“三線一單”大氣環(huán)境質(zhì)量底線體系與劃分技術(shù)方法

張南南，秦昌波，王 倩*，田玉玲

（1.生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院，北京 100012；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150090；3.中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100872）

引言

為推進(jìn)生態(tài)文明制度建設(shè)，黨的十八屆三中全會(huì)提出劃定生態(tài)保護(hù)紅線的重要部署[1]。生態(tài)環(huán)境部為進(jìn)一步落實(shí)生態(tài)文明建設(shè)要求，深化環(huán)評(píng)制度改革，根據(jù)生態(tài)保護(hù)紅線提出的背景與發(fā)展過程，兼顧生態(tài)、環(huán)境、資源三大領(lǐng)域重大問題與保護(hù)需求，提出了構(gòu)建以“生態(tài)保護(hù)紅線、環(huán)境質(zhì)量底線、自然資源利用上線和環(huán)境準(zhǔn)入負(fù)面清單”為核心的“三線一單”體系[2]。2017年6月，正式啟動(dòng)連云港、濟(jì)南、鄂爾多斯、承德4個(gè)城市“三線一單”試點(diǎn)工作[3]。在試點(diǎn)城市廣泛調(diào)研、深入研究、反復(fù)對(duì)接的基礎(chǔ)上，2017年12月編制印發(fā)《“生態(tài)保護(hù)紅線、環(huán)境質(zhì)量底線、資源利用上線和環(huán)境準(zhǔn)入負(fù)面清單”編制技術(shù)指南（試行）》（以下簡(jiǎn)稱《指南》）[4]。該指南堅(jiān)持以改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為核心，以生態(tài)保護(hù)紅線、環(huán)境質(zhì)量底線、自然資源利用上線為基礎(chǔ)，劃定環(huán)境管控單元，在一張圖上落實(shí)“三大紅線”的管控要求，編制環(huán)境準(zhǔn)入負(fù)面清單，構(gòu)建環(huán)境分區(qū)管控體系。按照工作部署，2018年選取上海、江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重慶、四川、貴州、云南、青海等長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶12省市開展省級(jí)試點(diǎn)培訓(xùn)與編制工作，邊試點(diǎn)邊總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，2019年完善發(fā)布正式版指南，全國推廣。

大氣環(huán)境質(zhì)量底線劃定是《指南》的核心內(nèi)容之一，并且與水、土壤等要素的劃定存在較大差異。水與土壤質(zhì)量底線有清晰的空間邊緣，同時(shí)其界定有相關(guān)法規(guī)政策作為支撐，水環(huán)境底線與土壤底線可以基于現(xiàn)狀評(píng)估和已有法規(guī)政策劃定，如飲用水源地、濕地、自然生態(tài)保護(hù)區(qū)及基本農(nóng)田等均為法定性底線。受氣候特征、天氣系統(tǒng)、地形以及日夜演替等諸多因素影響，大氣系統(tǒng)流動(dòng)性復(fù)雜，空間邊緣不明確，大氣環(huán)境底線缺乏相應(yīng)政策法規(guī)界定?？紤]大氣環(huán)境質(zhì)量底線劃定更多依賴于理念與技術(shù)創(chuàng)新，以及省市間工作基礎(chǔ)的差異性，《指南》中內(nèi)容更側(cè)重于技術(shù)框架體系的構(gòu)建以及成果要求，具體細(xì)化技術(shù)方法由各省市根據(jù)實(shí)際管理需求確定。

本文通過對(duì)《指南》中大氣環(huán)境質(zhì)量底線的內(nèi)涵與框架、技術(shù)流程、關(guān)鍵技術(shù)方法、管控措施設(shè)計(jì)等內(nèi)容的深入剖析，結(jié)合試點(diǎn)城市編制經(jīng)驗(yàn)以及指南編制前期研究，提出進(jìn)一步細(xì)化以及可選的技術(shù)方法，以期為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶12省市“三線一單”編制工作提供技術(shù)與方法指引。

1 大氣環(huán)境質(zhì)量底線的內(nèi)涵與框架

大氣環(huán)境質(zhì)量底線是保障自然環(huán)境恢復(fù)、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提升和居住環(huán)境質(zhì)量提高的基本環(huán)境質(zhì)量需求，是公眾健康的底線和可持續(xù)發(fā)展的底線。具體而言，是指在符合大氣環(huán)境功能區(qū)劃和大氣環(huán)境質(zhì)量管理要求的基礎(chǔ)上，按照分階段改善和限期達(dá)標(biāo)要求，結(jié)合區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀和污染排放特點(diǎn)，考慮區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量改善潛力與污染傳輸影響，制定分區(qū)域分階段環(huán)境空氣質(zhì)量目標(biāo)。確?？諝赓|(zhì)量?jī)?yōu)良，達(dá)到大氣污染物排放總量低于大氣環(huán)境容量，大氣環(huán)境自凈能力強(qiáng)、有良好的承載力。大氣環(huán)境質(zhì)量底線就是給出大氣環(huán)境資源利用的上線，以及改善大氣環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵區(qū)域和達(dá)到大氣環(huán)境質(zhì)量要求的最低數(shù)量值。

按照管理對(duì)象和領(lǐng)域，大氣環(huán)境質(zhì)量底線包括空間界定和質(zhì)量達(dá)標(biāo)、污染物允許排放量控制和風(fēng)險(xiǎn)管控等方面管理要求。管控單元與空間界定是指基于大氣環(huán)境功能重要性、敏感性與脆弱性評(píng)價(jià)的結(jié)果，劃定大氣環(huán)境管控分區(qū)，識(shí)別出需要特別保護(hù)或治理的空間區(qū)域，設(shè)立分區(qū)域分階段環(huán)境空氣質(zhì)量目標(biāo)，并將其轉(zhuǎn)化為不同空間區(qū)域污染物允許排放量、能源消耗控制和環(huán)境治理的系統(tǒng)管控方案。大氣由于流動(dòng)性較強(qiáng)，其環(huán)境質(zhì)量底線的確定就應(yīng)以區(qū)域大氣環(huán)流、風(fēng)場(chǎng)風(fēng)道、地形、土地利用等自然稟賦為出發(fā)點(diǎn)，其本質(zhì)應(yīng)基于自然要素劃定，劃定目的是實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境管控措施的空間差異化，促進(jìn)大氣污染物的減排，改善環(huán)境空氣質(zhì)量，推動(dòng)形成與區(qū)域承載能力相適應(yīng)的產(chǎn)業(yè)布局和國土空間開發(fā)格局，確保人類開發(fā)活動(dòng)順應(yīng)自然規(guī)律。

大氣環(huán)境質(zhì)量底線劃定以大氣污染源排放清單為基礎(chǔ)，以空間差異化管控為核心，通過確立大氣環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)紅線、大氣污染物允許排放量控制紅線和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理紅線，強(qiáng)化環(huán)境介質(zhì)—污染物—污染源全過程的統(tǒng)一管理，以大氣環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)約束確定污染物允許排放上線，要以污染源的削減為主要手段，將污染物排放總量降至大氣環(huán)境容量范圍內(nèi)，通過“源”到“匯”的統(tǒng)一管理，將大氣環(huán)境質(zhì)量提升到底線要求之上。具體包括：①大氣環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)紅線。維護(hù)大氣環(huán)境功能的最基本要求，即《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）。②大氣污染物允許排放量控制紅線。確?？諝赓|(zhì)量達(dá)標(biāo)的最大允許排放量，即環(huán)境容量。③環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理紅線。建立重污染天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，完善的環(huán)境與健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理措施、環(huán)境功能事故處置和損害賠償恢復(fù)機(jī)制。

2 大氣環(huán)境質(zhì)量底線技術(shù)流程

大氣環(huán)境質(zhì)量底線劃分技術(shù)流程一般為“確定評(píng)價(jià)單元—開展大氣環(huán)境系統(tǒng)性評(píng)價(jià)—?jiǎng)澏ù髿猸h(huán)境管控分區(qū)—確定質(zhì)量底線目標(biāo)—核算污染物允許排放量”五個(gè)環(huán)節(jié)，大氣環(huán)境質(zhì)量底線確定技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 大氣環(huán)境質(zhì)量底線確定技術(shù)路線圖

（1）大氣環(huán)境評(píng)價(jià)單元是大氣環(huán)境質(zhì)量底線確定的基礎(chǔ)空間單元。在全國尺度，大氣環(huán)境評(píng)價(jià)單元主要包括地級(jí)及以上城市；在區(qū)域尺度，大氣環(huán)境評(píng)價(jià)單元主要包括地級(jí)及以上城市或縣級(jí)及以上城市；在城市尺度，大氣環(huán)境評(píng)價(jià)單元主要包括空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位、一類大氣環(huán)境功能區(qū)等。將研究區(qū)域劃分為若干個(gè)規(guī)則（等間距網(wǎng)格）或不規(guī)則（依據(jù)省、市、縣行政區(qū)劃劃分）空間單元，用于模擬評(píng)價(jià)每一個(gè)“排放單元”單位污染物排放對(duì)“評(píng)價(jià)單元”空氣質(zhì)量影響強(qiáng)度，排放單元的空間概化方案及分辨率直接決定質(zhì)量底線的空間分辨率[2]。

（2）大氣環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)根據(jù)大氣環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過程和功能特征，結(jié)合環(huán)境功能區(qū)劃以及大氣環(huán)境質(zhì)量狀況，評(píng)價(jià)大氣環(huán)境系統(tǒng)的重要性、敏感性和脆弱性。評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括大氣環(huán)境功能區(qū)劃、人口聚集區(qū)、工業(yè)聚集區(qū)、主導(dǎo)上風(fēng)向地區(qū)及大氣環(huán)流通道、空氣資源小（或大氣環(huán)境容量?。⑾忍熳詢裟芰^弱（如山谷、河谷、盆地等）及空氣污染嚴(yán)重的地區(qū)。

（3）基于大氣環(huán)境功能重要性、敏感性、脆弱性評(píng)價(jià)結(jié)果，劃分大氣環(huán)境管控分區(qū)。其中，環(huán)境空氣一類功能區(qū)作為大氣環(huán)境優(yōu)先保護(hù)區(qū)，工業(yè)集聚區(qū)等作為高排放重點(diǎn)管控區(qū)，上風(fēng)向、擴(kuò)散通道、環(huán)流通道等污染源布局對(duì)城市空氣質(zhì)量影響較大的區(qū)域作為布局敏感重點(diǎn)管控區(qū)，靜風(fēng)或風(fēng)速較小的區(qū)域作為弱擴(kuò)散區(qū)，城鎮(zhèn)中心及集中居住、醫(yī)療、教育等區(qū)域作為受體敏感重點(diǎn)管控區(qū)。

（4）確定大氣環(huán)境質(zhì)量底線目標(biāo)，并分解至各行政區(qū)。結(jié)合大氣環(huán)境管控分區(qū)劃定，以網(wǎng)格化大氣污染源排放清單為基礎(chǔ)，利用大氣環(huán)境質(zhì)量模型，考慮經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、污染控制水平、環(huán)境管理水平等因素，構(gòu)建不同的組合控制情景，分析測(cè)算工業(yè)、生活、交通、港口船舶等存量源污染減排潛力和新增源污染排放量，評(píng)估不同控制情景下大氣環(huán)境質(zhì)量改善潛力與底線目標(biāo)的可達(dá)性。

（5）大氣污染物允許排放量測(cè)算與校核?；诖髿猸h(huán)境質(zhì)量改善潛力和環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)可達(dá)性，參考環(huán)境容量，綜合考慮經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性等因素，并預(yù)留一定的安全余量，測(cè)算主要大氣污染物允許排放量，對(duì)重點(diǎn)工業(yè)園區(qū)污染排放給出管控要求。各地可根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合排污許可證管理要求，進(jìn)一步核算主要行業(yè)大氣污染物允許排放量。根據(jù)大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀數(shù)據(jù)與目標(biāo)的差異，結(jié)合現(xiàn)狀污染物排放情況，對(duì)允許排放量進(jìn)行校核，原則上允許排放量不得高于同口徑上級(jí)政府下達(dá)的污染物排放總量指標(biāo)要求。

3 大氣環(huán)境質(zhì)量底線實(shí)施的關(guān)鍵技術(shù)方法

大氣環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)是實(shí)現(xiàn)質(zhì)量底線目標(biāo)空間化、減排措施空間差異化，以及大氣環(huán)境系統(tǒng)化和精細(xì)化管控的基礎(chǔ)支撐。評(píng)價(jià)方法是通過評(píng)價(jià)區(qū)域的空間單元?jiǎng)澐郑治鲈u(píng)價(jià)區(qū)域大氣環(huán)境功能重要性、敏感性和脆弱性評(píng)價(jià)要素的空間分布及環(huán)境特征，最后制定出綜合的大氣環(huán)境管控分區(qū)與質(zhì)量底線空間分布圖。

3.1 大氣環(huán)境重要性評(píng)價(jià)

大氣環(huán)境功能重要性主要選擇大氣環(huán)境功能區(qū)劃、人口聚集度、工業(yè)聚集區(qū)等指標(biāo)開展評(píng)價(jià)。環(huán)境功能重要地區(qū)一般包括大氣環(huán)境一類功能區(qū)及人口密度較高的地區(qū)，目的是保護(hù)人體健康及生態(tài)環(huán)境。大氣環(huán)境重要性等級(jí)劃分指標(biāo)，如表1所示[5]。

表1 大氣環(huán)境功能重要性劃分指標(biāo)

3.2 大氣環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)

大氣環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)主要基于污染源布局對(duì)評(píng)價(jià)單元的影響強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估分析，大氣環(huán)境敏感區(qū)主要位于評(píng)價(jià)單元的主導(dǎo)上風(fēng)向地區(qū)及大氣環(huán)流通道。評(píng)價(jià)工作一般采用大氣擴(kuò)散模擬方法。將模擬區(qū)域劃分為若干個(gè)規(guī)則網(wǎng)格，利用空氣質(zhì)量模型逐個(gè)模擬每個(gè)網(wǎng)格單位排放對(duì)空氣質(zhì)量的影響，識(shí)別出布局污染源易對(duì)城市空氣質(zhì)量造成嚴(yán)重影響的區(qū)域，劃定為布局敏感性區(qū)域。評(píng)價(jià)方法可參考《大氣污染源優(yōu)先控制分級(jí)技術(shù)指南（試行）》中污染源空氣質(zhì)量影響敏感因子推薦計(jì)算方法執(zhí)行[6]。模型運(yùn)行中排放清單可以采用虛擬等量排放源和實(shí)際排放源相結(jié)合的方法。

空氣質(zhì)量模型選擇原則：對(duì)于細(xì)顆粒物、臭氧等復(fù)合型污染突出的城市宜采用復(fù)雜模型；對(duì)于復(fù)合型污染不突出的城市可采用簡(jiǎn)易模型。簡(jiǎn)易模型：模擬的物理過程較為簡(jiǎn)單，對(duì)于顆粒物，僅可粗略模擬一次污染源排放的顆粒物的擴(kuò)散和干濕沉降，建議采用《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 大氣環(huán)境》（HJ 2.2－2008）推薦的模型：CALPUFF等。復(fù)雜模型：為第三代空氣質(zhì)量模型，采用多尺度網(wǎng)格嵌套模式，考慮實(shí)際大氣中不同物種之間的相互轉(zhuǎn)換和相互影響，可較好模擬污染物在大氣中的擴(kuò)散、生成、轉(zhuǎn)化、清除等過程。代表性模式有Models-3/CMAQ、NAQPMS、CUACE、CAMx、WRF-Chem等。

虛擬等排放量評(píng)價(jià)法：等排放量評(píng)價(jià)法是以相同大氣污染物的排放強(qiáng)度來評(píng)價(jià)某區(qū)域污染源的布局敏感性，這種方法能較好地反映某一區(qū)域自然條件對(duì)污染源空間布局的敏感度。薛文博等將福州市域劃分為3km×3km等間隔網(wǎng)格，假定每個(gè)網(wǎng)格排放二氧化硫100t/a，采用CALPUFF模型逐個(gè)模擬單位網(wǎng)格排放對(duì)城市空氣質(zhì)量的影響，作為劃分大氣環(huán)境布局敏感性區(qū)域的量化評(píng)價(jià)指標(biāo)[7]，如表2所示。

表2 虛擬源大氣環(huán)境敏感性劃分指標(biāo)

實(shí)際排放量評(píng)價(jià)法：實(shí)際排放量評(píng)價(jià)法是以真實(shí)的大氣污染物的排放量來評(píng)價(jià)自然條件對(duì)污染源空間布局的敏感性，這種方法可以反映實(shí)際經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中企業(yè)排放污染在大氣環(huán)境中的聚集特征。

3.3 大氣環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)

大氣環(huán)境脆弱性評(píng)價(jià)主要基于空氣資源大?。ū碚鞔髿猸h(huán)境容量大?。┘翱諝馕廴粳F(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，大氣環(huán)境脆弱區(qū)一般位于空氣資源?。ɑ虼髿猸h(huán)境容量?。?、先天自凈能力較弱（如山谷、河谷、盆地等）及空氣污染嚴(yán)重的地區(qū)。

脆弱性評(píng)價(jià)通常采用空氣資源大小評(píng)估和空氣質(zhì)量數(shù)值模擬兩種情況相結(jié)合的方法。張南南等在宜昌城市環(huán)境總體規(guī)劃中采用中尺度氣象模型WRF耦合局地尺度CALMET模型，基于空氣資源稟賦評(píng)估概念模型，計(jì)算1km×1km空間分辨率通風(fēng)系數(shù)，作為空氣資源稟賦分區(qū)劃定依據(jù)[8]，如表3所示。武衛(wèi)玲等采用CALPUFF模型對(duì)宜昌市大氣環(huán)境聚集脆弱性開展量化評(píng)估[9]，如表4所示。

表3 大氣環(huán)境脆弱性劃分指標(biāo)（空氣資源評(píng)估法）

表4 大氣環(huán)境脆弱性劃分指標(biāo)（數(shù)值模擬法）

4 大氣環(huán)境質(zhì)量底線管控原則

根據(jù)大氣環(huán)境系統(tǒng)評(píng)價(jià)與管控分區(qū)結(jié)果，銜接各級(jí)行政區(qū)劃邊界，確定大氣環(huán)境質(zhì)量底線管控單元，提出基于管控單元的空間布局、污染物排放、風(fēng)險(xiǎn)防控、資源開發(fā)利用等方面禁止和限制的環(huán)境準(zhǔn)入要求。各管控單元的管控措施，如表5所示。

表5 大氣環(huán)境底線管控措施設(shè)計(jì)指引

5 結(jié)束語

“三線一單”的本質(zhì)是基于自然稟賦的空間約束性、引導(dǎo)性規(guī)劃，其核心技術(shù)為空間規(guī)劃和區(qū)劃技術(shù)。重點(diǎn)是通過“劃框子、定規(guī)則”，優(yōu)化空間布局，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，控制發(fā)展規(guī)模，保障生態(tài)功能，為戰(zhàn)略環(huán)評(píng)與規(guī)劃環(huán)評(píng)落地以及項(xiàng)目環(huán)評(píng)管理提供依據(jù)和支撐。結(jié)合濟(jì)南、連云港、鄂爾多斯、承德等試點(diǎn)城市編制實(shí)踐以及《指南》編制前期研究成果，生態(tài)環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院進(jìn)一步細(xì)化了大氣環(huán)境敏感性、脆弱性和重要性評(píng)價(jià)技術(shù)方法，為推進(jìn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶12省市大氣環(huán)境質(zhì)量底線劃定工作奠定基礎(chǔ)。