷史數(shù)據(jù)分析法研究了2000—2013年美國、日本一些城市和2013—2016年中國74個(gè)環(huán)保城市PM2.5年均濃度的變化趨勢(shì)，推論出中國城市PM2.5年均濃度年均下降5%～8%是可能實(shí)現(xiàn)的；結(jié)合環(huán)境保護(hù)部及各省市PM2.5污染防治規(guī)劃，提出PM2.5空氣質(zhì)量改善目標(biāo)的設(shè)定原則和達(dá)標(biāo)天數(shù)的回歸計(jì)算方法；以2014年114個(gè)城市PM2.5年均濃度為基數(shù)，計(jì)算得出不同污染程度城市2020、2025、2030年P(guān)M2.5年均濃度年下降率和達(dá)標(biāo)天數(shù)的目標(biāo)值。

中國；城市；PM2.5；空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；改善目標(biāo)

1 中國城市PM2.5空氣質(zhì)量現(xiàn)狀

近年來，中國細(xì)顆粒物(PM2.5)污染嚴(yán)重，達(dá)標(biāo)比例極低，且PM2.5的污染呈明顯區(qū)域性特征，不同類型城市污染程度差異較大。2014年，中國114個(gè)城市PM2.5空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)[1]顯示(表1)，達(dá)到PM2.5年均濃度二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的城市只有13個(gè)，達(dá)標(biāo)比例僅為11.4%，達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的城市中平均達(dá)標(biāo)天數(shù)為349 d。與達(dá)標(biāo)城市相比，未達(dá)到PM2.5年均濃度二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的城市達(dá)標(biāo)天數(shù)明顯減少，嚴(yán)重污染天數(shù)略有增加。

表1 中國2014年P(guān)M2.5空氣質(zhì)量現(xiàn)狀Table 1 China PM2.5 air quality in 2014 (114 cities)

薛文博等基于全國城市PM2.5達(dá)標(biāo)約束的大氣環(huán)境容量模擬研究結(jié)果表明，不同省份、不同污染物環(huán)境容量超載程度均存在顯著差異，需要進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)不同區(qū)域減排目標(biāo)的差異化管理[2]，因此為了整體改善全國城市空氣質(zhì)量，需要針對(duì)不同污染程度的城市，制定分階段改善目標(biāo)和方案。根據(jù)城市污染程度和改善目標(biāo)的不同，對(duì)接近標(biāo)準(zhǔn)的城市提出達(dá)標(biāo)時(shí)間要求，對(duì)超標(biāo)嚴(yán)重的城市提出濃度下降比例要求。發(fā)達(dá)國家對(duì)于PM2.5的治理積累了許多經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)中國城市PM2.5超標(biāo)情況普遍且不同城市污染情況差距較大的現(xiàn)狀，研究首先總結(jié)了發(fā)達(dá)國家PM2.5的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和達(dá)標(biāo)要求，設(shè)計(jì)出中國城市PM2.5目標(biāo)體系；著重分析了美國、日本一些城市以及中國74個(gè)環(huán)保城市PM2.5年均濃度的歷史數(shù)據(jù)，并結(jié)合中國中央及各省市相關(guān)規(guī)劃中的PM2.5空氣質(zhì)量改善目標(biāo)，提出了中國城市PM2.5空氣質(zhì)量改善目標(biāo)的設(shè)計(jì)思路以及2020、2025、2030年P(guān)M2.5空氣質(zhì)量改善的目標(biāo)值。

2 中國城市PM2.5空氣質(zhì)量改善的考核目標(biāo)體系設(shè)計(jì)

2.1 發(fā)達(dá)國家PM2.5空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)指標(biāo)

發(fā)達(dá)國家對(duì)PM2.5的研究起步較早，美國于1997年率先制定PM2.5空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[3]，此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了PM2.5的年平均濃度限值和24 h平均濃度限值分別為15、65 μg/m3，其中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相同，2012年的修訂版將PM2.5年平均濃度限值的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)提高到12 μg/m3，二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為15 μg/m3，24 h平均濃度限值為35 μg/m3；WHO于2006年發(fā)布了最新《空氣質(zhì)量準(zhǔn)則》(AQG)，確定了PM2.5的標(biāo)準(zhǔn)值和3個(gè)過渡時(shí)期的目標(biāo)值[4]；歐盟于2008年頒布新的空氣質(zhì)量指令(2008/50/EC)，對(duì)PM2.5不同階段的目標(biāo)濃度限值、暴露濃度限值和削減目標(biāo)值做出規(guī)定[5]；依據(jù)歐盟制定的《大氣空氣質(zhì)量指令》(2008/50/EC)，英國于2010年頒布了新的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定2020年P(guān)M2.5目標(biāo)濃度限值為25 μg/m3，要求所有行政區(qū)PM2.5暴露濃度在2010—2020年間下降15%，并要求蘇格蘭到2020年達(dá)到12 μg/m3的年均濃度限值[6]；日本環(huán)境基本法(平成5年法律第91號(hào))規(guī)定PM2.5的年均濃度限值為15 μg/m3，日均濃度限值為35 μg/m3(H 21.9.9告示)。

中國新修訂的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)已于2016 年全面實(shí)施。新《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)規(guī)定：增設(shè)PM2.5濃度限值，設(shè)定了一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(年平均濃度限值為15 μg/m3，24 h平均濃度限值為35 μg/m3)，二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(年平均濃度限值為35 μg/m3，24 h平均濃度限值為75 μg/m3)。

由于不同國家或地區(qū)的大氣污染狀況、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等存在差異[7]，其制定的PM2.5空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和判斷空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)的方式也顯著不同。對(duì)國際組織和部分發(fā)達(dá)國家的PM2.5空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和改善目標(biāo)進(jìn)行比較和分析，可以為中國PM2.5相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施以及各不同污染城市改善目標(biāo)的制定提供參考。中國PM2.5空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與國外相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的比較見圖1。

圖1 中國PM2.5空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與國外相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的比較Fig.1 International comparison of ambient air quality standards and guidelines for PM2.5

從WHO、歐盟、部分發(fā)達(dá)國家以及中國制定的PM2.5環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來看，大多數(shù)國家制定的PM2.5標(biāo)準(zhǔn)值比WHO寬松，中國制定的PM2.5日均濃度一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與美國、日本一致，略低于WHO第三階段的過渡目標(biāo)值，年均濃度一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與美國、日本、WHO第三階段的過渡目標(biāo)值一致；日均濃度二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和年均濃度二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與WHO第一階段的過渡目標(biāo)值一致。中國與部分國家或地區(qū)PM2.5的具體評(píng)價(jià)指標(biāo)及達(dá)標(biāo)統(tǒng)計(jì)要求見表2。

表2 各國PM2.5評(píng)價(jià)指標(biāo)Table 2 Summary of indicators for PM2.5 in the air quality standards and guidelines

由表2可以看出，目前國外PM2.5的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要是標(biāo)準(zhǔn)值和目標(biāo)值。標(biāo)準(zhǔn)值評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括年均濃度和日均濃度，其中，年均濃度有季度平均值、1 a平均值和3 a平均值3種方式；日均濃度主要是24 h濃度的算術(shù)平均值。目標(biāo)值評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有2種，一種是按照目前的污染程度或污染級(jí)別，要求在規(guī)定的達(dá)標(biāo)期限內(nèi)達(dá)到某一濃度限值；一種是按照目前的污染程度或污染級(jí)別，要求在規(guī)定的達(dá)標(biāo)期限內(nèi)完成某一削減量或者下降率。

關(guān)于達(dá)標(biāo)要求的規(guī)定，國際上可分為3類，一類是規(guī)定不允許超標(biāo)，另一類是規(guī)定不能超過標(biāo)準(zhǔn)的天數(shù)，第三就是某個(gè)百分位數(shù)值不能超過標(biāo)準(zhǔn)[12]。WHO制定的PM2.5日均濃度達(dá)標(biāo)要求為每年的超標(biāo)天數(shù)不高于3 d；歐盟規(guī)定的PM2.5年均濃度達(dá)標(biāo)明確要求每年的超標(biāo)天數(shù)為0 d，即不允許超標(biāo)[8]；美國以前使用過達(dá)標(biāo)天數(shù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，后來隨著空氣質(zhì)量的不斷改善，這一評(píng)價(jià)指標(biāo)已經(jīng)不再適用，現(xiàn)已取消，現(xiàn)在制定的PM2.5日均濃度達(dá)標(biāo)要求為一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的3 a平均PM2.5日濃度的第98百分位數(shù)不超過35 μg/m3。

鑒于以上分析，建議中國在今后的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的修訂及制定過程中，應(yīng)適當(dāng)考慮將濃度限值規(guī)定得更為嚴(yán)格，并適當(dāng)增設(shè)短期濃度限值，還應(yīng)考慮對(duì)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)超標(biāo)次數(shù)進(jìn)行限制[13]。

2.2 中國城市PM2.5空氣質(zhì)量改善的考核目標(biāo)體系建議

參考國際上普遍適用的目標(biāo)體系和達(dá)標(biāo)統(tǒng)計(jì)要求，結(jié)合中國不同污染程度城市的具體情況，建議制定如下目標(biāo)體系和考核要求。

2.2.1 以年均濃度確定階段下降率或目標(biāo)值

年均濃度可采用1 a平均(一個(gè)日歷年內(nèi)各日平均濃度的算術(shù)平均值[11])或3 a滑動(dòng)平均(連續(xù)3 a內(nèi)日均濃度的算術(shù)平均值)；未達(dá)到規(guī)定年限內(nèi)的下降率或目標(biāo)值則認(rèn)為不達(dá)標(biāo)。

2.2.2 以日均濃度確定重污染天數(shù)上限和達(dá)標(biāo)天數(shù)下限

日均濃度是指一個(gè)自然日24 h平均濃度的算術(shù)平均值[11]，以日均濃度劃定優(yōu)、良、輕度污染、中度污染、重度污染和嚴(yán)重污染等級(jí)。針對(duì)中國目前嚴(yán)重的顆粒物污染現(xiàn)狀，以達(dá)標(biāo)天數(shù)(每年的日均濃度不超過75 μg/m3的天數(shù))和重污染天數(shù)(每年的日均濃度超過250 μg/m3的天數(shù))作為評(píng)價(jià)指標(biāo)是十分可取的，具體實(shí)施時(shí)可以設(shè)定重污染天數(shù)上限(一個(gè)日歷年內(nèi)超過該天數(shù)即視為不達(dá)標(biāo))和達(dá)標(biāo)天數(shù)下限(一個(gè)日歷年內(nèi)超過該天數(shù)即視為達(dá)標(biāo))。

2.2.3 以1 h濃度設(shè)置污染觸發(fā)值

發(fā)達(dá)國家目前的空氣質(zhì)量相對(duì)較好，除了PM2.5濃度的標(biāo)準(zhǔn)值和目標(biāo)值的評(píng)價(jià)方式以及達(dá)標(biāo)天數(shù)之外，目前關(guān)注較多的是與人體健康密切相關(guān)的空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)和不同污染等級(jí)的觸發(fā)值(如英國)，中國應(yīng)該借鑒，將保護(hù)公眾健康放在大氣污染治理工作的首位，加強(qiáng)空氣污染對(duì)健康的影響研究。具體實(shí)施時(shí)，先根據(jù)PM2.5的濃度劃分污染程度(重度污染、中度污染、輕度污染)，再根據(jù)污染程度設(shè)定不同的觸發(fā)值，使用任何1 h污染物濃度的算術(shù)平均值。當(dāng)PM2.5小時(shí)濃度超過觸發(fā)值時(shí)，當(dāng)天的空氣質(zhì)量即視為相應(yīng)的污染等級(jí)，主要用于重污染天氣預(yù)報(bào)預(yù)警。

2.2.4 去除非人為因素的高濃度

特殊天氣(如沙塵暴)、森林大火等非人為因素，以及特定節(jié)假日慶?；顒?dòng)產(chǎn)生的短期高濃度(如煙花爆竹)等情況下，容易造成顆粒物濃度超標(biāo)，而且這種超標(biāo)通常無法控制[12]。因此美國在1971年制定環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)就提出，允許出現(xiàn)幾次24 h和1 h平均濃度超過濃度限值的情況[14]，隨后很多國家仿效美國并做出明確規(guī)定。

由于地域條件、污染特征和統(tǒng)計(jì)、評(píng)價(jià)方法等方面的差異，在借鑒美國或 WHO 的百分位數(shù)統(tǒng)計(jì)方法時(shí)，需要結(jié)合中國的實(shí)際情況，確定符合中國國情的達(dá)標(biāo)統(tǒng)計(jì)要求。王帥等運(yùn)用統(tǒng)計(jì)回歸法、比例反推法和控制圖法，對(duì)中國不同地理區(qū)劃城市的顆粒物達(dá)標(biāo)統(tǒng)計(jì)要求進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，第95百分位數(shù)既考慮了中國城市顆粒物年均值與日均值的特定統(tǒng)計(jì)關(guān)系，達(dá)到了完善中國空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系的目的，又兼顧到了部分城市的特殊情況，具有較優(yōu)的統(tǒng)計(jì)穩(wěn)健性，適合作為中國目前PM10和PM2.5的達(dá)標(biāo)統(tǒng)計(jì)要求[15]。

綜上，建議PM2.5空氣質(zhì)量改善目標(biāo)體系及達(dá)標(biāo)統(tǒng)計(jì)要求見表3。

表3 PM2.5空氣質(zhì)量改善考核目標(biāo)體系Table 3 Assessment indicators of air quality improvement for PM2.5

注：污染物濃度均為質(zhì)量濃度；數(shù)據(jù)有效性[11]：年平均需要每年至少324個(gè)日平均濃度值，每月至少需要有27個(gè)日平均濃度值(2月至少有25個(gè)日平均濃度值)，24 h平均要求每日至少有20 h平均濃度值或采樣時(shí)間。

3 中國城市PM2.5空氣質(zhì)量改善目標(biāo)的設(shè)定依據(jù)

3.1 國外城市PM2.5年均濃度變化趨勢(shì)

對(duì)國外城市PM2.5年均濃度變化趨勢(shì)研究表明，國外PM2.5濃度快速下降階段，往往是PM2.5濃度較高或是排放量較大的時(shí)期。英國PM2.5排放量的快速下降階段，平均5 a的下降率能夠達(dá)到15.1%。美國PM2.5日均濃度次高值在快速下降的4 a期間，下降率可以達(dá)到16.4%，在快速下降的2007—2009年，PM2.5年均濃度下降率3 a期間能夠達(dá)到17.8%(表4)。

表4 美國PM2.5濃度下降率Table 4 Reduction rates of US national PM2.5 concentration

針對(duì)污染相對(duì)嚴(yán)重的典型城市(如美國加利福尼亞州，以下簡稱加州[16]和日本的尼崎市)，PM2.5濃度下降率更高。日本、美國部分城市在1999—2014年P(guān)M2.5年均濃度與下降率見圖2。

圖2 日本、美國部分城市1999—2014年P(guān)M2.5年均濃度與下降率關(guān)系Fig. 2 Relationship between PM2.5 concentration and reduction rate in some cities of Japan and the US,1999-2014

加州曾是美國空氣污染最嚴(yán)重的地區(qū)之一，其制定的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)比國家標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格[17]，由圖2可見，經(jīng)過幾十年的治理，加州PM2.5的排放量和年均濃度均有顯著下降，PM2.5空氣質(zhì)量得到明顯改善。加州空氣資源局的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)結(jié)果[18]顯示，2001—2011年，薩克拉門托市區(qū)、圣地亞哥、舊金山海灣地區(qū)、圣華金河谷和加州南海岸等5個(gè)地區(qū)平均每年P(guān)M2.5年均濃度的下降率均達(dá)到2%以上。目前，薩克拉門托市區(qū)和圣地亞哥PM2.5年均濃度已達(dá)到空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

日本尼崎市是兵庫縣所屬的城市，其特點(diǎn)為重工業(yè)密集，曾有工都之稱，污染嚴(yán)重，現(xiàn)經(jīng)過治理，空氣質(zhì)量得到顯著改善。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[19]顯示，2000—2012年，尼崎市PM2.5年均濃度呈下降趨勢(shì)，平均年下降率達(dá)3.7%，最大年下降率為16.0%。

以上國外城市PM2.5年均濃度變化數(shù)據(jù)表明，5 a下降率可達(dá)25.0%～38.4%。實(shí)踐表明，為實(shí)現(xiàn)PM2.5濃度同樣的下降比例，當(dāng)空氣質(zhì)量越好時(shí)，其實(shí)現(xiàn)難度越大；相反，空氣污染越嚴(yán)重時(shí)，相對(duì)更容易實(shí)現(xiàn)。綜上，可以推論在中國目前污染嚴(yán)重的情況下，PM2.5年均濃度在5 a內(nèi)下降25%～40%是可能實(shí)現(xiàn)的。

3.2 中國各省市現(xiàn)有PM2.5空氣質(zhì)量改善目標(biāo)

環(huán)境保護(hù)部于2014年1月7日與全國31個(gè)省(區(qū)、市)簽署了《大氣污染防治目標(biāo)責(zé)任書》，明確提出京津冀及周邊地區(qū)、長三角、珠三角區(qū)域內(nèi)的10個(gè)省及重慶市重點(diǎn)考核PM2.5年均濃度下降情況，其他地區(qū)以 PM10年均濃度下降率作為考核指標(biāo)[20]。責(zé)任書中規(guī)定了2017年全國31個(gè)省(市、區(qū))的PM2.5改善目標(biāo)(表5)。同時(shí)，中國部分省(市、區(qū))也根據(jù)該行動(dòng)計(jì)劃制定了2017年空氣改善目標(biāo)。

表5 《大氣污染防治目標(biāo)責(zé)任書》中各省市2017年空氣質(zhì)量改善目標(biāo)Table 5 Targets of PM2.5 reduction in concentrations at 2017 in requirements in goal responsibilitydocuments of some provinces in China

2015年1月，環(huán)境保護(hù)部在《國家環(huán)境保護(hù)“十三五”規(guī)劃基本思路》[21]中初步提出2020、2030年2個(gè)階段性目標(biāo)。在“十三五”期間，建立環(huán)境質(zhì)量改善和污染物總量控制的雙重體系。珠三角區(qū)域力爭PM2.5年均濃度基本達(dá)標(biāo)；成渝地區(qū)力爭總體達(dá)到珠三角現(xiàn)狀水平；東中部12省市(包括北京、天津、河北、山西、河南、山東、湖北、湖南、安徽、上海、江蘇、浙江等)力爭總體水平達(dá)到成渝現(xiàn)狀水平。通過分區(qū)分類管理空氣質(zhì)量的措施，環(huán)保部期望到“十三五”末，PM2.5超標(biāo)30%以內(nèi)的城市率先實(shí)現(xiàn)PM2.5年均濃度達(dá)標(biāo)，PM2.5超標(biāo)1倍以上的城市力爭到“十三五”末將超標(biāo)程度縮小三分之一以上，其他超標(biāo)程度的城市力爭到“十三五”末有所改善，力爭全國地級(jí)以上城市重污染天氣減少60%左右，城市空氣質(zhì)量平均達(dá)標(biāo)天數(shù)比例明顯提高。

系統(tǒng)研制成功后模擬在一些居室、辦公場(chǎng)所內(nèi)安裝試用,每處場(chǎng)所至少安裝一個(gè)中央核心處理單元網(wǎng)關(guān),根據(jù)需求安裝適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，如：溫度傳感器、濕度傳感器、甲醛傳感器、PM2.510傳感器等。

在2016年3月召開的第十二屆全國人大四次會(huì)議和全國政協(xié)十二屆四次會(huì)議期間，11個(gè)省市政府工作報(bào)告中明確提出降低PM2.5濃度、削減污染物排放等量化目標(biāo)或空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)等指標(biāo)。北京提出2016年P(guān)M2.5濃度下降5%左右[22]，上海提出2020年P(guān)M2.5濃度下降到42 μg/m3左右[23]，河北省提出“十三五”時(shí)期，PM2.5濃度較2013年下降40%，污染嚴(yán)重的城市力爭退出全國空氣質(zhì)量后10位[24]。

3.3 中國部分城市近幾年P(guān)M2.5空氣質(zhì)量改善情況

國務(wù)院2013年印發(fā)的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》提出的目標(biāo)為2017年京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域PM2.5濃度分別下降25%、20%和15%左右[25]。2016年各地政府工作報(bào)告中的數(shù)據(jù)顯示，上述大部分地區(qū)于2015年末提前實(shí)現(xiàn)了空氣質(zhì)量改善目標(biāo)(表6)。

表6 重點(diǎn)地區(qū)2015年P(guān)M2.5空氣質(zhì)量改善情況Table 6 Improvement of PM2.5 quality in key regions of China 2015

2013年1月—2016年6月期間，74個(gè)環(huán)保城市[27](圖3)的PM2.5月均濃度4 a期間同比呈持續(xù)降低趨勢(shì)，2016年上半年與2013年相比下降約29%。PM2.5月均濃度最高值均出現(xiàn)在冬季，原因是冬季燃煤取暖導(dǎo)致排放大幅增加，加之冬季氣象條件不利于大氣污染物的擴(kuò)散；夏季PM2.5濃度最低，一方面是由于排放較低，另一方面夏季降水頻繁，顆粒物去除快速[13]。

圖3 2013—2016年全國74個(gè)環(huán)保城市PM2.5月均值Fig.3 Monthly mean PM2.5 concentration of 74 key cities in China, 2013-2016

綜上所述，國外城市PM2.5年均濃度5 a下降率可達(dá)25.0%～38.4%；國內(nèi)74個(gè)環(huán)保城市2016年上半年P(guān)M2.5月均值與2013年同比降低近29%，空氣質(zhì)量有所改善。由此可見，在中國各省市現(xiàn)有PM2.5質(zhì)量改善規(guī)劃及目標(biāo)的政策支持下，結(jié)合相關(guān)的技術(shù)支撐，中國PM2.5年均濃度在“十三五”期間年均下降5%～8%是可能實(shí)現(xiàn)的。

4 中國城市PM2.5空氣質(zhì)量改善的中長期目標(biāo)設(shè)定

4.1 城市PM2.5空氣質(zhì)量改善目標(biāo)的設(shè)定原則和方法

中國城市PM2.5超標(biāo)情況普遍且差距巨大，因此需要根據(jù)不同城市的污染程度制定不同的達(dá)標(biāo)計(jì)劃，明確空氣污染控制或空氣質(zhì)量改善的目標(biāo)期限，設(shè)定分階段控制目標(biāo)。參照國內(nèi)外重點(diǎn)城市PM2.5年均濃度變化趨勢(shì)，以及中國各省市現(xiàn)有PM2.5質(zhì)量改善規(guī)劃及目標(biāo)，以2014年114個(gè)城市PM2.5年均濃度為基數(shù)，提出制定PM2.5空氣質(zhì)量改善目標(biāo)的原則如下：

2)2020年末，PM2.5年均濃度為45～60 μg/m3的城市下降到45 μg/m3以下；PM2.5年均濃度為60～70 μg/m3的城市下降到50 μg/m3以下；PM2.5年均濃度為70～100 μg/m3的城市下降到65 μg/m3以下；PM2.5年均濃度為100～130 μg/m3的城市下降到80 μg/m3以下。

3)2025年末，PM2.5年均濃度為45～70 μg/m3的城市達(dá)到空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(35 μg/m3)；年均濃度為70～100 μg/m3的城市下降到45 μg/m3以下。PM2.5年均濃度為100～130 μg/m3的城市下降到45 μg/m3以下。

4)2030年末，目前污染最嚴(yán)重的城市(130 μg/m3)年均濃度達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

城市PM2.5達(dá)標(biāo)天數(shù)設(shè)定方法則是根據(jù)2014年中國114個(gè)城市PM2.5年均濃度和達(dá)標(biāo)天數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出114個(gè)城市達(dá)標(biāo)天數(shù)(y)與年均濃度(x)的回歸方程計(jì)算得出。

y=-2.722x+434.9(r=0.982 1)

依此計(jì)算得出不同污染程度的城市在2020、2025、2030年達(dá)到相應(yīng)PM2.5濃度目標(biāo)值的情況下，應(yīng)實(shí)現(xiàn)的達(dá)標(biāo)天數(shù)，見表7。

表7 城市PM2.5年均濃度和達(dá)標(biāo)天數(shù)各階段目標(biāo)值Table 7 Phased-in targets of PM2.5 quality for cities at different pollution levels

4.2 城市PM2.5空氣質(zhì)量的中長期改善目標(biāo)

根據(jù)以上原則和方法，提出2020、2025、2030年末中國各污染程度城市的PM2.5空氣質(zhì)量改善目標(biāo)(表8)。

表8 城市PM2.5空氣質(zhì)量改善目標(biāo)Table 8 Phased-in targets of PM2.5 reduction in concentrations and number of days meeting grade II standard

注：“*”表示當(dāng)濃度達(dá)標(biāo)后，下降目標(biāo)為0%。

1)2020年末，PM2.5年均濃度為45 μg/m3以下的城市達(dá)到PM2.5空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(35 μg/m3)，達(dá)標(biāo)天數(shù)為340 d以上；PM2.5年均濃度為45～60 μg/m3的城市下降到45 μg/m3以下，下降率為25%，達(dá)標(biāo)天數(shù)為312 d以上；PM2.5年均濃度為60～70 μg/m3的城市下降到50 μg/m3以下，下降率為29%，達(dá)標(biāo)天數(shù)為299 d以上；PM2.5年均濃度為70～100 μg/m3的城市下降到65 μg/m3以下，下降率為35%，達(dá)標(biāo)天數(shù)為258 d以上；PM2.5年均濃度為100～130 μg/m3的城市下降到80 μg/m3以下，下降率為39%，達(dá)標(biāo)天數(shù)為217 d以上。

2)2025年末，PM2.5年均濃度為45～60 μg/m3的城市達(dá)到空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(35 μg/m3)，下降率為42%，達(dá)標(biāo)天數(shù)為340 d以上；PM2.5年均濃度為60～70 μg/m3的城市達(dá)到空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(35 μg/m3)，下降率為50%，達(dá)標(biāo)天數(shù)為340 d以上；年均濃度為70～100 μg/m3的城市下降到45 μg/m3以下，下降率為55%，達(dá)標(biāo)天數(shù)為312 d以上。PM2.5年均濃度為100～130 μg/m3的城市下降到45 μg/m3以下，下降率為66%，達(dá)標(biāo)天數(shù)為312 d以上。

3)2030年末，目前污染最嚴(yán)重的城市(130 μg/m3)年均濃度達(dá)標(biāo)。即PM2.5年均濃度為100～130 μg/m3的城市達(dá)到空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(35 μg/m3)，下降率為73%，達(dá)標(biāo)天數(shù)為340 d以上。

據(jù)此年均濃度下降率推算，可得出2020、2025、2030年中國重點(diǎn)區(qū)域(三區(qū)十群)的PM2.5年均濃度平均值(圖4)。

圖4 重點(diǎn)區(qū)域各階段PM2.5空氣質(zhì)量改善目標(biāo)Fig.4 Phased-in targets of PM2.5 air quality in key regions(annual mean concentration)

到2020年，目前已經(jīng)達(dá)標(biāo)的海峽西岸持續(xù)達(dá)標(biāo)；長三角、珠三角、遼寧中部、山西中北部、關(guān)中甘寧等5個(gè)重點(diǎn)區(qū)域PM2.5年均濃度達(dá)到45 μg/m3以下，下降率為15.0%～28.6%。到2025年，只有污染嚴(yán)重的京津冀、山東省、武漢及其周邊等3個(gè)區(qū)域未達(dá)標(biāo)，下降率均在50%以上。到2030年，13個(gè)重點(diǎn)區(qū)域均達(dá)標(biāo)。

5 結(jié)論

總結(jié)分析了WHO以及發(fā)達(dá)國家有關(guān)PM2.5的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和達(dá)標(biāo)要求，并與中國現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，設(shè)計(jì)出中國城市PM2.5質(zhì)量考核目標(biāo)體系和要求，包括PM2.5濃度目標(biāo)值或下降率、嚴(yán)重污染天數(shù)上限、達(dá)標(biāo)天數(shù)下限等。

美國、日本一些城市近十幾年來PM2.5年均濃度的歷史數(shù)據(jù)表明，國外城市PM2.5年均濃度為30 μg/m3左右的時(shí)候5 a期間下降率可達(dá)25.0%～38.4%，而中國污染嚴(yán)重城市的PM2.5年均濃度甚至高達(dá)國外城市的10倍以上，在如此高濃度的污染背景下，中國污染嚴(yán)重城市5 a期間完成25%～40%的下降目標(biāo)是可能實(shí)現(xiàn)的。

中國自2013年以來PM2.5的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)重點(diǎn)城市2016年上半年P(guān)M2.5月均濃度值與2013年同比下降約29%，4 a期間整體呈持續(xù)降低趨勢(shì)，空氣質(zhì)量相比2013年有明顯改善(如天津、河北省均提前完成國家提出的下降25%的目標(biāo)，長三角地區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量總體呈改善趨勢(shì)，珠三角地區(qū)中的廣州已經(jīng)達(dá)到國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，提前2 a超額完成國家考核目標(biāo))。由此可見，在相應(yīng)政策和技術(shù)支持下，中國“十三五”期間PM2.5年均濃度下降5%～8%是有可能實(shí)現(xiàn)的。

根據(jù)國內(nèi)外城市PM2.5濃度歷年的下降率，結(jié)合中國中央及各省市相關(guān)規(guī)劃中的PM2.5空氣質(zhì)量改善中、長、短期目標(biāo)，提出了中國2020、2025、2030年城市PM2.5空氣質(zhì)量改善目標(biāo)值(包括年均濃度下降率和達(dá)標(biāo)天數(shù))，其中污染最嚴(yán)重的城市濃度分別下降至2014年的39%、66%和73%。按此下降率，2020年5個(gè)重點(diǎn)區(qū)域平均濃度將達(dá)標(biāo)；2025年僅有京津冀、山東省、武漢及其周邊等3個(gè)區(qū)域未達(dá)標(biāo)；2030年，13個(gè)重點(diǎn)區(qū)域均達(dá)標(biāo)。

[1] 中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部.環(huán)境保護(hù)部發(fā)布2014年重點(diǎn)區(qū)域和74個(gè)城市空氣質(zhì)量狀況[EB/OL].(2015-02-02)[2015-05-11].http://www.mep.gov.cn/gkml/hbb/qt/201502/t20150202_295333.htm.

[2] 薛文博,付飛,王金南，等.基于全國城市PM2.5達(dá)標(biāo)約束的大氣環(huán)境容量模擬[J].中國環(huán)境科學(xué),2014,34(10):2 490-2 496.

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[5] European Commission Environment. Air quality Standards [EB/OL].(2008-05-28) [2015-12-23].http:// ec.Europa.eu/environment/air/quality/standards.html.

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[7] 廖琴,張志強(qiáng),曲建升,等.國際PM2.5排放標(biāo)準(zhǔn)及其實(shí)施情況比較分析[J].環(huán)境污染與防治,2012,34(10):95-99.

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[11] 環(huán)境保護(hù)部科技標(biāo)準(zhǔn)司.環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：GB 3095—2012[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[12] 武雪芳. 我國顆粒物環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)修訂研究[C]∥環(huán)境安全與生態(tài)學(xué)基準(zhǔn)/標(biāo)準(zhǔn)國際研討會(huì)、中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)與基準(zhǔn)專業(yè)委員會(huì)2013年學(xué)術(shù)研討會(huì)、中國毒理學(xué)會(huì)環(huán)境與生態(tài)毒理學(xué)專業(yè)委員會(huì)第三屆學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文集.北京：2013.

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[19] Ministry of Environment. Air &Transportation [EB/OL]. [2015-05-11].http://www.env.go.jp/air/osen/osen.html.

[20] 中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部. 環(huán)境保護(hù)部與31個(gè)省(區(qū)、市)簽署《大氣污染防治目標(biāo)責(zé)任書》[EB/OL].(2014-01-07)[2016-03-11]. http://www.mep.gov.cn/gkml/hbb/qt/201401/t20140107_266123.htm.

[21] 全球環(huán)保研究網(wǎng).國家環(huán)境保護(hù)“十三五”規(guī)劃基本思路擬定[EB/OL].(2015-01-26)[2015-10-12]. http://www.gepresearch.com/86/view-2493-2.html.

[22] 人民網(wǎng).北京市人民政府2016年《政府工作報(bào)告》[EB/OL].(2016-02-03)[2016-03-29]. http://leaders.people.com.cn/n1/2016/0203/c58278-28106432.html.

[23] 中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng).上海市政府工作報(bào)告[EB/OL].(2016-02-01)[2016-03-29].http://district.ce.cn/newarea/roll/201602/01/t20160201_8674473.shtml.

[24] 人民網(wǎng).2016年河北省政府工作報(bào)告[EB/OL].(2016-01-15)[2016-03-29].http://he.people.com.cn/n2/2016/0115/c192235-27547610.html.

[25] 中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部.國務(wù)院關(guān)于印發(fā)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知[EB/OL].(2015-01-29) [2016-3-28].http://zfs.mep.gov.cn/hjjj/gjfbdjjzcx/hjczzc/201501/t20150129_295223.htm.

[26] 中國新聞網(wǎng).大氣治理寫入30省區(qū)市政府報(bào)告[EB/OL].(2016-01-28)[2016-3-28].http://www.chinanews.com/business/2016/01-28/7736545.shtml.

[27] 中國環(huán)境監(jiān)測(cè)總站.城市空氣質(zhì)量狀況月報(bào) [EB/OL].[2015-06-29]. http://www.cnemc.cn/publish/106/0536/newList_1.html.

Phased-in Targets of PM2.5Air Quality Improvement in Chinese Cities

MENG Lulu1,SHAN Chunyan1,BAI Zhipeng2,REN Lihong2,WU Xiaoxuan1,ZHAO Jiajia1,CHEN Yang1,LI Yangyang1

1.College of Environmental Science and Engineering，Nankai University，Tianjin 300071，China2.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment，Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012，China

The PM2.5air quality of most cities in China failed to meet Grade II national air quality standards, and PM2.5pollution level varied greatly among different types of cities. In order to improve the overall air quality across the country, it is necessary to set phased-in targets for the cities at different pollution levels. Firstly, ambient air quality standards and guidelines for PM2.5of WHO, the European Union and some developed countries were reviewed systematically, and target indicators of PM2.5air quality improvement were suggested in this paper, including the annual mean concentration or reduction in concentration, upper limit of the number of serious pollution days, lower limit of the number of days that the 24 hour mean PM2.5concentration meets Grade II national air quality standard and so on．Secondly, the PM2.5air quality trends of the US and Japan in 2000-2013 were analyzed emphatically as well as the recent four-years’ changes of PM2.5concentration of 74 key cities in China, which indicates there exists the possibility to reduce the annual mean PM2.5concentration by 5%-8% every year in China. Finally, combined with the planning requirements from the central and local governments, the target values of PM2.5reduction in concentrations and number of days meeting Grade II national air quality standards for 2020, 2025 and 2030 for all the cities at different pollution levels in China were put forward.

China;city;PM2.5;air quality standards;improvement target

2016-06-28;

2016-09-03

孟露露(1990-)，女，山東濟(jì)寧人，在讀碩士研究生。

單春艷

X823

A

1002-6002(2017)02- 0001- 10

10.19316/j.issn.1002-6002.2017.02.01