大氣環(huán)境資源管理：一個(gè)基本框架

蔡銀寅

（南京信息工程大學(xué)大氣環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究院，南京 210044）

0 引言

大氣環(huán)境資源主要是指氣象變化所引起的大氣污染物清除能力，即一個(gè)地區(qū)的大氣環(huán)境特征所決定的一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)所能清除污染物的最大量，以及清除能力的時(shí)間特征。當(dāng)人類活動(dòng)的污染物排放量加上自然排放量，超出大氣環(huán)境的最小清除能力時(shí)，清潔大氣環(huán)境不能全時(shí)供應(yīng)，經(jīng)濟(jì)學(xué)上定義，大氣環(huán)境具備了稀缺性，開(kāi)始變成一種資源[1]。大氣環(huán)境資源雖然由自然條件決定，但很大程度是人類活動(dòng)發(fā)展到某個(gè)階段產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品[2]。在人類歷史的初級(jí)階段，污染物排放很少，不會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成顯著的改變，清潔空氣無(wú)限供應(yīng)，很少有人會(huì)關(guān)注大氣環(huán)境的資源屬性問(wèn)題。當(dāng)然，隨著科技水平的不斷提高，在未來(lái)的某個(gè)時(shí)段，污染物排放可能恢復(fù)到人類社會(huì)初級(jí)階段的水平，那時(shí)候，大氣環(huán)境也不會(huì)存在資源性的問(wèn)題。就像石油、天然氣、稀土礦產(chǎn)、水能一樣，大氣環(huán)境作為一種資源，也是人類社會(huì)發(fā)展到某個(gè)階段的產(chǎn)物。

多年前就有關(guān)于大氣環(huán)境資源的各種說(shuō)法，但由于闡述的角度較分散，并未形成明確的概念。事實(shí)上，只有明確了大氣環(huán)境資源的經(jīng)濟(jì)學(xué)含義，才能將大氣環(huán)境的自然屬性與經(jīng)濟(jì)發(fā)展結(jié)合起來(lái)，才能構(gòu)建大氣環(huán)境資源管理體系和方法。大氣污染問(wèn)題，也可以說(shuō)是大氣環(huán)境資源的消耗問(wèn)題。大氣污染程度并不取決于污染物的絕對(duì)排放量，而取決于大氣環(huán)境資源的消耗情況。大氣污染治理，實(shí)際上應(yīng)該是大氣環(huán)境資源管理。明確大氣環(huán)境資源的概念，有利于轉(zhuǎn)變目前大氣污染以治理為主的思路，建立以大氣環(huán)境自然特征為核心的大氣環(huán)境資源管理為主的思路。

就大氣環(huán)境自然特征與大氣污染之間的關(guān)系而言，相關(guān)概念有大氣吸收能力、大氣環(huán)境承載力、大氣環(huán)境容量、納污能力等[3-5]。然而，無(wú)論是大氣環(huán)境承載力，還是大氣環(huán)境容量和納污能力，都側(cè)重于對(duì)大氣環(huán)境閾值的描述，即將大氣環(huán)境特征與大氣污染程度混在一起考慮，本質(zhì)上都是從大氣污染結(jié)果角度出發(fā)，進(jìn)而估算污染物排放增減對(duì)大氣污染的邊際影響，體現(xiàn)的是余量的概念，而并非是真實(shí)的大氣環(huán)境容量或大氣環(huán)境承載力[6-7]。也就是說(shuō)，當(dāng)前對(duì)大氣環(huán)境承載力、大氣環(huán)境容量以及大氣納污能力的研究，并未考慮大氣環(huán)境的初始（自然）狀態(tài)，而是直接從大氣環(huán)境現(xiàn)實(shí)狀況（已污染狀態(tài)）出發(fā)，評(píng)估污染物增減量的影響，并將增減量所反映的結(jié)果看作是現(xiàn)實(shí)的大氣環(huán)境承載力或大氣的納污能力，實(shí)際上它所代表的更多意義上是剩余的承載力（余量或納污能力）。這種思維方式在很大程度上混淆了大氣污染狀況與大氣環(huán)境自然特征本身的關(guān)系，不利于從根本上厘清大氣環(huán)境異質(zhì)性的問(wèn)題。

大氣環(huán)境的異質(zhì)性，既包括時(shí)間上的異質(zhì)性，也包括空間上的異質(zhì)性，對(duì)于大氣污染而言應(yīng)該是一個(gè)外生變量。大氣環(huán)境為污染物排放提供空間，大氣環(huán)境的空間異質(zhì)性意味著相同的污染物排放強(qiáng)度，在不同的空間排放，造成的結(jié)果不同。大氣環(huán)境的時(shí)間異質(zhì)性則意味著相同的污染物排放強(qiáng)度，在不同的時(shí)間排放，造成的結(jié)果也不同[8]。理論上講，大氣環(huán)境作為一種資源要注意三個(gè)條件：1）異質(zhì)性，不同地區(qū)的大氣環(huán)境存在差別，不同時(shí)間的大氣環(huán)境也存在差別；2）稀缺性，大氣環(huán)境必須能夠成為某種邊際成本不為零的要素；3）可配置性，只有可以實(shí)現(xiàn)配置，其作為資源的意義才存在。

具體而言，大氣環(huán)境資源的三個(gè)條件主要是從經(jīng)濟(jì)學(xué)方面考慮的。通常情況下，只要一種物品具備了稀缺性特征，在經(jīng)濟(jì)學(xué)上就可以稱之為資源。稀缺性包括兩層含義：一是有用性；二是有限性。比如，煤炭、石油、天然氣可以發(fā)電、也可以作為能源和化工原料，然后為人類服務(wù)，這是有用性的體現(xiàn)。同時(shí)，煤炭、石油、天然氣的儲(chǔ)量有限、開(kāi)采條件復(fù)雜，不可能無(wú)成本獲得，這是有限性的體現(xiàn)。進(jìn)一步考慮，假定獲取資源（煤炭、石油、天然氣）的成本是明確的，則還要考慮另外一個(gè)問(wèn)題，即如何讓資源的有用性發(fā)揮到最大，這是經(jīng)濟(jì)學(xué)研究的核心問(wèn)題——資源高效配置。至于如何進(jìn)行高效配置，相關(guān)的論述非常多，這里不再做過(guò)多說(shuō)明。

對(duì)于大氣環(huán)境來(lái)說(shuō)，有用性主要體現(xiàn)在對(duì)污染物的清除能力方面，有限性則體現(xiàn)在清除能力是有限的，不可能無(wú)限大。因?yàn)榇髿猸h(huán)境對(duì)污染物的影響能力有限，當(dāng)污染物排放達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)超出大氣環(huán)境的清除能力。這時(shí)候，如果繼續(xù)增加污染物的排放，就不得不承受污染帶來(lái)的損失（人類健康、動(dòng)植物或資產(chǎn)損害），或者以犧牲經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的方式控制污染物排放強(qiáng)度來(lái)獲得理想的大氣環(huán)境。換句話說(shuō)，大氣環(huán)境對(duì)污染物的清除能力不能無(wú)限供應(yīng)，使得大氣環(huán)境成為經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的一個(gè)投入要素，是有價(jià)的，這就是大氣環(huán)境的稀缺性特征。如何讓大氣環(huán)境資源的有用性發(fā)揮到最大，就需要對(duì)其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)上的安排，即高效配置。假如生產(chǎn)1噸有機(jī)溶劑產(chǎn)生的污染物和生產(chǎn)2噸塑料產(chǎn)生的污染物需要消耗的大氣環(huán)境資源（清除能力）是一樣的，在大氣環(huán)境資源有限的情況下，如何安排有機(jī)溶劑和塑料的生產(chǎn)量，則需要考慮在大氣環(huán)境資源約束條件下的成本收益最大化問(wèn)題。大氣環(huán)境資源的配置，實(shí)際上也可以看作是污染物清除能力的配置，有限的清除能力，怎么才能達(dá)到效用的最大化，自然是優(yōu)先清除那些經(jīng)濟(jì)收益高的污染物。比如道路揚(yáng)塵與硅酸鹽工業(yè)相比，自然是優(yōu)先讓硅酸鹽工業(yè)排放，然后把硅酸鹽工業(yè)的增加值分出一部分來(lái)治理道路揚(yáng)塵，其經(jīng)濟(jì)結(jié)果要優(yōu)于硅酸鹽工業(yè)的停產(chǎn)限產(chǎn)。所以，大氣環(huán)境資源的可配置性，主要是指如何最大化地利用大氣環(huán)境的清除能力。

異質(zhì)性是大氣環(huán)境資源一個(gè)獨(dú)有特征，這一特征主要源于大氣環(huán)境對(duì)污染物清除能力的時(shí)空變化方面。大氣環(huán)境資源既不像石油、煤炭、天然氣，也不像水和土地，這些資源都有其固定的形態(tài)，石油煤炭天然氣開(kāi)采出來(lái)，可以運(yùn)送到最需要的地方進(jìn)行利用，土地為生產(chǎn)生活提供物理空間，其形態(tài)明確。大氣環(huán)境資源則不同，其隨時(shí)空不斷發(fā)生變化。就其時(shí)間特征而言，同一個(gè)地方，不同時(shí)間的大氣環(huán)境所產(chǎn)生的清除能力不同，所以其大氣環(huán)境資源量也不同。就其空間特征而言，不同地方，一個(gè)周期內(nèi)（如1 a）大氣環(huán)境所產(chǎn)生的清除能力的總量不同。因此，大氣環(huán)境資源的異質(zhì)性特征，還可以表述為空間特征、實(shí)時(shí)性和周期性特征。

概括起來(lái)，大氣環(huán)境在現(xiàn)階段成為一種資源的基本邏輯可以表述為：由于自然地理?xiàng)l件和氣象氣候特征的差異，不同地區(qū)、不同時(shí)間的大氣環(huán)境具有明顯的差別。隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步，清潔大氣環(huán)境不能無(wú)限供應(yīng)，邊際成本不再為零，有限的大氣清潔能力，可以通過(guò)時(shí)間和空間的優(yōu)化配置產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益，大氣環(huán)境成為一種資源。與其他資源相比，大氣環(huán)境資源具有異質(zhì)性的特征，使其優(yōu)化配置過(guò)程顯得更為復(fù)雜。本文從這一思路出發(fā)，針對(duì)大氣環(huán)境的初始狀態(tài)建立模型，將大氣環(huán)境的自然特征和污染物排放看作是兩個(gè)獨(dú)立的變量，通過(guò)對(duì)大氣環(huán)境異質(zhì)性的量化，實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣污染結(jié)果的解析，并以此構(gòu)建出一個(gè)基于大氣環(huán)境異質(zhì)性的大氣環(huán)境資源管理基本框架。

1 基本模型

首先，考慮大氣環(huán)境的初始狀態(tài)，即沒(méi)有污染源排放的狀態(tài)。這種狀態(tài)包含兩層含義：一是大氣環(huán)境中沒(méi)有污染物，即大氣環(huán)境中的成分相對(duì)穩(wěn)定且污染物含量不顯著；二是大氣環(huán)境時(shí)刻處于變化中，即流動(dòng)性（風(fēng)、湍流）、氣壓、濕度、溫度等大氣環(huán)境要素的變動(dòng)性，也就是通常意義上的氣象條件變化。然后，再考慮污染物的排放過(guò)程，人為的或自然過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生一些不屬于大氣環(huán)境本身的成分并被釋放到大氣環(huán)境中，這個(gè)過(guò)程便是污染物排放。污染物進(jìn)入大氣環(huán)境后，大致經(jīng)歷擴(kuò)散、搬運(yùn)、沉降、清除等一系列過(guò)程，最后離開(kāi)大氣，回到地面、水體、動(dòng)植物表面等。

大氣污染物一般以氣溶膠狀態(tài)或者氣體狀態(tài)存在。氣溶膠類污染物如粉塵、煙、飛灰等，氣體狀態(tài)類污染物則有二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳、氣態(tài)有機(jī)物等。無(wú)論是氣溶膠類污染物，還是氣體狀態(tài)類污染物，都有源頭，這些污染物在被源頭釋放以后，其初始濃度通常都要高于周圍環(huán)境幾十倍、上百倍甚至數(shù)千倍，形成較高的勢(shì)差。在開(kāi)放的大氣環(huán)境下，污染物以分子運(yùn)動(dòng)的形式向四周填補(bǔ)空間，單位體積下污染物的含量降低。這個(gè)過(guò)程可以描述為污染物的擴(kuò)散過(guò)程。污染物的擴(kuò)散過(guò)程，從物理學(xué)角度考慮，屬于污染物主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。而污染物的搬運(yùn)過(guò)程，則是被動(dòng)的。大氣被太陽(yáng)能量推動(dòng)，時(shí)刻處于非靜止?fàn)顟B(tài)。污染物在大氣環(huán)境中，會(huì)隨著大氣運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生位移，即被搬運(yùn)。

短期看，污染物在大氣環(huán)境中處于懸浮狀態(tài)，不會(huì)離開(kāi)大氣環(huán)境。擴(kuò)散作用使大氣環(huán)境中的污染物濃度降低，搬運(yùn)作用使污染物離開(kāi)本地，都起到降低大氣污染程度的作用。其實(shí)，污染物的懸浮狀態(tài)是暫時(shí)的，除了部分性質(zhì)特別穩(wěn)定的污染物以外，一大部分污染物在大氣環(huán)境中會(huì)慢慢達(dá)到沉降條件，最終在重力影響下向地面回落。污染物的沉降既有外力作用，也有內(nèi)力作用。外力作用諸如湍流、降水等；內(nèi)力作用則通過(guò)物理化學(xué)過(guò)程，使污染物重力增加，從而打破懸浮狀態(tài)。

對(duì)于很多污染物來(lái)說(shuō)，沉降是其進(jìn)入大氣環(huán)境后的必然趨勢(shì)。也就是說(shuō)，長(zhǎng)期看，污染物最終必然會(huì)離開(kāi)大氣環(huán)境，回到地面。污染物離開(kāi)大氣環(huán)境，最終回答地面、水體、植物表面的過(guò)程，可以稱為清除過(guò)程。污染物在重力作用下，可以直接回到地面。一些污染物可能被雨水沖刷，混同水流進(jìn)入土壤、水體等。也有一些污染物可能會(huì)被植物吸附，暫時(shí)留在植物表面，最后在雨水沖刷下進(jìn)入土壤，再被植物吸收等等。不管如何，污染物最終離開(kāi)大氣環(huán)境的過(guò)程，可以稱為清除過(guò)程。

當(dāng)然，擴(kuò)散、搬運(yùn)、沉降和清除過(guò)程也是同時(shí)進(jìn)行的，只是活動(dòng)強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間不同。例如，污染物進(jìn)入大氣環(huán)境后，擴(kuò)散過(guò)程表現(xiàn)的特別突出，搬運(yùn)、沉降和清除也在進(jìn)行，但因?yàn)槠渌俣认鄬?duì)較慢，就顯得有些滯后。所以，大多數(shù)時(shí)候，人們比較關(guān)注污染物的擴(kuò)散作用，甚至直接將有利的氣象條件描述為擴(kuò)散條件的優(yōu)劣。事實(shí)上，污染物的擴(kuò)散過(guò)程與搬運(yùn)、沉降和清除過(guò)程密切相關(guān)，污染物的擴(kuò)散過(guò)程是一個(gè)無(wú)組織的熱運(yùn)動(dòng)過(guò)程，遵循高濃度向低濃度進(jìn)行的規(guī)律，且濃度差越大，則擴(kuò)散效應(yīng)越強(qiáng)。污染物的搬運(yùn)、沉降和清除，是產(chǎn)生低濃度大氣環(huán)境的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程越快，相應(yīng)地，污染物的擴(kuò)散效應(yīng)也就越強(qiáng)，大氣中的污染物濃度也就越低。因此，將這一過(guò)程稱為大氣自然凈化過(guò)程，而這一過(guò)程的快慢，則定義為大氣自然凈化能力的強(qiáng)弱。在不同的氣象條件下，污染物進(jìn)入大氣環(huán)境后，所經(jīng)歷的擴(kuò)散、搬運(yùn)、沉降、清除一系列過(guò)程的時(shí)間也不相同。這一過(guò)程的時(shí)間越短，意味著大氣的自然凈化能力越強(qiáng)，這一過(guò)程時(shí)間越長(zhǎng)，則意味著大氣的自然凈化能力越弱。

也就是說(shuō)，大氣自然凈化能力的強(qiáng)弱，可以用污染物從進(jìn)入大氣到從大氣中被清除所經(jīng)歷的時(shí)間表示。時(shí)間越長(zhǎng)，意味著大氣自然凈化能力越弱。大氣自然凈化能力的強(qiáng)弱既是描述大氣環(huán)境異質(zhì)性主要變量，又是衡量大氣環(huán)境資源多寡的核心指標(biāo)，也是連接大氣環(huán)境異質(zhì)性與大氣污染的橋梁。

接下來(lái)考慮大氣污染的產(chǎn)生過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，需要明確三個(gè)含義：第一，大氣污染是指大氣環(huán)境中的污染物達(dá)到一定濃度且持續(xù)了一定的時(shí)間，濃度閾值和持續(xù)時(shí)間由人為規(guī)定，而非自然標(biāo)準(zhǔn)[9-10]；第二，未進(jìn)入大氣的污染物或已經(jīng)從大氣中清除出去的污染物都不會(huì)對(duì)大氣污染程度產(chǎn)生影響；第三，無(wú)論是污染物進(jìn)入大氣的過(guò)程，還是污染物從大氣中被清除的過(guò)程，都是連續(xù)發(fā)生的，只需要關(guān)注污染物在大氣環(huán)境中的留存量和留存時(shí)間，而不需要關(guān)注其發(fā)生的具體過(guò)程。在此基礎(chǔ)上，圖1給出了大氣污染的形成及其與大氣自然凈化能力之間的關(guān)系，縱軸代表大氣自然凈化能力和污染物排放強(qiáng)度，橫軸代表時(shí)間。其中，綠色的曲線代表大氣自然凈化能力的變化趨勢(shì)，紅色的實(shí)線代表污染物排放強(qiáng)度的變化。注意，圖1是大氣污染形成過(guò)程的示意圖，圖中的曲線變化并無(wú)實(shí)值含義，變量也無(wú)單位，時(shí)間軸、大氣自然凈化能力和污染物排放強(qiáng)弱反映的都是其趨勢(shì)。例如，當(dāng)大氣自然凈化能力曲線上升時(shí)，就代表此刻大氣自然凈化能力在變強(qiáng)，反之則變?nèi)酢?/p>

圖1 大氣污染的形成與大氣自然凈化能力之間的關(guān)系Fig. 1 The relationship between air pollution and air self-purification

現(xiàn)實(shí)中，污染物的排放過(guò)程非常復(fù)雜，并且存在一定的波動(dòng)性，但大致可分為兩大類：一是人為源的排放，如工廠、機(jī)動(dòng)車、建筑工地、餐飲油煙、養(yǎng)殖場(chǎng)等；二是自然源的排放，如植被、地面、山體等。這些種類繁多的污染源本身也具有一定的變動(dòng)性，有時(shí)候排放，有時(shí)候不排放，有時(shí)候排放強(qiáng)度高，有時(shí)候排放強(qiáng)度低。比如，行進(jìn)中的汽車是排放源，而停放的汽車就不是，快速行駛的汽車排放強(qiáng)度低，而堵車時(shí)的排放強(qiáng)度就高?？偟膩?lái)說(shuō)，一個(gè)地方的污染物排放強(qiáng)度是一個(gè)時(shí)刻都在變化的參數(shù)。然而，無(wú)論是人為源的排放，還是自然源的排放，卻又都具有一定的規(guī)律性，其中人為源的規(guī)律性一般由本地經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城市建設(shè)、居民生產(chǎn)生活習(xí)慣等經(jīng)濟(jì)要素決定，而自然源的規(guī)律性則由本地自然生態(tài)特征決定。因此，宏觀上，污染物的排放強(qiáng)度又可以看作是一個(gè)規(guī)律波動(dòng)的參數(shù)。天氣變化是一個(gè)快速的過(guò)程，至少與污染物排放強(qiáng)度的變化相比，天氣變化絕對(duì)是一個(gè)快變過(guò)程，這也就意味著大氣自然凈化能力是一個(gè)快變過(guò)程。所以，這里假設(shè)污染物排放強(qiáng)度是一個(gè)低幅波動(dòng)且慢變的變量（圖1中紅色曲線），相對(duì)于大氣自然凈化能力的變化幅度而言，污染物排放強(qiáng)度的波動(dòng)可以忽略。

從圖1可以看出，只要污染物排放強(qiáng)度超過(guò)了大氣自然凈化能力的最小值，大氣環(huán)境中的污染物濃度就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)高值且持續(xù)一定的時(shí)間。假定大氣自然凈化能力的波形不變，隨著污染物排放強(qiáng)度的提升，大氣環(huán)境中的污染物濃度的高值就會(huì)升高且持續(xù)時(shí)間也會(huì)變長(zhǎng)，超過(guò)人為規(guī)定的閾值時(shí)，意味著發(fā)生了大氣污染。由于大氣自然凈化能力的波動(dòng)性，大氣污染并不是時(shí)時(shí)發(fā)生，但隨著污染物排放強(qiáng)度的提高，發(fā)生大氣污染的頻次和強(qiáng)度都會(huì)增加。從這個(gè)角度看，結(jié)構(gòu)性減排的意義非常明顯，污染物排放強(qiáng)度下降，大氣污染發(fā)生頻次，污染程度都會(huì)下降。

可以將圖1看作是一個(gè)基本模型，進(jìn)而考慮大氣環(huán)境資源的管理問(wèn)題。圖1是一個(gè)任意給出的大氣自然凈化能力波形圖。實(shí)際上，不同地區(qū)的大氣自然凈化能力波形圖都是不同的。正如前面所說(shuō)，氣象條件的變化在很大程度上決定了大氣自然凈化能力的變化，或者說(shuō)，每一組氣象條件都有一個(gè)大氣自然凈化能力值與之對(duì)應(yīng)。這樣，大氣自然凈化能力的波形也就由一組連續(xù)變化的天氣過(guò)程所決定。反過(guò)來(lái)說(shuō)，一次又一次的天氣過(guò)程，構(gòu)成了連續(xù)變化的大氣自然凈化能力曲線。不同地方的天氣過(guò)程不同，大氣自然凈化能力曲線自然也不同。圖2給出了A、B兩個(gè)地區(qū)的大氣自然凈化能力曲線圖，其波動(dòng)情況本質(zhì)上由A、B兩地的氣象氣候特征決定。類似地，圖2中的大氣自然凈化能力曲線和污染物排放警戒線也只是示意圖，大致反映其趨勢(shì)。為了以示區(qū)分，圖2中A、B兩地區(qū)的大氣自然凈化能力曲線有明顯差別。A地區(qū)的大氣自然凈化能力曲線相對(duì)于B地區(qū)來(lái)說(shuō)，一直在較高水平波動(dòng)，雖然有一段時(shí)間，B地區(qū)的大氣自然凈化能力超過(guò)了A地區(qū)，但總體來(lái)看，B地區(qū)的大氣自然凈化能力長(zhǎng)期弱于A地區(qū)。

假定人為規(guī)定A、B兩個(gè)地區(qū)的大氣污染控制目標(biāo)相同，比如優(yōu)良天氣都不能低于90%，但A、B兩個(gè)地區(qū)的污染物排放警戒線（控制線）則不同。這意味著，想要在A、B兩地獲得相同的空氣質(zhì)量，B地的排放強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于A地。其實(shí)，這種情況很容易理解。以江蘇為例，2016年蘇州的大氣污染物排放總量約為徐州的3倍，但空氣質(zhì)量整體優(yōu)于徐州不少；空氣質(zhì)量最好的鹽城，全年的大氣污染物排放總量卻高于空氣質(zhì)量較差的宿遷、揚(yáng)州和泰州；空氣質(zhì)量略遜于鹽城的南通和連云港兩市，全年的大氣污染物排放總量也處于全省中等水平。類似地，上海的污染物排放量是成都的近6倍，空氣質(zhì)量卻比成都好很多。珠三角、長(zhǎng)三角和京津冀相比，排放強(qiáng)度并不低，但空氣質(zhì)量卻好很多。

圖2 污染物排放警戒線Fig. 2 Warning line of pollutant emission

由圖2至少可以得出兩個(gè)結(jié)論：1）大氣污染程度并不取決于污染物的絕對(duì)排放量，而是取決于污染物排放強(qiáng)度與大氣自然凈化能力之間的關(guān)系，或者說(shuō)是大氣環(huán)境資源的消耗情況；2）想要獲得相同的空氣質(zhì)量，不同地區(qū)的污染物排放強(qiáng)度控制目標(biāo)不應(yīng)相同。這兩點(diǎn)是進(jìn)行大氣環(huán)境資源管理的理論基礎(chǔ)。本質(zhì)上講，大氣污染控制，既不是控制空氣質(zhì)量，也不是控制污染物排放總量，而是根據(jù)大氣環(huán)境的管理目標(biāo)，協(xié)調(diào)污染物排放強(qiáng)度與大氣自然凈化能力之間的關(guān)系。短期看，大氣污染控制的任務(wù)是根據(jù)大氣自然凈化能力對(duì)污染物排放進(jìn)行時(shí)間調(diào)控；長(zhǎng)期看，大氣污染控制的任務(wù)是根據(jù)大氣環(huán)境資源的多寡對(duì)污染物排放進(jìn)行空間調(diào)控。

2 大氣環(huán)境資源的分級(jí)管理

大氣污染產(chǎn)生的根本原因是污染物排放強(qiáng)度超越了大氣自然凈化能力，這一點(diǎn)很容易從圖1看出來(lái)。同樣，污染物排放強(qiáng)度對(duì)大氣自然凈化能力的超越程度也就決定了大氣污染的程度。對(duì)于現(xiàn)實(shí)的大氣污染防治工作來(lái)說(shuō)，其核心任務(wù)是將空氣質(zhì)量控制在一定水平上，不至于惡化，或者是給空氣質(zhì)量制定一個(gè)目標(biāo)，然后通過(guò)減排活動(dòng)，逐步實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量的持續(xù)改善，直到達(dá)到既定目標(biāo)。減少排放對(duì)大氣污染防治工作的作用非常明顯，同樣可以從圖1看出。在圖1中，由于大氣自然凈化能力曲線是已知的，所以很容易計(jì)算出減少排放對(duì)空氣質(zhì)量改善的作用。試想一下，如果沒(méi)有大氣自然凈化能力的相關(guān)信息，純粹從減少排放角度去估算空氣質(zhì)量的改善程度，則會(huì)出現(xiàn)很大的誤差。

如前文所述，關(guān)于大氣環(huán)境吸收能力、大氣環(huán)境承載力、大氣環(huán)境容量和大氣納污能力的研究，多注重對(duì)污染物排放增減量與大氣污染程度變化之間的關(guān)系研究，進(jìn)而推算大氣環(huán)境還有多少余量或承載力。其實(shí)，這種推算方法存在一定的問(wèn)題。首先，大氣自然凈化能力的波形變化不是均勻的，由此決定污染物排放強(qiáng)度對(duì)于大氣自然凈化能力超越所帶來(lái)的大氣污染程度的變化也不是均勻的。其次，不同地區(qū)的大氣自然凈化能力曲線不同，污染物排放強(qiáng)度不同，由此產(chǎn)生的大氣污染程度也不同，根據(jù)邊際變化量得出的污染物排放與空氣質(zhì)量改善之間的關(guān)系圖譜，只適用于當(dāng)前短時(shí)間的大氣污染防治工作，不能作為大氣污染防治工作的戰(zhàn)略依據(jù)。

當(dāng)然，在實(shí)際工作中，可以采用減排與空氣質(zhì)量循環(huán)對(duì)比，依次迭代的方法，使其趨近大氣自然凈化能力波形的真實(shí)情況。這種方式的問(wèn)題不在于最終結(jié)果是否是有偏的，而在于這種方式的執(zhí)行成本會(huì)很高。一方面，污染源類型太多，特征太復(fù)雜，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)它們的精確統(tǒng)計(jì)，從而導(dǎo)致對(duì)減排工作的評(píng)估存在較大誤差；另一方面，由于氣象條件的變動(dòng)性和氣候特征的波動(dòng)性，在不精確掌握大氣環(huán)境變化規(guī)律的情況下，直接使用空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)結(jié)果來(lái)判斷，誤差也非常大。兩方面導(dǎo)致看似合理的方法，在執(zhí)行過(guò)程中卻十分費(fèi)力，甚至很多時(shí)候還會(huì)出現(xiàn)相反的結(jié)果。比如，污染物排放有了明顯的減少，但空氣質(zhì)量非但沒(méi)有變好，反而變差了。這種情況在實(shí)際工作中比較常見(jiàn)，究其原因，就是上述兩個(gè)方面：污染排放統(tǒng)計(jì)誤差和氣象變化干擾。因此，僅僅根據(jù)污染物排放情況和空氣質(zhì)量情況來(lái)制定大氣污染控制目標(biāo)的做法實(shí)用性和準(zhǔn)確性較差，成本較高，這是當(dāng)前大氣污染防治工作中面臨的主要問(wèn)題。

圖3 大氣環(huán)境資源的分級(jí)管理思路Fig. 3 Level-to-level administration on atmospheric environmental resources

類似地，圖3給出了大氣環(huán)境資源的分級(jí)管理思路（示意圖），即根據(jù)大氣自然凈化能力曲線波形，結(jié)合經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際情況，制定大氣污染防治目標(biāo)。在圖3中，假定大氣自然凈化能力曲線已知，可以看出，在大氣污染的超重階段，污染物排放強(qiáng)度對(duì)大氣自然凈化能力的超越很大。甚至有超過(guò)70%以上的時(shí)間，污染物排放強(qiáng)度都超過(guò)了大氣自然凈化能力，這個(gè)階段的大氣污染很重，重污染天氣很多，幾乎每天都是污染狀態(tài)，只不過(guò)污染程度不同而已。2015年之前的華北地區(qū)，可以大致看作是這個(gè)階段。隨著對(duì)大氣污染防治工作的重視，結(jié)構(gòu)性減排的實(shí)施，會(huì)迅速將污染物排放強(qiáng)度從超重污染階段平移至較重污染階段。污染物排放強(qiáng)度從超重階段向較重階段的轉(zhuǎn)變過(guò)程，空氣質(zhì)量會(huì)出現(xiàn)明顯的改變，對(duì)于這一過(guò)程來(lái)說(shuō)，污染物排放減少的邊際效應(yīng)明顯。2016—2018年，大致可以看作是這個(gè)階段，隨著污染物排放大幅度削減，我國(guó)重點(diǎn)區(qū)域的空氣質(zhì)量有了明顯的改善。

目前，我國(guó)的大部分地區(qū)，大氣污染狀況正處于較重污染和發(fā)展級(jí)目標(biāo)之間。在這一階段，由于污染物的結(jié)構(gòu)性減排已經(jīng)完成，區(qū)域內(nèi)的強(qiáng)污染源已經(jīng)減少了很多，空氣質(zhì)量較之前有了明顯的改善，污染物排放類型從強(qiáng)源模式轉(zhuǎn)向弱源模式，大氣污染防治工作進(jìn)入深水區(qū)，治理的技術(shù)難度越來(lái)越大。一方面，弱源的減排工作實(shí)施難度較大，由于弱源種類繁多，特征極其復(fù)雜，很難像結(jié)構(gòu)性減排那樣快速推進(jìn)，只能由淺入深，逐步實(shí)施；另一方面，隨著強(qiáng)源的減少，自然源排放和大氣環(huán)境變化對(duì)空氣質(zhì)量的影響越來(lái)越顯著，現(xiàn)有的工作思路已經(jīng)難以全面解釋污染物排放控制與空氣質(zhì)量改善之間的關(guān)系。

從現(xiàn)在的工作難點(diǎn)看，圖3所示的思路具有一定的戰(zhàn)略意義，為未來(lái)的大氣污染防治工作提供了一個(gè)重要的參考依據(jù)。首先，回到大氣污染問(wèn)題的本質(zhì)，大氣污染防治工作的核心依據(jù)仍然是處理好污染物排放與大氣自然凈化能力之間的關(guān)系?？諝赓|(zhì)量只是大氣污染的結(jié)果，其主要是由污染物排放超越大氣自然凈化能力的程度決定的。所以，無(wú)論是哪一個(gè)階段的大氣污染，都不應(yīng)該脫離大氣自然凈化能力曲線這一因素。其次，大氣污染控制應(yīng)該有明確的目標(biāo)性，這個(gè)目標(biāo)性既可以是空氣質(zhì)量改善目標(biāo)，也可以是污染物減排目標(biāo)。但無(wú)論是哪一個(gè)目標(biāo)，其核心都是一個(gè)成本問(wèn)題，污染物減少排放意味著經(jīng)濟(jì)損失，空氣質(zhì)量改善目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，意味著對(duì)應(yīng)經(jīng)濟(jì)成本的支付。從某種意義上說(shuō)，污染權(quán)就是發(fā)展權(quán)，在大氣污染防治工作中，需要平衡這種關(guān)系。圖3所示的大氣環(huán)境資源分級(jí)管理思路，給出了一種經(jīng)濟(jì)性的選擇。

對(duì)于任何一個(gè)地區(qū)來(lái)說(shuō)，只要給出了大氣自然凈化能力曲線，就可以制定相應(yīng)的大氣污染防治目標(biāo)。如果希望空氣質(zhì)量達(dá)到生態(tài)保護(hù)區(qū)一級(jí)，那么就可以直接根據(jù)大氣自然凈化能力曲線，確定污染物排放強(qiáng)度。反過(guò)來(lái)說(shuō)，只要在本地區(qū)，將污染物排放強(qiáng)度控制在生態(tài)級(jí)以下，就可以獲得生態(tài)級(jí)的空氣質(zhì)量。這種方式顯得更直接，更有效。當(dāng)然，對(duì)于不同地區(qū)來(lái)說(shuō)，由于大氣自然凈化能力曲線不一樣，生態(tài)級(jí)污染物排放強(qiáng)度的控制目標(biāo)也不一樣，這就是不同地區(qū)大氣環(huán)境差異化管理的基本原理。相應(yīng)地，根據(jù)本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展目標(biāo)，可以有選擇地將大氣污染防治目標(biāo)定在生態(tài)級(jí)、宜居級(jí)或發(fā)展級(jí)。

大氣環(huán)境資源的分級(jí)管理思路具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，大氣環(huán)境資源分級(jí)管理的基本依據(jù)是本地大氣自然凈化能力曲線，也即大氣環(huán)境資源的多寡程度，它先不考慮本地大氣污染的實(shí)際狀況，而是直接從本地大氣環(huán)境的自然特征出發(fā)，將大氣環(huán)境看作是一個(gè)外生變量；第二，根據(jù)大氣自然凈化能力曲線，可以將大氣污染防治目標(biāo)直接轉(zhuǎn)換成污染物排放控制目標(biāo)，與依據(jù)空氣質(zhì)量現(xiàn)狀制定污染物排放控制目標(biāo)的方式相比，這種方式直接剝離了氣象氣候因素的干擾；第三，大氣污染控制目標(biāo)應(yīng)該是一種經(jīng)濟(jì)選擇，根據(jù)本地社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和本地大氣環(huán)境資源特征，選擇適合本地的大氣污染控制目標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)差異化管理；第四，可以將污染物排放總量控制思路，轉(zhuǎn)變成大氣環(huán)境資源管理思路，控制污染物排放總量不是目的，控制大氣環(huán)境資源的消耗量才是目的；第五，大氣環(huán)境資源的分級(jí)管理，為污染物排放的時(shí)空優(yōu)化配置提供了依據(jù)。在對(duì)比不同地區(qū)大氣環(huán)境資源多寡的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)大氣環(huán)境資源的消耗情況，進(jìn)行污染物排放的時(shí)間和空間調(diào)整，以更充分地利用自然條件，在不減少排放的情況下，改善大氣環(huán)境狀況。

3 大氣自然凈化能力監(jiān)測(cè)與平衡排放法

大氣環(huán)境資源管理的重點(diǎn)是大氣自然凈化能力曲線波形的監(jiān)測(cè)，即一個(gè)地區(qū)的大氣環(huán)境異質(zhì)性特征所決定的大氣自然凈化能力的連續(xù)變化情況。根據(jù)基本模型的定義，大氣自然凈化能力可以用污染物從進(jìn)入大氣環(huán)境到被從大氣環(huán)境中清除所經(jīng)歷的時(shí)間表示。如果用t表示這個(gè)時(shí)間，則可以得出如下方程：

其中，f為t的函數(shù)形式，xi表示影響t的一類因子，yi表示影響t的另一類因子，依次類推。對(duì)應(yīng)于大氣環(huán)境的自然狀況，xi可以看作是時(shí)刻變化的氣象參數(shù)，yi可以看作是地形地貌和經(jīng)緯度等固定參數(shù)。因此，可以對(duì)f做一個(gè)近似形變，F(xiàn)、T、P、RH分別代表大氣環(huán)境的風(fēng)速、氣溫、大氣壓強(qiáng)、相對(duì)濕度等。同時(shí)，可以對(duì)位置信息、地形地貌、氣象氣候特征等進(jìn)行定參數(shù)處理，最終得出一個(gè)關(guān)于t的模型，代入這些參數(shù)，便可以得到一個(gè)相應(yīng)的t值，t值越小，說(shuō)明大氣自然凈化能力越強(qiáng)，反之則越弱。

實(shí)際操作中，計(jì)算t值的過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，且不容易得出準(zhǔn)確的結(jié)論。為了方便應(yīng)用，可以對(duì)上述方程進(jìn)行歸一化處理，即不計(jì)算t的具體值，而只對(duì)不同狀態(tài)下的t值進(jìn)行排序，最終得到一個(gè)大氣自然凈化能力的標(biāo)準(zhǔn)排序，這就是大氣自然凈化能力指數(shù)（Air selfpurification index，ASPI）模型。

準(zhǔn)確地說(shuō)，ASPI是對(duì)超近地面（一般30 m以下）大氣自然凈化能力強(qiáng)弱的標(biāo)準(zhǔn)化排序，無(wú)量綱，用0～100的實(shí)數(shù)表示。ASPI只體現(xiàn)大氣自然凈化能力的序數(shù)關(guān)系，ASPI的值越大，大氣的自然凈化能力就越強(qiáng)，反之就越弱。ASPI模型的基本原理如下：首先，使用計(jì)量模型和大數(shù)據(jù)分析方法，對(duì)氣象歷史數(shù)據(jù)、空氣質(zhì)量歷史數(shù)據(jù)和自然地理?xiàng)l件進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)分析，反復(fù)計(jì)算查找影響空氣質(zhì)量的主要?dú)庀笠蜃?，并?duì)其進(jìn)行貢獻(xiàn)排序；其次，將氣象因子的貢獻(xiàn)轉(zhuǎn)化為大氣自然凈化過(guò)程的時(shí)間影響程度；第三，將轉(zhuǎn)化后的氣象因子作為自變量引入方程，同時(shí)將自然地理?xiàng)l件固化為可變常參數(shù)，方程的左邊為污染物在此大氣環(huán)境狀態(tài)下從進(jìn)入到被清除過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間，右側(cè)為氣象因子和可變常參數(shù)；第四，對(duì)大氣自然凈化過(guò)程時(shí)間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，變成0～100的實(shí)數(shù)。

ASPI模型是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停笾旅枋隽瞬煌貐^(qū)、不同時(shí)間、不同氣象條件下，大氣自然凈化污染物的能力強(qiáng)弱。利用這一模型，輸入氣象歷史數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)和常參數(shù)數(shù)據(jù)，就可以計(jì)算該地區(qū)某一時(shí)間點(diǎn)的大氣自然凈化能力強(qiáng)弱，也可以評(píng)估某一時(shí)間段，該地區(qū)的大氣自然凈化能力的整體情況。因此，利用ASPI模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同地區(qū)大氣自然凈化能力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，大氣自然凈化能力反映的是大氣環(huán)境清除污染物的能力，但并不能夠完全反映大氣環(huán)境與污染物的作用過(guò)程，除了大氣環(huán)境對(duì)污染物的清除作用外，污染物進(jìn)入大氣環(huán)境后，還有一個(gè)化學(xué)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程通常被成為二次污染物生成過(guò)程。從結(jié)果看，二次污染物的生成過(guò)程，相當(dāng)于給污染物排放加了一個(gè)強(qiáng)化系數(shù)，即在原排放基礎(chǔ)上，強(qiáng)度被放大了一些。具體放大了多少，則由大氣環(huán)境的狀態(tài)決定，從這個(gè)角度看，不同大氣環(huán)境條件下的二次污染物生成狀況，也是影響大氣污染的一個(gè)重要因子。為了更全面地反映大氣環(huán)境資源的狀況，除了大氣自然凈化能力這個(gè)主要因素外，也應(yīng)該考慮二次污染物生成效率與大氣環(huán)境自然特征之間的關(guān)系。當(dāng)然，按照本文的思路，大氣環(huán)境的二次污染物生成效率特征，也可以看作是一個(gè)獨(dú)立的外生變量，然后將這個(gè)外生變量作為影響污染物排放的增強(qiáng)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。這種處理方式的優(yōu)勢(shì)是，大氣環(huán)境的二次污染物生成效率特征，只相當(dāng)于增加了污染物的排放強(qiáng)度，并不影響圖1所示模型的分析結(jié)果。有關(guān)二次污染物生成效率的模型，也可以做類似的處理，這里不再贅述。

實(shí)現(xiàn)了對(duì)大氣自然凈化能力強(qiáng)弱的排序，圖3所示的大氣環(huán)境資源的分級(jí)管理就具備了可操作性。對(duì)于任何一個(gè)地方來(lái)說(shuō)，都可以通過(guò)實(shí)際監(jiān)測(cè)或者調(diào)用歷史氣象數(shù)據(jù)，然后根據(jù)ASPI模型計(jì)算出該地的ASPI曲線。根據(jù)不同地方的ASPI曲線，很容易畫(huà)出本地的大氣污染防治目標(biāo)所對(duì)應(yīng)的污染物排放強(qiáng)度控制線。然而，這條控制線只是理論上的，在實(shí)際工作中，無(wú)論是發(fā)展級(jí)控制目標(biāo)，還是生態(tài)級(jí)控制目標(biāo)，都需要將對(duì)應(yīng)的ASPI曲線轉(zhuǎn)換成排放強(qiáng)度曲線，只有這樣才能成為大氣污染控制的可執(zhí)行目標(biāo)，而這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程，可以稱之為平衡排放法。

在理解平衡排放法之前，首先要說(shuō)明一下等污染曲線的概念。等污染曲線的思想來(lái)源于經(jīng)濟(jì)學(xué)原理中的等效用曲線（圖4），它表示一組排放強(qiáng)度（無(wú)量綱、數(shù)值大小代表強(qiáng)弱）與大氣自然凈化能力（無(wú)量綱、數(shù)值大小代表強(qiáng)弱）的組合，這條曲線上的任一點(diǎn)，都代表一個(gè)排放強(qiáng)度和一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的大氣自然凈化能力，這些點(diǎn)所產(chǎn)生的大氣污染程度是一樣的，因此被稱為等污染曲線。在圖4所表示的二維空間中，實(shí)際上充滿了無(wú)數(shù)條等污染曲線，這些曲線密布排列卻不重合，它們的含義是，想得到同一程度的污染，有多少種排放與大氣自然凈化能力之間的組合關(guān)系。

等污染曲線可以作為短期空氣質(zhì)量調(diào)控的主要依據(jù)，也可以作為錯(cuò)峰生產(chǎn)和臨時(shí)措施的參考。對(duì)于任何一個(gè)地方（城市）來(lái)說(shuō)，如果通過(guò)ASPI監(jiān)測(cè)已經(jīng)掌握了本地的大氣自然凈化能力曲線，然后再結(jié)合本地的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，就可以繪制本地的等污染曲線，當(dāng)大氣自然凈化能力下降時(shí)，為了避免空氣質(zhì)量惡化，應(yīng)該相應(yīng)地減少排放。近來(lái)年，北方地區(qū)秋冬季節(jié)的大氣污染防控措施，實(shí)際上采用的就是等污染曲線的思路，雖然并沒(méi)有采用精準(zhǔn)的大氣自然凈化能力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，秋冬季節(jié)的防控仍同比進(jìn)行了大幅度減排，以避免造成秋冬季的重污染。

圖4 等污染曲線示意圖Fig. 4 Equal pollution curve

長(zhǎng)期看，等污染曲線暗含了一個(gè)重要的技術(shù)參數(shù)，即污染物的排放平衡點(diǎn)問(wèn)題，這也是平衡排放法的基礎(chǔ)。污染物排放平衡點(diǎn)是指污染物排放強(qiáng)度正好等于大氣自然凈化能力時(shí)，所對(duì)應(yīng)的大氣自然凈化能力指數(shù)值。污染物排放平衡點(diǎn)具有如下三個(gè)含義：1）此時(shí)的污染物排放正好被大氣環(huán)境完全凈化掉；2）此時(shí)的空氣質(zhì)量處于平衡狀態(tài)，既不惡化，也不好轉(zhuǎn)；3）空氣質(zhì)量處于穩(wěn)定狀況，則意味著污染物排放強(qiáng)度處于平衡態(tài)。這就好比是一個(gè)水池，污染物排放是進(jìn)水管，大氣自然凈化是出水管，水池的水深是空氣質(zhì)量。如果水池的水深不變，意味著進(jìn)水量等于出水量。如果進(jìn)水管太多，進(jìn)水量不好統(tǒng)計(jì)，但出水量容易統(tǒng)計(jì)，這時(shí)就可以利用進(jìn)水量等于出水量的關(guān)系，用出水量表示進(jìn)水量。也就是說(shuō)，可以利用大氣自然凈化能力與污染物排放的平衡關(guān)系，估算污染物的實(shí)際排放強(qiáng)度。

現(xiàn)實(shí)中，由于污染源種類繁多，活動(dòng)水平復(fù)雜，估算實(shí)際排放強(qiáng)度是最大的難題。宏觀上，污染物排放平衡點(diǎn)，可以作為估算實(shí)際排放的主要理論依據(jù)。根據(jù)污染物排放平衡點(diǎn)的三個(gè)含義，結(jié)合空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，選取空氣質(zhì)量波動(dòng)不大的時(shí)段，利用大氣自然凈化能力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以估算實(shí)際排放強(qiáng)度，綜合評(píng)價(jià)一個(gè)地區(qū)的實(shí)際排放。

通過(guò)圖5所示的排放平衡點(diǎn)統(tǒng)計(jì)圖可以來(lái)理解實(shí)際排放的估算方法。對(duì)于某個(gè)地方來(lái)說(shuō)，當(dāng)污染物排放處于平衡時(shí)，則空氣質(zhì)量保持不變。對(duì)一個(gè)地方進(jìn)行一個(gè)周期的觀測(cè)，可以將空氣質(zhì)量保持不變的時(shí)段選出，同時(shí)將對(duì)應(yīng)時(shí)段的ASPI數(shù)據(jù)也列出，就可以繪制出如圖5所示的統(tǒng)計(jì)圖。

圖5 排放平衡點(diǎn)統(tǒng)計(jì)Fig. 5 The statistics of equilibrium point of pollutant emission

基于如下假設(shè)，可以根據(jù)圖5對(duì)一個(gè)地方的排放平衡點(diǎn)進(jìn)行估計(jì)。其假設(shè)條件如下：1）人為排放源排放規(guī)律由人類活動(dòng)規(guī)律決定，如上下班、出行等；2）大氣自然凈化能力的變化規(guī)律由氣象變化規(guī)律決定，如刮風(fēng)下雨等；3）空氣質(zhì)量反映了污染物排放與大氣自然凈化能力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；4）污染源排放強(qiáng)度=大氣自然凈化能力的情況是一個(gè)隨機(jī)事件E；5）一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)（如一月、一季度、一年）的所有隨機(jī)事件E組成一個(gè)樣本，該樣本均值約等于總體均值；6）樣本中大氣自然凈化能力的均值，即為排放平衡點(diǎn)。

也就是說(shuō)，雖然不能準(zhǔn)確地計(jì)算一個(gè)地區(qū)的實(shí)際排放強(qiáng)度，但是可以計(jì)算出一個(gè)地區(qū)的實(shí)際排放強(qiáng)度需要多大的大氣自然凈化能力才能保持空氣質(zhì)量不惡化，這是進(jìn)行污染物真實(shí)排放強(qiáng)度估算的主要理論依據(jù)。

為了比較不同地區(qū)的污染物實(shí)際排放強(qiáng)度的差異，可以通過(guò)繪制排放平衡點(diǎn)曲線實(shí)現(xiàn)（圖6）。首先，對(duì)不同地區(qū)統(tǒng)一進(jìn)行空氣質(zhì)量和大氣自然凈化能力監(jiān)測(cè)。然后根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)地區(qū)的排放平衡點(diǎn)進(jìn)行樣本統(tǒng)計(jì)（圖5）。其次，對(duì)樣本求均值，得到ASPI均值，代表該地區(qū)的實(shí)際排放強(qiáng)度。第三，對(duì)所有地區(qū)的ASPI均值進(jìn)行排序，繪制如圖6所示的排放平衡點(diǎn)曲線。對(duì)于不同的地區(qū)來(lái)說(shuō)，其ASPI均值越大，即越靠近曲線的右側(cè)，說(shuō)明該地區(qū)的實(shí)際排放強(qiáng)度越大。

圖6 排放平衡點(diǎn)曲線Fig. 6 Equilibrium point curve

通過(guò)對(duì)一個(gè)地方的排放平衡點(diǎn)計(jì)算，可以反映該地的實(shí)際排放強(qiáng)度，從而就能對(duì)圖3所示的大氣環(huán)境資源分級(jí)管理思路進(jìn)行實(shí)際操作。一方面，通過(guò)對(duì)一個(gè)地區(qū)的大氣自然凈化能力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，繪制出該地的ASPI曲線圖，并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；另一方面，計(jì)算該地的排放平衡點(diǎn)，估算實(shí)際排放強(qiáng)度。下面通過(guò)一個(gè)案例來(lái)說(shuō)明這一問(wèn)題，對(duì)某地的ASPI進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其分位數(shù)如下（表1）。

表1 某地大氣自然凈化能力指數(shù)ASPI統(tǒng)計(jì)Table 1 A case of the statistics of ASPI

如果人為規(guī)定，當(dāng)污染物排放強(qiáng)度低于大氣自然凈化能力指數(shù)的10%分位數(shù)時(shí)，大氣環(huán)境資源管理的目標(biāo)為生態(tài)級(jí)；低于大氣自然凈化能力指數(shù)的25%分位數(shù)時(shí)，大氣環(huán)境資源管理的目標(biāo)為宜居級(jí)；低于大氣自然凈化能力指數(shù)的50%分位數(shù)時(shí)，大氣環(huán)境資源管理的目標(biāo)為發(fā)展級(jí)。通過(guò)排放平衡點(diǎn)估算，發(fā)現(xiàn)該地的排放平衡點(diǎn)為39.48，則意味著該地的實(shí)際排放仍超過(guò)發(fā)展級(jí)水平，隨著污染物排放控制水平的提高，該地的排放平衡點(diǎn)下降到38.82以下，則意味著該地的大氣污染防治水平已經(jīng)達(dá)到發(fā)展級(jí)，可以進(jìn)一步將控制目標(biāo)提升至宜居級(jí)。

可以看出，平衡排放法是基于大氣自然凈化能力指數(shù)監(jiān)測(cè)的一種污染物排放強(qiáng)度估算方法，其優(yōu)勢(shì)有四個(gè)：第一，無(wú)需要進(jìn)行污染源排放統(tǒng)計(jì)，也不需要進(jìn)行污染源和污染物的詳細(xì)分類和監(jiān)測(cè)，節(jié)省了大量的成本；第二，平衡排放法是一種間接方法，利用大氣自然凈化能力與污染排放的平衡關(guān)系，不僅提高了準(zhǔn)度，還解決了隱藏源、自然源的排放情況難以測(cè)定的問(wèn)題，是一種比較便捷的宏觀估算方法；第三，平衡排放法很容易與大氣環(huán)境資源的分級(jí)管理思想相結(jié)合，是一種可以實(shí)際操作的方法；第四，平衡排放法可以對(duì)不同地方的實(shí)際排放情況進(jìn)行比較，標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)統(tǒng)一，客觀性較強(qiáng)。

4 結(jié)論與展望

從大氣環(huán)境的自然特征出發(fā)，大氣污染防治工作實(shí)際上應(yīng)該是對(duì)大氣環(huán)境資源的管理。大氣污染工作從治理轉(zhuǎn)向管理，是一種思路的轉(zhuǎn)變。大氣環(huán)境資源概念及其管理框架的確立，有助于提升大氣污染防治水平。將大氣環(huán)境看作是一種資源，參與到經(jīng)濟(jì)要素的優(yōu)化配置中來(lái)，是平衡經(jīng)濟(jì)發(fā)展與大氣環(huán)境保護(hù)的重要手段，具有重要的戰(zhàn)略意義。

第一，在大氣環(huán)境資源管理視角下，異質(zhì)性的大氣環(huán)境，意味著不同地區(qū)大氣環(huán)境資源的多寡。中國(guó)幅員遼闊，自然地理?xiàng)l件和氣象氣候特征明顯，大氣環(huán)境資源差異顯著，空間優(yōu)化配置的潛力很大。由于歷史原因，中國(guó)的大部分城市在內(nèi)陸地區(qū)孕育，沿海城市到了近代才有一定程度的發(fā)展。而內(nèi)陸的大部分城市，多布局在大氣環(huán)境資源相對(duì)匱乏的位置。新中國(guó)成立后的工業(yè)發(fā)展，很多是在原有城市的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，這就造成傳統(tǒng)污染產(chǎn)業(yè)多布局在大氣環(huán)境資源匱乏的地區(qū)。由于推動(dòng)產(chǎn)業(yè)空間移動(dòng)的主要因素是區(qū)位稟賦，包括勞動(dòng)力資源、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、資源價(jià)格以及環(huán)境政策等，近幾十年，東部發(fā)達(dá)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)快，以總量參考為核心的大氣環(huán)境政策越來(lái)越嚴(yán)厲，中西部地區(qū)出現(xiàn)明顯的比較優(yōu)勢(shì)。從而導(dǎo)致污染產(chǎn)業(yè)有繼續(xù)向大氣環(huán)境資源匱乏地區(qū)集中的趨勢(shì)。如果不進(jìn)行調(diào)控，污染產(chǎn)業(yè)就會(huì)出現(xiàn)空間上的強(qiáng)化效應(yīng)，增加空氣污染。根據(jù)大氣環(huán)境資源狀況科學(xué)調(diào)控產(chǎn)業(yè)的空間布局，顯得十分必要。

第二，隨著大氣污染防治工作的不斷深入，特別是2013年底以來(lái)，中國(guó)的大氣污染治理工作思路從總量控制轉(zhuǎn)向空氣質(zhì)量控制，為大氣環(huán)境資源管理提供了契機(jī)。總量控制的工作思路暗含了一個(gè)前提，即大氣環(huán)境不存在空間上的異質(zhì)性，不同地區(qū)的大氣環(huán)境性質(zhì)相似，至少其對(duì)大氣污染的影響不存在顯著差別。在以空氣質(zhì)量控制為核心的工作思路下，大氣環(huán)境異質(zhì)性的作用凸顯出來(lái)。結(jié)果導(dǎo)向，精準(zhǔn)治理，實(shí)際上就是做好大氣環(huán)境資源的時(shí)空優(yōu)化配置，以最小的代價(jià)，獲得最大的效益。大氣環(huán)境資源管理的核心思路是對(duì)大氣自然凈化能力變化過(guò)程的精細(xì)統(tǒng)計(jì)，從而得出大氣自然凈化能力的周期性規(guī)律，并在此基礎(chǔ)進(jìn)行大氣環(huán)境資源的分級(jí)管理。排放平衡法為污染物排放提供了一種便捷的宏觀估計(jì)方法，具有一定的實(shí)踐意義。

第三，大氣污染防治與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不是一組不可調(diào)和的矛盾，而應(yīng)該是一種權(quán)衡取舍。清潔空氣是有價(jià)的，其價(jià)格取決于對(duì)清潔空氣的需求彈性，而不是清潔空氣本身的效用。從某種意義上說(shuō)，大氣污染治理是一種經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，治理目標(biāo)是經(jīng)濟(jì)平衡的結(jié)果。建立大氣環(huán)境資源管理的基本框架，在未來(lái)的大氣污染防治工作中，可以根據(jù)本地經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r制定合適的大氣污染控制目標(biāo)，最大限度地利用大氣環(huán)境的自然特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣環(huán)境資源的時(shí)空優(yōu)化配置，減少大氣污染防治成本。