“十四五”期间武汉市进一步改善空气质量的思考

刘 浩，黄 宇，周君蕊，邱培培，段元秀

(武汉市生态环境科技中心，湖北 武汉 430015)

1 “十三五”期间武汉市环境空气质量变化情况

武汉市委、市政府高度重视改善空气质量工作，把打赢蓝天保卫战作为污染防治攻坚战的重中之重予以推进。“十三五”期间编制并实施《武汉市“十三五”拥抱蓝天专项规划》(武政办〔2017〕20号)，通过系统推进“一升级、二优化、三提升、四压减、五强化”的工作任务，大气污染治理取得阶段性成效，全面完成“十三五”目标[1]。

1.1 空气质量优良天数与重度污染天数变化情况

(1)优良天数变化情况。2016～2020年，武汉市空气质量优良天数分别为237、255、249、245、309 d，优良天数增加72 d；优良率分别为64.8%、70.4%、70.1%、67.1%、84.4%，优良率提高19.6%，完成“十三五”规划目标(2020年空气质量优良率达到71%〈力争达到80%〉)。

(2)重度及以上污染天数变化情况。2016～2020年，武汉市重度污染天数分别为6、6、4、2、2 d，重度污染天气减少4 d，没有出现严重污染天气，且自2016年起消除了内生型重污染天气[2]。2016～2020年空气质量优良天数情况见图1。

图1 2016～2020年武汉市空气质量优良天数情况

1.2 空气污染物6项指标浓度与超标天数变化情况

2016～2020年，PM10与PM2.5年均浓度和超标天数均呈逐年下降趋势，完成“十三五”规划目标(2020年PM2.5浓度降至49 μg/m3〈力争达到42 μg/m3〉，PM10浓度降至73 μg/m3〈力争达到63 μg/m3〉)。其中PM10年均浓度从92 μg/m3下降至58 μg/m3，下降37.0%，超标天数从49 d减少至3 d，下降93.9%；PM2.5年均浓度从57 μg/m3下降至37 μg/m3，下降35.1%，超标天数从91 d减少至28 d，下降69.2%；NO2年均浓度整体呈波动下降态势，2020年NO2年均浓度降至36 μg/m3，首次达到国家二级标准；除2020年外，O3年均浓度和超标天数呈波动上升趋势，自2018年起O3逐步取代PM2.5成为武汉首要污染物；SO2和CO未出现超标情况。“十三五”期间武汉市环境空气质量整体改善显著[3]。武汉市空气污染物6项指标年均浓度与超标天数变化情况见表1。

表1 武汉市空气污染物6项指标年均浓度与超标天数变化情况

1.3 空气质量综合指数排名情况

在全省17个城市综合指数排名中，武汉市整体排名靠后，“十三五”期间有所提升；与全国19个副省级及以上城市和168个主要城市相比，空气质量综合指数排名总体处于中下游水平，除2019年外，“十三五”期间综合指数排名逐年提升。武汉市空气质量综合指数排名情况见表2。

表2 武汉市空气质量综合指数排名情况

2 “十四五”大气污染防治面临的形势与挑战

武汉市虽全面完成“十三五”空气质量改善目标，但仍不能放松空气污染的防控力度。2020年全市空气质量改善取得的成绩一方面是大气污染防控工作的体现；另一方面也是受有利气象条件等客观因素影响。而有利气象条件带来的空气质量改善成效不可持续，“十四五”空气质量改善面临的形势不容乐观。

2.1 空气质量改善成效还不稳定，边际效应降低

“十三五”期间武汉市大气污染治理取得阶段性成效，环境空气质量整体延续逐步改善势头，但幅度明显减小(2020年除外)，改善成效还不稳定，综合指数排名不高。2016年PM2.5年均浓度同比下降19.4%，但到2019年仅同比下降2.2%；2018～2019年，臭氧浓度和超标天数出现大幅反弹，优良率分别同比下降0.3%和3%。2020年该市空气质量改善取得的成绩很大程度上有利气象条件等客观因素影响但不可持续，低浓度水平下要进一步改善空气质量的边际效应会越来越小，需要付出更多的努力。

2.2 地形和气象条件不佳，易发输入型重污染天气

从市地形方面来看，武汉市三面环山、北有缺口，向南敞开，地势剖面呈盆状，容易形成气流停滞区。从气象条件看，全年静风频率高，约占14.1%，2013～2019年，秋冬季风速小于2.5 m/s的情况超过65%，年相对湿度大于60%的情况超过75%(图2)；秋季的主导风向为NNE(北北东)，冬季主导风向为NE(东北)[4]，而秋冬季东北风方向正是我国重污染多发区域；秋冬季节易处于弱气压场控制，污染物和水汽容易聚集，静稳天气频繁出现，静弱风无法使气流横向扩散，导致污染累积(图3)，环境空气容量被进一步压缩，当遇上来自东北方向的传输污染和本地污染相叠加，极易发生重度污染天气。

图2 武汉市历年相对湿度情况

图3 武汉市历年风速情况

2.3 主导上风向区域大气污染排放量大，对空气质量持续改善影响明显

从武汉市本地排放看，武汉市电力、钢铁、焦化、石化、水泥等大气污染排放重点行业企业集中布局在城市东北主导上风向区域[5](主要是青山区、新洲区)，这些产业也集中了全市80%以上的煤炭消耗(2020年武汉市煤炭消耗量约为2400万t，明显高于北京150万t、广州1500万t、济南1700万t、郑州2000万t)，其大气污染物排放占全市工业排放比例达到80%以上。集中排放的二氧化硫、氮氧化物及挥发性有机物等一次污染物，在同一区域内极易发生二次反应，一旦遇到不利气象条件就会形成PM2.5及O3污染。主导上风向区域重点行业企业的大气污染排放对全市空气质量形成持续性、大范围影响，给全市空气质量持续改善带来巨大压力。

2.4 移动源污染占比逐年增大，运输结构调整难度大

运输结构方面，近年来全市货物运输总量持续增加，年增长率约10%，公路运输占比在61%左右，铁路、水路等低排放的运输方式分担率还不足，玻璃、水泥、整车制造、食品生产等运输量大的企业均分布于各区域中心，公转铁、公转水等措施难以实施，区域内公路货运多以高污染的重型柴油车为主，不足8%的柴油车贡献了80%以上的机动车氮氧化物排放[6]。新能源车占比低，新能源车占机动车保有量的比例仅为2%，特别是公共交通领域，公交车中电动化占比仅37%，巡游出租车中电动化占比仅6.5%，另外在环卫、邮政配送等领域车辆新能源车比例也较低。机动车保有量方面，目前武汉市机动车保有量已突破400万辆，且仍然保持较快增长速度。此外，“十四五”期间，武汉市将全力打造国家商贸物流中心[7]，交通运输结构在一段时间内难以改变，氮氧化物排放高仍是当前及今后一段时期的主要特征。

2.5 复合型污染问题突出，多污染物协同控制难度较大

“十三五”期间空气复合型污染凸显，并呈现出由颗粒物污染逐渐向气态污染物转变[8]。一是PM2.5超标情况仍十分突出,在大面积停工停产的背景下，2020年PM2.5年均浓度仍超过国家二级标准2μg/m3，秋冬季输入性的颗粒物重污染依然存在；二是O3污染问题日益突出[9]，与2015年相比，2019年O3浓度上升17%，O3超标天数从29 d上升至61 d，首次超过PM2.5超标天数，成为影响优良天数比例的第一因素；三是氮氧化物污染不容忽视，NO2污染程度对比国内其他城市相对较重，特别是在夜间上升非常明显，冬春季静稳天气时尤为严重，可达到白天污染程度的2～3倍，2019年NO2平均浓度在全国168个重点城市中(从好到差)排第157位。武汉市空气质量管理进入PM2.5、O3和NO2协同控制的“深水区”，至今尚没有明确的臭氧污染控制的有效路径，臭氧生成机理和传输特征还需深入研究和完善，但随着治理工作纵深推进，大气污染治理的边际效益递减，各领域减排的难度不断增大，空气质量持续改善面临巨大挑战。

2.6 复工复产势头强劲，减排压力大

“十四五”时期面临着补短板及推动钢铁、石化、汽车等传统产业发展助推经济复苏的严峻形势。部分工业企业在停工期间遭受重创，复工复产后又面临订单不足的局面，减排项目主体在后续推进污染深度治理的过程中面临较大资金压力，减排项目建设易受影响。同时，受疫情影响，市民出行方式发生一定程度转变，私家车出行量有所提升，也将带来机动车排放的快速增加。

3 “十四五”期间大气污染防治工作建议

3.1 做好统筹谋划工作

以习近平生态文明思想为指导，面向美丽中国建设目标，以持续改善大气环境质量为核心，突出“精准治污、科学治污、依法治污”，实施“三大结构调整”(能源、产业、交通)，落实“三项协同”(PM2.5与O3污染治理、长效减排与应急减排、空气质量改善与气候变化应对)，推进“两个现代化”(大气环境治理体系和治理能力现代化)，助推武汉市环境与经济协调发展，为打造5个中心、建设现代化大武汉提供良好的环境空气质量保障。

3.2 实施“三大结构”优化调整

(1)促进能源结构调整。严格控制发电用煤，逐年增加“外电入汉”比例，提高天然气等清洁能源供应占比；禁止新建燃煤设施，改燃或淘汰35蒸t以下燃煤锅；削减非电行业用煤，炉降低钢铁行业焦铁比，水泥熟料生产企业可比水泥综合能耗达到先进值(0.088 t标煤/t水泥)，“十四五”期间进一步压减煤炭消费总量，除钢铁、电力、石化行业及水泥熟料企业以外，其他行业用煤单位全部清零。

(2)促进产业结构优化。严禁钢铁、焦化、铸造、水泥和平板玻璃等“两高”行业新增产能；严格落实新增大气污染物等(倍)量替代政策，控制污染物排放新增量；开展工业园区和产业集群综合整治，完成省下达的沿江化工企业关停、改造、搬迁或者转产任务；通过钢铁、水泥行业超低排放改造、垃圾焚烧发电企业脱硝提标改造、工业炉窑综合治理、燃气锅炉低氮燃烧改造、VOCs污染治理等专项治理工作，提升重点行业清洁生产水平，倒逼产业结构升级。

(3)优化交通运输结构。提升铁路、水路运输占比，推进大宗货物“散改集”、集装箱铁水联运；加强新车源头排放管控，按国家要求实施国六b排放标准；加大新能源城市配送车辆推广应用力度，全市新增出租车、通勤车、邮政快递车、轻型物流配送车、园林作业车、环卫车、渣土车等总质量8 t(含)以内的全部使用新能源汽车，加快实施现有3000余辆柴油公交车的新能源化；全面淘汰国三排放标准的柴油货车和燃气货车，制定全市三环线(含)内区域国三柴油货车及超标排放禁限行交通管制措施；强化非道路移动机械监管，禁止使用超标排放的非道路移动机械，鼓励使用国三或新能源非道路移动机械；推动内河船舶污染治理，提高靠港船舶岸电使用率，基本淘汰使用20年以上的内河航运船舶，依法强制报废超过使用年限的航运船舶。

3.3 落实“三项协同”治理

(1)PM2.5与O3污染协同治理。PM2.5与O3生成有着共同的前提物NOX和VOCs[10,11]，“十四五”期间大气污染物削减以VOCs和NOx为重点。其中NOx控制措施包括工业源和移动源两方面，工业源减排措施包括持续推进钢铁行业超低排放改造、水泥行业提标改造、垃圾焚烧发电企业烟气脱硝提标改造、工业炉窑综合治理、燃气锅炉低氮燃烧改造等，移动源减排措施包括高排放老旧车辆和船舶淘汰以及新能源车辆推广等；VOCs深度治理措施包括挥发性有机物“一企一策”“一园一策”治理、储罐挥发性有机物排放治理、低挥发性有机物原辅材料替代、开展挥发性有机物治理帮扶执法行动等专项治理工作。

(2)长效减排与应急减排协同。加强空气质量和气象条件会商，及时做好空气质量预测预报工作。进一步完善重污染天气应急减排项目清单，细化“一厂一策”应急减排实施方案，建立用车大户重污染天气错峰运输方案，积极做好重污染天气应对工作；同时持续开展重点行业绩效提级工作，以“绩效分级、差异管控”为抓手，创建一批A级企业、绩效引领性企业，从而鼓励先进鞭策后进，不断提高企业环境管理水平，实现污染减排和高质量发展双赢。

(3)空气质量改善与气候变化应对协同。温室气体和污染物排放的同根同源性[12]，均主要来自煤炭、石油、天然气等化石能源的燃烧，碳减排和大气治污的末端治理手段有别，但源头治理高度一致、协同性很强。要通过结构调整、技术进步、资源利用等手段推进产业、建筑、交通等领域节能提效，并以提高终端能源电力消费比例、减少一次能源中煤炭消费、发展可再生能源和储能技术等措施为重点大力推进能源领域清洁化、低碳化发展，助力实现“双碳”目标和打赢蓝天保卫战[13]。

3.4 推进“两个现代化”

“十四五”期间要进一步推动大气环境治理体系和治理能力现代化，落实街道(乡镇)网格化管理，完善以街道(乡镇)为单元的“一点一策”大气污染防治网格化管理机制，探索建立分时、分级、分区的污染天气应对机制；扩大工业源自动监控范围，重点排污单位依法安装大气污染物自动监测设备并与国家联网；加强监测监管能力建设，充分利用卫星遥感、无人机、走航监测等手段，进一步完善重点地区、工业园区、重点企业及交通干道的污染物网格化监测监控系统建设，推动污染源监控与环境质量变化溯源深度融合；组织国内高水平专家团队开展以细颗粒物和臭氧为主的大气污染协同防控“一市一策”驻市跟踪帮扶研究，构建“边帮扶、边研究、边产出、边应用、边反馈、边完善”工作模式，将驻点跟踪帮扶研究成果及时应用于大气污染治理，为精准治理提供技术支撑。