農(nóng)村散煤替代對PM2.5污染影響及健康效益評估
——以河南省為例

于 淼 ,馬秋紅 ,朱明月 ,張景旺 ,王 克 ,徐起翔 ,張瑞芹 (1.鄭州大學(xué)化學(xué)學(xué)院,河南 鄭州 450001；2.鄭州大學(xué)環(huán)境科學(xué)研究院,河南 鄭州 450001；.周口市生態(tài)環(huán)境局項(xiàng)城分局,河南 周口 466000；4.鄭州大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院,河南 鄭州 450001)

我國農(nóng)村居民人口基數(shù)大,農(nóng)村家庭散煤燃燒效率低,高灰分,并缺乏相應(yīng)的污染物控制措施[1],導(dǎo)致農(nóng)村散煤燃燒對環(huán)境的危害比同等污染物排放的工業(yè)源更直接,危害更大,是造成冬季燃煤采暖期霧霾現(xiàn)象頻發(fā)主要誘因之一[2-3].

隨著農(nóng)村家庭燃燒源污染物排放逐漸得到關(guān)注,越來越多的學(xué)者對農(nóng)村散煤燃燒污染物排放及其對人體健康的危害展開研究[4-6].相比散煤供熱,冬季采取天然氣或電力等清潔采暖方式對大氣污染物具有明顯的減排效果[7-10].而清潔采暖措施中技術(shù)的成本及可行性對減排效果有顯著的影響[11].針對大氣污染物減排帶來的環(huán)境效益,大部分研究采用PM2.5暴露反應(yīng)關(guān)系評價(jià)居民健康風(fēng)險(xiǎn)和健康效益[12-13].上述研究采用不同技術(shù)方案針對國內(nèi)不同區(qū)域農(nóng)村散煤替代的減排潛力和健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評估,但對農(nóng)村散煤替代對空氣質(zhì)量改善的貢獻(xiàn)和相應(yīng)居民健康效益的分析仍較簡單,對其中氣象條件和污染傳輸?shù)纫蛩乜紤]不足.因此,將農(nóng)村散煤替代的減排潛力評估模型與空氣質(zhì)量模型結(jié)合進(jìn)行研究,可以更全面和準(zhǔn)確地評估農(nóng)村散煤替代的環(huán)境效益.

河南省是作為全國空氣污染最嚴(yán)重的區(qū)域之一,2016年其農(nóng)村人口達(dá)到 5556萬人,居全國首位,城鎮(zhèn)化率 48.5%遠(yuǎn)低于全國平均水平[14],基礎(chǔ)設(shè)施仍較為落后,導(dǎo)致其農(nóng)村散煤燃燒量大[15].調(diào)研發(fā)現(xiàn)河南省農(nóng)村人均煤炭消費(fèi)量為 50.4kg標(biāo)準(zhǔn)煤[16],高出年鑒統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 42.4%.為削減農(nóng)村散煤產(chǎn)生的大氣污染物排放,改善區(qū)域空氣質(zhì)量,河南省政府已出臺了一系列政策[17-19],但仍缺乏相關(guān)減排潛力和環(huán)境效益研究.從技術(shù)層面分析河南省農(nóng)村散煤替代的減排潛力,并采用空氣質(zhì)量模型(WRF-CMAQ)對其環(huán)境效益進(jìn)行定量評估,可以為河南省農(nóng)村散煤治理和大氣污染防控提供政策依據(jù).

本文基于Zhu等[16]計(jì)算的2016年河南省農(nóng)村居民燃燒源大氣污染物排放清單,利用減排技術(shù)模型分析2025年冬季河南省農(nóng)村散煤替代的大氣污染物減排潛力;通過空氣質(zhì)量模型(WRF-CMAQ)模擬和評估河南省冬季農(nóng)村散煤替代對 PM2.5污染改善貢獻(xiàn);采用泊松回歸模型量化評估PM2.5暴露引起的居民健康風(fēng)險(xiǎn)變化及散煤治理帶來的健康經(jīng)濟(jì)效益.

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)域

河 南 省 位 于 110°21′E～116°39′E,31°23′N～36°23′N,地處中國中東部地區(qū),具體地理位置和地市分布如圖1所示.河南省共有17個(gè)地級市和1個(gè)省直管縣級市, 2016年總?cè)丝谶_(dá)到10788萬人,城鎮(zhèn)化率達(dá)到48.5%[14].

圖1 河南省地理位置和構(gòu)成Fig.1 Geographical location and composition of Henan Province

1.2 研究路線

基于Zhu等[16]編制的2016年河南省農(nóng)村居民燃燒源大氣污染物排放清單,以 2016年為基準(zhǔn)年,2025年為研究目標(biāo)年,取空氣污染較為嚴(yán)重的 1月份做冬季典型月份[20].根據(jù)2016年河南省農(nóng)村居民燃燒源排放清單[16],在縣區(qū)層面對農(nóng)村散煤減排潛力進(jìn)行分析;采用 WRF-CMAQ模型模擬1月份的河南省空氣質(zhì)量分析農(nóng)村散煤替代的環(huán)境影響;使用ArcGIS地理信息系統(tǒng),將河南省各區(qū)縣人口數(shù)據(jù)分布到4km×4km網(wǎng)格內(nèi),利用泊松回歸模型對各網(wǎng)格的居民健康風(fēng)險(xiǎn)和健康效益進(jìn)行量化評估.本研究中所有貨幣結(jié)果均基于2016年.

1.3 散煤替代減排潛力分析

1.3.1 減排技術(shù)模型建立 根據(jù)文獻(xiàn)資料[21-23],本文選取了6種減排技術(shù)和2種住宅改造方案,對農(nóng)村居民采暖和炊事活動(dòng)進(jìn)行減排潛力分析,減排技術(shù)見表1.考慮到河南省各區(qū)縣不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和農(nóng)村家庭的收入水平,對減排技術(shù)模型進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化,引入技術(shù)成本支出占農(nóng)村居民可支配收入的比重作為農(nóng)村居民的負(fù)擔(dān)率,以采用散煤替代后的農(nóng)村居民燃燒源PM2.5排放量最小為目標(biāo)函數(shù),建立了區(qū)縣級水平的優(yōu)化方程組.采用MATLAB軟件求解優(yōu)化方程,評估各區(qū)縣農(nóng)村家庭散煤替代的減排潛力,并得到各區(qū)縣的最優(yōu)減排技術(shù)推廣率.基于已有文獻(xiàn)資料[24-25],將大氣污染物年排放量進(jìn)行月份分配處理,得到2016年和2025年1月份河南省農(nóng)村燃燒源大氣污染物排放量.此外,部分減排技術(shù)會導(dǎo)致電力消耗增加,這部分額外發(fā)電導(dǎo)致的PM2.5間接排放量也包含在目標(biāo)函數(shù)中.具體的優(yōu)化方程組如下:

表1 減排技術(shù)及基本參數(shù)Table 1 Emission reduction technologies and basic parameters

式中: xmn為m縣中減排技術(shù)n的技術(shù)推廣率(%),假設(shè)采暖活動(dòng)減排技術(shù)的推廣率之和為 1,炊事活動(dòng)減排技術(shù)的推廣率之和為1; Cmn為m縣中只采用減排技術(shù)n后的PM2.5排放量, kt; Zm為m縣采用減排技術(shù)后PM2.5排放總量, kt; amn為采暖技術(shù)n總成本與m縣農(nóng)村家庭可支配收入之比; bm為m縣農(nóng)村家庭負(fù)擔(dān)率;smn為m縣的燃?xì)馓娲夹g(shù)中的天然氣消費(fèi)量, m3; tm為m縣進(jìn)行燃?xì)馓娲夹g(shù)后的天然氣消費(fèi)總量, m3,考慮到天然氣無法在農(nóng)村地區(qū)得到全面推廣,假設(shè) tm為m縣采用減排技術(shù)替代前天然氣消費(fèi)量的2倍.

1.3.2 農(nóng)村家庭燃燒源排放清單建立 減排技術(shù)優(yōu)化模型中大氣污染物排放量采取排放因子法進(jìn)行估算,包括 SO2,NOx,CO,PM10,PM2.5,VOCs,NH37種污染物.排放因子的選取見表 2.本文中基準(zhǔn)年和目標(biāo)年排放量計(jì)算均采用相同的排放因子.具體計(jì)算公式如下:

表2 家庭燃燒源排放因子(g/kg-燃料)Table 2 Emission factors of Household combustion source(g/kg-fuel)

式中:Ei,j為河南省j縣大氣污染物i的排放量, kt; Ak,j為不同情景下河南省j縣燃料k的年均活動(dòng)水平數(shù)據(jù), kt(m3); EFi,k為燃料k的排放因子, g/kg(kg/m3); i為污染物種類; k為燃料類型.

由于目前國內(nèi)對農(nóng)村居民燃燒源清單的研究相對匱乏,本地化排放因子較難獲取,國內(nèi)學(xué)者大多采用文獻(xiàn)中已有其他區(qū)域的排放因子進(jìn)行研究[2,5,10],本研究也采用了國內(nèi)學(xué)者相關(guān)研究的排放因子,排放因子的區(qū)域差異是農(nóng)村居民燃燒源排放量不確定性的主要來源之一.另一方面,由于排放因子實(shí)測過程較復(fù)雜,原始數(shù)據(jù)獲取難度大,因此排放因子也存在時(shí)間上的滯后性,國內(nèi)學(xué)者在清單編制大都采用不同年份的排放因子[31-32],選取不同年份的排放因子也是排放清單結(jié)果不確定性的主要來源之一.受地域和時(shí)間等因素影響,清單采取的排放因子與實(shí)際排放情況存在差異,導(dǎo)致排放量估算結(jié)果存在一定的不確定性.為保證選擇的排放因子及相應(yīng)排放量計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性,本文采用空氣質(zhì)量模型模擬的方法對基準(zhǔn)年排放量結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn).

1.3.3 情景設(shè)定 參考河南省人口發(fā)展規(guī)劃[39],預(yù)測2025年時(shí)河南省人口達(dá)到11325萬人,其中農(nóng)村人口4417萬人.本文設(shè)置了基準(zhǔn)情景(BAU)和散煤治理情景(SCT)對 2025年大氣污染物的減排潛力進(jìn)行分析,并基于相應(yīng)人口預(yù)測進(jìn)行健康影響分析.在 BAU情景中,假設(shè)河南省農(nóng)村家庭能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)仍保持在2016年水平,不采用任何減排技術(shù),由于農(nóng)村人口相比于2016年下降20.5%,BAU情景下農(nóng)村居民燃燒源污染物排放量將比基準(zhǔn)年低.在 SCT情景中,假定農(nóng)村家庭采用所有的減排技術(shù)和住宅改造方案,通過優(yōu)化方程得到各區(qū)縣的最優(yōu)減排技術(shù)組合.

1.4 PM2.5污染改善和健康效益分析方法

1.4.1 PM2.5濃度模擬及校驗(yàn) 本文根據(jù)河南省本地氣象和排放特征,對 WRF-CMAQ模型進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化,并采取優(yōu)化后的模型對 2種情景下的河南省大氣污染物濃度進(jìn)行模擬.空氣質(zhì)量模型所需的氣象場由氣象預(yù)報(bào)模型WRF提供.模擬區(qū)域采用3層嵌套網(wǎng)格方案,第 1層為中國及周邊區(qū)域,網(wǎng)格間距為 36km;第 2層為中國中東部地區(qū),網(wǎng)格間距為12km;第3層為河南省及周邊區(qū)域,網(wǎng)格間距為4km.垂直方向上設(shè)置43個(gè)氣壓層.輸入氣象數(shù)據(jù)采用美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心NCEP的時(shí)間分辨率為6h,空間分辨率為1°×1°的FNL全球分析資料.地形數(shù)據(jù)采用搭載中分辨率成像光譜儀MODIS衛(wèi)星的空間分別率為30″的地形數(shù)據(jù).

空氣質(zhì)量模型CMAQ的化學(xué)機(jī)制為SAPRC99(加州大氣污染研究中心機(jī)理99)氣相化學(xué)反應(yīng)機(jī)制和 Aero6(氣溶膠 6)氣溶膠反應(yīng)機(jī)制.模擬時(shí)段為 1月份;模擬區(qū)域仍采用三層嵌套網(wǎng)格.模擬區(qū)域在垂直方向上設(shè)置14個(gè)氣壓層.

本文農(nóng)村居民燃燒排放清單來自 Zhu等[16]研究結(jié)果,河南省其他人為源排放清單為 Bai等[40]研究結(jié)果,河南省外區(qū)域排放清單則采用清華大學(xué)編制的中國多尺度排放清單 MEIC[41].天然源清單是利用天然源排放模型MEGAN計(jì)算所得.

本文選取河南省國控監(jiān)測站點(diǎn) 2016年 1月PM2.5觀測日均值數(shù)據(jù)[42],與模擬結(jié)果的日均 PM2.5濃度進(jìn)行對比,評估模擬結(jié)果與監(jiān)測數(shù)據(jù)的相關(guān)性,驗(yàn)證模擬結(jié)果的可靠性.本文采用的對比校驗(yàn)指標(biāo)主要有標(biāo)準(zhǔn)化平均偏差(NMB),標(biāo)準(zhǔn)化平均誤差(NME)以及相關(guān)系數(shù)R[43].其中NMB反映模擬值與觀測值平均偏離程度,NME反映模擬值與觀測值平均誤差的大小,若 NMB和 NME的值均小于 50%,則表示模型對PM2.5排放的模擬性能較好[44].相關(guān)系數(shù)R表示模擬結(jié)果與觀測值之間變化趨勢吻合程度,R值越接近1,則表示模擬值與觀測值的吻合程度越高,模擬效果越好[45].

1.4.2 健康效益評估 本文根據(jù)大氣污染物與短期健康風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)研究[46-47],采用泊松回歸模型,選取急性死亡,呼吸系統(tǒng)疾病死亡,心血管疾病死亡作為健康終點(diǎn)[48].基于空氣質(zhì)量模型模擬的網(wǎng)格化PM2.5濃度結(jié)果,本文將其與河南省 4km×4km 網(wǎng)格人口單元分布進(jìn)行逐一對應(yīng),并進(jìn)行網(wǎng)格對網(wǎng)格的健康風(fēng)險(xiǎn)評估.相較于以往的單站點(diǎn)評估方式[5-6,12],網(wǎng)格化評估的方式能更準(zhǔn)確地評估大氣污染狀況及治理措施的改善對居民的健康影響.健康風(fēng)險(xiǎn)評估公式如下:

式中:RR是相對風(fēng)險(xiǎn); E和E0分別是PM2.5濃度C和C0下的人群死亡率, %; Y是PM2.5濃度引起的過早死亡人數(shù),人; P是每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)暴露的人群數(shù)量,人; C為每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)PM2.5實(shí)際濃度, μg/m3; C0為PM2.5基準(zhǔn)參考濃度, μg/m3;本文選取世界衛(wèi)生組織于 2006年推薦的PM2.5標(biāo)準(zhǔn)濃度值(10μg/m3)[49]; β為泊松回歸模型的系數(shù),2016年的人口死亡率作為本文的基準(zhǔn)死亡率,基準(zhǔn)死亡率和系數(shù)β值如表3所示.

表3 基線死亡率,C-R反應(yīng)系數(shù)Table 3 Baseline mortalities, C-R coefficients

基于泊松回歸模型的計(jì)算結(jié)果,本文運(yùn)用支付意愿法評估由PM2.5暴露造成的健康損失價(jià)值.由于缺乏本地化的生命價(jià)值研究(VSL)結(jié)果,參考謝旭軒等[53]對北京市2010年的研究結(jié)果,考慮河南省居民人均可支配收入和GDP增速對生命價(jià)值進(jìn)行修正,得到基準(zhǔn)年2016年和目標(biāo)年2025年河南省的生命價(jià)值,其公式如下:

式中:VSL是河南省地區(qū)的居民生命價(jià)值,萬元; G是河南省的人均可支配收入,萬元; t為研究年份,基于歷年GDP的增速估算出河南省2025年的人均可支配收入.結(jié)果表明,2016年河南省單位生命價(jià)值為58.98萬元/人,2025年河南省單位生命價(jià)值為105.62萬元/人.

2 結(jié)果與討論

2.1 減排潛力分析

根據(jù)優(yōu)化方程的結(jié)果得到SCT情景下2025年河南省縣級最優(yōu)減排技術(shù)組合及推廣率,如表 4所示. 3種采暖技術(shù)中,空氣源熱泵在河南省農(nóng)村家庭是最適合推廣的技術(shù).被動(dòng)太陽房的成本高于其他減排技術(shù),在河南省農(nóng)村家庭中不適合推廣被動(dòng)太陽房+空氣源熱泵和被動(dòng)太陽房電暖氣/燃?xì)獗趻鞝t等相關(guān)組合技術(shù).圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造的成本較低,保溫效果顯著,圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造與采暖設(shè)備的組合技術(shù)在河南省農(nóng)村家庭采暖中的推廣率達(dá)到 64.2%.政府應(yīng)根據(jù)各區(qū)縣的發(fā)展水平和農(nóng)村家庭的負(fù)擔(dān)比例,本著技術(shù)上可操作,經(jīng)濟(jì)上可承受,運(yùn)行上可持續(xù)的原則,實(shí)現(xiàn)清潔能源與散煤的平穩(wěn)接替.

表4 SCT情景下替代技術(shù)省級推廣率Table 4 Provincial utilization rates of alternative technologies in SCT scenario

根據(jù)減排技術(shù)組合方案和推廣率,估算了 2025年1月份2種情景下農(nóng)村居民燃燒源大氣污染物排放量,結(jié)果如表5所示.與BAU情景相比,2025年一月SCT情景下的SO2, NOx, CO, PM10, PM2.5, VOCs,NH3排放量分別下降了98.3%, 82.6%, 99.8%, 99.2%,98.8%, 98.2%和99.4%,采取散煤替代后農(nóng)村居民燃燒源大氣污染物排放量減排效果明顯.此外,SCT情景減排技術(shù)導(dǎo)致電廠污染物排放額外增加,電廠 1月份額外增加的污染物SO2, NOx, CO, PM10, PM2.5,VOCs, NH3排放量分別為947.4, 35.3, 112.7, 292.3,76.3, 1.0, 0.1t,與已有的2016年河南省電廠排放清單相比[40],額外增加的污染物排放量均不到2016年河南省電廠排放量的1%.

表5 基準(zhǔn)年和目標(biāo)年1月份不同情景農(nóng)村家庭燃燒源污染物排放清單Table 5 Air pollutant emissions from rural household combustion in January in different scenarios of base and target year

2.2 PM2.5污染改善分析

2.2.1 模型模擬結(jié)果校驗(yàn)分析 通過CMAQ模型模擬得到的河南省2016年1月份PM2.5月均濃度為114.0μg/m3,觀測的 PM2.5月均濃度值為 136.3μg/m3.對日均值模擬校驗(yàn) NMB,NME結(jié)果分別為-16.4%,29.8%,均在各指標(biāo)理想水平范圍內(nèi),說明模型對PM2.5排放的模擬效果較好.將日均觀測值與模型模擬日均值對比分析,如圖2所示, R值為0.5844,達(dá)到文獻(xiàn)中給出的PM2.5模擬準(zhǔn)確性評估標(biāo)準(zhǔn),說明模擬結(jié)果與觀測結(jié)果的吻合度較好,模型可靠性較高[54].可見,本文選取的排放因子及相應(yīng)的基準(zhǔn)年排放量可以較準(zhǔn)確地反應(yīng)河南省實(shí)際情況,排放清單估算結(jié)果可靠.

圖2 河南省各地市2016年1月PM2.5模擬值與監(jiān)測值Fig.2 Simulated and observed PM2.5 concentration of Henan Province in January 2016

如圖 3所示,由于河南省中部和北部地區(qū)工業(yè)城市密集,能源消費(fèi)量和排放強(qiáng)度都高于河南省其他地級市,導(dǎo)致中部和北部地區(qū)PM2.5濃度較高.

圖3 2016年模擬1月份PM2.5月均值濃度分布Fig.3 Concentration contour plot of PM2.5 in January 2016

2.2.2 PM2.5濃度模擬結(jié)果分析 CMAQ模型模擬結(jié)果如圖4所示.PM2.5濃度較高的區(qū)域主要集中在河南省中部及北部,與BAU情景相比,SCT情景下河南省中東部以及東南部1月份PM2.5濃度降低更為明顯,農(nóng)村家庭冬季燃燒固體生物質(zhì)和煤炭采暖是造成PM2.5濃度高的主要原因之一[55].

圖4 2025年1月份不同情景下PM2.5月均值濃度分布及改善效果Fig.4 Simulated monthly average concentration and improvement effect distributions of PM2.5 in January 2025 in different scenarios

BAU和SCT情景下,2025年1月的河南省PM2.5濃度月均值分別為 112.8和 108.7 μg/m3,與基準(zhǔn)年2016年模擬結(jié)果相比,SCT與 BAU情景下河南省2025年 1月平均 PM2.5濃度分別降低了 1.2和5.3μg/m3.SCT與BAU情景相比,2025年1月,河南省平均PM2.5濃度下降了4.1μg/m3;除三門峽市外,各地級市 PM2.5濃度均有所下降,下降范圍為 2.6～7.6μg/m3.與其他地市對比分析發(fā)現(xiàn),2016年全年三門峽市農(nóng)村居民散煤消費(fèi)量為7.67萬t標(biāo)準(zhǔn)煤[15],僅占河南省農(nóng)村居民散煤消費(fèi)總量 1.96%,三門峽市本地發(fā)電量遠(yuǎn)高于本地電力消費(fèi)量[14],散煤替代措施的推廣導(dǎo)致了周邊地級市電力需求增長,進(jìn)而拉高了三門峽市的發(fā)電量及電廠的大氣污染物排放量.

2.2.3 其他空氣質(zhì)量參數(shù)改善效果分析 由表 6可知,與BAU情景相比,2025年1月份SCT情景下河南省O38h最大值, PM10, SO2, NO2, CO的月均值均有所下降,下降幅度分別為4.8, 4.7, 3.9, 2.0μg/m3和0.1mg/m3,其中O38h最大值和PM10改善幅度較為顯著,CO 改善幅度最低.各地級市中,周口市,漯河市,商丘市,許昌市,駐馬店市,南陽市其他空氣質(zhì)量參數(shù)改善幅度較大.

表6 河南省不同情景空氣質(zhì)量情況Table 6 Air quality in different scenarios in Henan Province

2.2.4 重污染時(shí)段 PM2.5濃度改善效果分析 為探究河南省采取散煤治理措施后在冬季重污染時(shí)段PM2.5濃度改善效果,選擇全省PM2.5日均值濃度為 154.5μg/m3的 1月 8日,以 PM2.5月均濃度改善最顯著的周口市為例進(jìn)行分析,結(jié)果如圖 5所示.PM2.5改善比例較大的時(shí)間分布于 16:00～18:00,其中在17:00 PM2.5改善比例達(dá)到最大為44%. PM2.5濃度改善較大的時(shí)段為9:00～11:00和16:00～ 18:00,在 17:00 PM2.5改善濃度達(dá)到最大為 56.5μg/m3.改善效果時(shí)段峰值與農(nóng)村用能高峰期相吻合,這與散煤燃燒污染排放狀況和農(nóng)村居民生活習(xí)慣有關(guān).模擬結(jié)果表明,散煤替代能有效降低冬季散煤消費(fèi)量大的地區(qū)重污染時(shí)段 PM2.5濃度,因此地方政府應(yīng)加大力度推廣散煤替代技術(shù),以減少冬季重污染的發(fā)生頻率.

圖5 2025年1月8日PM2.5濃度改善情況Fig.5 P Hourly PM2.5 concentrations improvement at 8th of January under STC scenario

PM2.5改善濃度指基準(zhǔn)情景下PM2.5濃度與散煤治理情景PM2.5濃度的差值,PM2.5改善比例指PM2.5改善濃度與基準(zhǔn)情景下PM2.5濃度的比值.

2.3 居民健康效益分析

2.3.1 健康風(fēng)險(xiǎn)評估 由表7可知, 2016年1月,河南省由 PM2.5污染引起的死亡人數(shù)共 38698人;2025年1月,BAU情景下由PM2.5污染引起的死亡人數(shù)共39987人,SCT情景下共37767人.與BAU情景相比,SCT情景能避免的非意外死亡人數(shù)共 2220人.河南省居民健康風(fēng)險(xiǎn)空間分布如圖 6所示,與BAU情景相比,SCT情景下豫中和豫東區(qū)域健康風(fēng)險(xiǎn)下降更為明顯.

表7 不同情景PM2.5暴露下河南省居民健康風(fēng)險(xiǎn)(人)Table 7 Residential health risks of PM2.5 exposure in different scenarios in Henan (person)

圖6 2016年和2025年冬季PM2.5暴露下的河南省居民健康風(fēng)險(xiǎn)分布情況Fig.6 Health risk distribution of Henan residents exposed to PM2.5 in winter 2016 and 2025

2.3.2 經(jīng)濟(jì)效益評估 由表9可知,2016年1月河南省居民 PM2.5引起的健康經(jīng)濟(jì)總損失為 228.2億元,人均為211.5元/人;2025年1月,在BAU情景下經(jīng)濟(jì)損失為 422.3億元,人均為 372.9元/人;在 SCT情景下為398.9億元,人均為352.2元/人.與BAU情景相比,SCT情景下,通過在農(nóng)村采取散煤替代措施產(chǎn)生的健康經(jīng)濟(jì)效益共 23.5億元.散煤替代所產(chǎn)生的河南省居民健康經(jīng)濟(jì)效益空間分布如圖 7所示,豫中和豫東地區(qū)的健康收益較高,造成這種情況的原因是豫中及豫東地區(qū)總?cè)丝谡己幽鲜】側(cè)丝诒戎剌^高,達(dá) 40%以上;并且其 PM2.5濃度平均降幅達(dá)5μg/m3以上,高于全省平均下降幅度.

表9 不同情景下居民健康經(jīng)濟(jì)損失(億元)Table 9 Residential healthy economic loss under different scenarios (one hundred million Yuan)

圖7 2025年冬季居民健康效益分布情況Fig.7 Residential health benefits distributions in winter 2025

3 結(jié)論

3.1 由減排潛力分析可知,SCT情景下圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造與采暖設(shè)備的組合技術(shù)是最適合推廣的采暖技術(shù),在河南省農(nóng)村家庭中的推廣率能達(dá)到64.2%.

3.2 通過實(shí)施農(nóng)村散煤替代措施,SCT情景下2025年1月河南省農(nóng)村居民燃燒源的SO2,NOx,CO,PM10,PM2.5,VOCs,NH3排放量與BAU情景相比分別下降了98.3%, 82.6%, 99.8%, 99.2%, 98.8%, 98.2%和99.4%.

3.3 與BAU情景相比, SCT情景下河南省2025年1月 PM2.5月均濃度下降 4.1μg/m3; O38h最大值,PM10, SO2, NO2, CO的月均值均有所下降,下降幅度分別為4.8, 4.7, 3.9, 2.0μg/m3和0.1mg/m3;在重污染時(shí)段河南省農(nóng)村散煤替代帶來的 PM2.5小時(shí)濃度改善貢獻(xiàn)最高達(dá)到56.5μg/m3.

3.4 健康影響評估結(jié)果表明,河南省冬季農(nóng)村采取散煤替代措施后,在2025年1月 PM2.5污染中可避免的非意外死亡人數(shù)為2220人,能夠獲得的經(jīng)濟(jì)效益為23.5億元.