基于源排放清單的區(qū)域大氣污染物和碳排放特征研究

李林耀，丁婧，劉心浩，洪坤鈺

（1.寧夏環(huán)境科學(xué)研究院（有限責(zé)任公司）；2.寧夏回族自治區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，銀川 750011）

自國家實(shí)施“雙碳”戰(zhàn)略以來，減污降碳成為大氣環(huán)境污染防治的新目標(biāo)。國內(nèi)學(xué)者對不同區(qū)域大氣污染特征[1]開展了研究，不同程度地闡述了區(qū)域或部分城市大氣污染時(shí)空變化特征。有學(xué)者從不同層面開展了區(qū)域減污降碳協(xié)同[2]方面的探索，提出了減污降碳的方法。寧夏回族自治區(qū)位于我國西北地區(qū)，已有大氣污染研究主要集中在細(xì)顆粒物和臭氧傳輸影響、污染成因分析[3-4]等方面，碳排放研究主要為碳達(dá)峰預(yù)測與研判[5]，區(qū)域內(nèi)減污降碳協(xié)同方面的研究尚未深入開展。本研究基于大氣污染源排放清單，通過計(jì)算CO2排放量，梳理了寧夏各市主要大氣污染物和碳排放特征，耦合分析了常規(guī)大氣污染物和碳排放的重點(diǎn)領(lǐng)域。

1 研究區(qū)概況

寧夏回族自治區(qū)地處西北內(nèi)陸，位于黃河中上游黃土高原與內(nèi)蒙古高原的過渡地帶，地勢南高北低，呈階梯狀下降。全區(qū)整體位于季風(fēng)區(qū)西緣，氣候?qū)儆诘湫偷臏貛Т箨懶詺夂颉Ｈ耆照粘渥?，蒸發(fā)強(qiáng)烈，南北降水極不均衡。全區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量總體良好，近年來以臭氧和細(xì)顆粒物（PM2.5）為代表的復(fù)合型污染逐漸凸顯，碳排放強(qiáng)度高于全國平均水平。

2 區(qū)域大氣污染物和碳排放特征

2.1 各地主要污染物和碳排放貢獻(xiàn)

按照區(qū)域貢獻(xiàn)分析，寧夏各市主要大氣污染物和CO2排放占比分布如圖1 所示。對寧夏氮氧化物（NOx）排放貢獻(xiàn)最大的是銀川市，貢獻(xiàn)占比達(dá)28%左右，貢獻(xiàn)第二的是石嘴山市，貢獻(xiàn)占比約為24%，貢獻(xiàn)排名第三的是吳忠市，貢獻(xiàn)占比為16%左右。銀川市、石嘴山市及吳忠市三者對寧夏NOx總體排放的貢獻(xiàn)占比高達(dá)69%，是全區(qū)NOx排放的重點(diǎn)區(qū)域。對寧夏揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）排放貢獻(xiàn)最大的區(qū)域?yàn)閷帠|能源化工基地（簡稱寧東基地），貢獻(xiàn)占比約為25%，其次為銀川市，貢獻(xiàn)占比約為22%，石嘴山市和吳忠市貢獻(xiàn)占比分別為18%和19%左右，銀川市、石嘴山市、吳忠市和寧東基地VOCs 排放量占寧夏總排放量的比重超過85%。對寧夏PM2.5排放貢獻(xiàn)最高的區(qū)域?yàn)閰侵沂?，貢獻(xiàn)占比約為24%，其次為銀川市，占比為21%左右，此外，石嘴山市和中衛(wèi)市排放貢獻(xiàn)占比分別約為16%和18%，銀川市、石嘴山市、吳忠市和中衛(wèi)市PM2.5排放量占全區(qū)總排放量的80%以上。對于CO2而言，寧東基地和銀川市排放貢獻(xiàn)分居第一位和第二位，貢獻(xiàn)占比分別為31%和26%左右，石嘴山市和吳忠市排放貢獻(xiàn)占比均為16%左右?？傮w來看，銀川市、石嘴山市、吳忠市和寧東基地CO2排放量占全區(qū)的比重為88%左右，是寧夏高碳排放集中區(qū)域。

圖1 各市主要大氣污染物和CO2 排放占比分布

2.2 各地主要污染物和碳排放強(qiáng)度

根據(jù)各地主要大氣污染物及CO2排放量，通過獲取各市2018 年國土面積及地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）數(shù)據(jù)，分別計(jì)算各市單位面積污染物排放量及單位GDP 污染物排放量，同時(shí)分別計(jì)算各市單位面積CO2排放量及單位GDP 碳排放量。由于官方統(tǒng)計(jì)口徑將寧東基地相關(guān)數(shù)據(jù)均包含在銀川市，因此將寧東基地與銀川市合并后進(jìn)行分析。

寧夏單位國土面積的污染物和碳排放強(qiáng)度整體呈由北向南逐漸降低的態(tài)勢，即銀川市、石嘴山市和吳忠市排放強(qiáng)度較高，固原市和中衛(wèi)市排放強(qiáng)度較低。其中，單位面積NOx排放強(qiáng)度最高的城市為石嘴山市和銀川市，排放強(qiáng)度分別為6.57 t/km2和6.36 t/km2，是寧夏其他三個(gè)城市排放強(qiáng)度平均值的5～6 倍。單位面積VOCs 排放強(qiáng)度最高的城市為銀川市，達(dá)5.36 t/km2，其次為石嘴山市和吳忠市，分別為3.50 t/km2和0.91 t/km2。單位面積PM2.5排放強(qiáng)度最高的為銀川市和石嘴山市，分別為2.89 t/km2和2.82 t/km2，排名第三的為吳忠市，排放強(qiáng)度為1.03 t/km2，固原市和中衛(wèi)市均低于1.0 t/km2。單位面積碳排放強(qiáng)度最高的為銀川市（1.22 萬t/km2），其次為石嘴山市（0.59 萬t/km2），排名第三的為吳忠市（0.14 萬t/km2），銀川市、石嘴山市和吳忠市排放強(qiáng)度遠(yuǎn)高于固原市和中衛(wèi)市。2018年，寧夏各市單位國土面積的主要污染物和碳排放強(qiáng)度如圖2 所示。

圖2 寧夏各市單位國土面積污染物和CO2 排放強(qiáng)度變化趨勢

除了NOx和PM2.5外，寧夏單位GDP 的其他指標(biāo)（VOCs 和CO2）排放強(qiáng)度呈較為明顯的北高南低態(tài)勢。其中，單位GDP 的NOx排放強(qiáng)度最高的城市為石嘴山市，達(dá)56.43 t/億元，其次為吳忠市和固原市，均為44 t/億元左右，最低的為銀川市（29.66 t/億元）。從單位GDP 的NOx排放強(qiáng)度來看，最高的石嘴山市是最低的銀川市的1.9 倍。單位GDP 的VOCs 排放強(qiáng)度最高的為吳忠市（36.08 t/億元），其次為石嘴山市和銀川市，分別為30.10 t/億元 和25.03 t/億元，固原市和中衛(wèi)市均為20 t/億元左右。單位GDP 的PM2.5排放強(qiáng)度最高的為吳忠市和中衛(wèi)市，分別為40.91 t/億元和40.33 t/億元，排名第三的為固原市（33.23 t/億元），石嘴山市和銀川市處于較低水平。寧夏單位GDP 碳排放強(qiáng)度呈較為顯著的兩極分化態(tài)勢，銀川市、石嘴山市和吳忠市碳排放強(qiáng)度介于5.05～5.74 t/億元，均明顯高于全國平均水平，固原市和中衛(wèi)市則分別為2.44 t/億元和3.51 t/億元。2018年，寧夏各市單位GDP 的主要污染物和碳排放強(qiáng)度如圖3 所示。

圖3 寧夏各市單位GDP 的主要污染物和碳排放強(qiáng)度變化趨勢

2.3 主要行業(yè)常規(guī)污染物和碳排放耦合特征

通過各行業(yè)排污占全區(qū)總量的比例來分析，移動(dòng)源和電力供熱兩個(gè)行業(yè)排放的NOx分別占寧夏排放總量的32.65%和27.82%，水泥熟料排放占比為7.52%，石墨碳素、制藥及鐵合金等行業(yè)排放占比均介于3%～5%。煉焦和現(xiàn)代煤化工的VOCs 貢獻(xiàn)比例合計(jì)為18.17%，移動(dòng)源貢獻(xiàn)占比為8%左右，石化化工和制藥行業(yè)總體貢獻(xiàn)占比約為10%。PM2.5排放最高的為電力供熱行業(yè)，貢獻(xiàn)占比為13.25%，石墨碳素貢獻(xiàn)占比為10.96%，水泥熟料和電解鋁貢獻(xiàn)占比分別為7.55%和5.10%。CO2排放貢獻(xiàn)最高的為現(xiàn)代煤化工和石化化工，二者貢獻(xiàn)占比分別為20.83%和17.94%，鋼鐵冶煉、電解鋁及煉焦等行業(yè)貢獻(xiàn)占比均為10%左右，鐵合金和電力供熱貢獻(xiàn)占比分別為8.82%和6.56%，水泥熟料貢獻(xiàn)占比為5.89%。重點(diǎn)行業(yè)主要污染物及CO2排放的貢獻(xiàn)比例矩陣圖如圖4 所示。

圖4 重點(diǎn)行業(yè)主要污染物及CO2 排放貢獻(xiàn)比例矩陣圖

研究表明，寧夏減污降碳重點(diǎn)分布在電力供熱、現(xiàn)代煤化工、煉焦、石化化工和水泥熟料等行業(yè)。現(xiàn)代煤化工和煉焦兩個(gè)行業(yè)貢獻(xiàn)最為顯著，二者合計(jì)貢獻(xiàn)了全區(qū)18.17%的VOCs 和30.92%的CO2，是常規(guī)大氣污染物和碳排放耦合程度最高、減污降碳潛力最大的行業(yè)。此外，石化化工貢獻(xiàn)了11%的VOCs、17.94%的CO2以及接近5%的NOx，是多污染物協(xié)同控制和降低碳排放強(qiáng)度的重點(diǎn)領(lǐng)域，電力供熱貢獻(xiàn)了27.82%的NOx、13.25%的PM2.5及6.56%的CO2，也是寧夏常規(guī)污染物和碳排放耦合程度較高的行業(yè)。

3 結(jié)論

從區(qū)域維度來看，寧夏大氣污染物和CO2高排放區(qū)域主要集中在銀川市、石嘴山市、吳忠市和寧東基地。從行業(yè)維度來看，寧夏大氣污染物和碳排放重點(diǎn)分布在電力供熱、現(xiàn)代煤化工、煉焦、石化化工和水泥熟料等行業(yè)，這也是減污降碳潛力最大的領(lǐng)域。