张 欢,郑锦航,成金华,毕刘欣,梅煜臻
(1.中国地质大学(武汉)资源环境经济研究中心,湖北 武汉 430078;2.中国地质大学(武汉)经济管理学院,湖北 武汉 430078)
深入推进环境污染防治是党的二十大提出“推动绿色发展,促进人与自然和谐共生”的战略部署。NO2是蓝天保卫战重点污染物,NO2污染表现在其对人体健康的损害及引发大气的二次污染。NO2是导致大气污染的“元凶”之一,是大气中主要的含氮污染物[1]。NO2通过光化学反应产生硝酸盐二次颗粒[2],导致大气能见度下降并进一步降低空气质量,是加剧和形成酸雨、对流层臭氧、二次气溶胶以至灰霾[3]的主要因素。改革开放以来,我国政府十分重视通过制定包括氮氧化物在内的多种大气污染物控制目标来实现大气污染治理,NO2污染治理政策经历了从总量控制减排向环境空气质量改善的转变,通过强化脱硫脱硝NOx源头减排、严格的环境空气NO2浓度管控等重点措施,取得了我国NO2污染治理的显著成效。面对我国当前雾霾和臭氧污染凸显的严峻现实,我国将细颗粒物(PM2.5)与臭氧(O3)作为大气污染治理的重要着力点[4-6],NO2作为大气中O3和PM2.5 的重要前体物[7],其质量浓度仍然是“十四五”时期深入开展大气污染防治的大气质量约束性指标之一[8]。在2035 年我国生态环境根本好转,美丽中国基本实现的目标指引下,下阶段如何保护现阶段NO2污染治理成效、如何深入打好NO2污染防治攻坚战成为一个重要的研究课题。
党的二十大报告明确指出“坚持精准治污、科学治污、依法治污,持续深入打好蓝天、碧水、净土保卫战”。准确把握“三个治污”,要害在精准,关键在科学,路径在依法[9],精准、科学、依法开展NO2污染防治工作是打赢蓝天保卫战的重要方针。在依法治污方面,我国以《大气污染防治法》为基础,确立了大气污染防治的基本原则[10],并陆续推出《环境空气质量标准》(GB3095-2012)《大气污染防治行动计划》《打赢蓝天保卫战三年行动计划》《排污许可管理条例》等法规和重要文件,不断严格NO2排放标准和浓度限值、更新处罚内容、加码处罚力度[11]、收紧约束目标,以此推动我国用最严格制度、最严密法治保护NO2污染的治理成果;在精准治污、科学治污方面,目前学者们利用地基观测数据[12-13]与卫星遥感数据[14-18]对光照强度、大气温度、湿度和风速等自然气象因素[19]及GDP、人口密度和城镇化率等经济社会因素[20]深入探究我国NO2污染成因,以此达到科学决策、科学监管、科学治理的目标要求;在科学治污基础上,学者们进一步关注了石油化工[21]、机动车[22]的减排及钢铁[23]、火电[24]企业烟气脱硝等重点行业NO2治理情况,时间尺度上聚焦NO2污染严重的秋冬季[25],空间尺度上聚焦京津冀[26]、长三角[27]、汾渭平原[28]等大气防治重点区域,以期在控制NO2污染上做到行业精准、时间精准、空间精准。
“十三五”时期以来,我国大气污染防治工作取得了重大进展和显著成效,成为世界空气质量改善最快的国家。在充分肯定防治成果的同时,以城市群及中心城市为引领的空间组织形态[29]的新型城镇化伴随着更广泛的要素集中和工业扩张[30],为下阶段加强以城市群和中心城市为重点的大气污染治理工作带来新的挑战。因此,NO2污染治理工作作为深入打好蓝天保卫战的关键一步,研究我国城市环境空气NO2浓度的时空分布形态及其呈现的以城市群和中心城市为严重区域的污染分布特征,可以为“十四五”时期及2035 年因地制宜提高全国及各地区NO2浓度控制目标,深入开展以城市群和中心城市为重点的NO2污染治理工作提供依据。本文基于中国环境监测总站的全国城市空气质量实时发布平台中城市NO2浓度数据,采用《“十四五”新型城镇化实施方案》中对我国19 个城市群的划分,从总体、七大地理区域、城市群多尺度研究了我国2015—2021 年NO2浓度的时空形态和城市群分布特征,并对“十三五”时期以来我国NO2污染治理成效进行阶段性总结,以期对全面落实“三个治污”,深化重点区域大气污染联防联控[31],以城市群为空间单元在区域层面解决大气污染问题[32]提供科学依据和政策支撑。
跟踪的全国NOx 排放量数据来源于国家统计局能源统计司公布的2015—2021 年《中国能源统计年鉴》,其中工业、机动车、集中式污染处理措施和生活及其他NOx 排放量均来自中华人民共和国生态环境部发布2015—2021 年《中国环境统计年鉴》。
全国年均、季均、月均NO2浓度数据来源于中华人民共和国生态环境部2015—2021 年《中国环境统计年鉴》、2015—2021 年《全国城市空气质量报告(1 月~12 月)》;城市NO2浓度数据采取于中国国家环境监测总站全国城市空气质量实时监测数据;城市群NO2浓度采用城市群范围内城市浓度平均值,缺失数据采用Arcgis10.8.1 中克里金插值法(Kriging interpolation)进行补充。
过去十年,中国政府积极构建以中心城市和城市群为引领的现代化城镇体系,同时中心城市和城市群也成为大气污染严重区和重点治理区域,城市群层面的研究区域按照2021 年的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》所规定的如表1 所示的3 大类19个城市群。据,底图无修改。
表1 我国城市群及中心城市一览表
2021 年世界卫生组织(WHO)发布的全球空气质量指南(AQGs)规定的NO2过渡期目标值-1(IT-1)年平均浓度40μg/m3,过渡期目标值-2(IT-2)为30μg/m3,过渡期目标值-3(IT-3)为20μg/m3。中国《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)规定:环境空气NO2年平均浓度一级标准限值和二级标准限值均为40μg/m3。本文基于上述标准,同时结合林文鹏和郭新瞳(2022)[34]的分类标准,将我国NO2年均浓度划分为4 种类型:一类(二级标准的25%到二级标准的50%):10-20μg/m3;二类(二级标准的50%到二级标准的75%):20-30μg/m3;三类(二级标准的75%到二级标准):30-40μg/m3;四类(二级标准以上):>40μg/m3,对NO2浓度进行重分类。采用时间趋势法、同比及增长率等分析我国宏观层面及各大区域间NO2浓度的时序演变规律。城市群NO2浓度采用城市群区域内各城市NO2浓度均值,运用Arcgis空间聚合(Spatial Join)操作将城市群内各城市NO2浓度的点数据集合转换为城市群面数据。在此基础上,结合上述NO2浓度分类标准,运用Arcgis 10.8.1绘制浓度分布图,对城市群NO2浓度空间分布特征进行研究。
1.“十三五”时期以来我国NO2减排工作取得积极进展
党的十八大以来,在习近平生态文明思想的科学指引下,我国大气环境的改善取得了前所未有的巨大成效。过去十年,我国以年均3%的能源消费增速支撑了平均6.6%的经济增长(翟青,2023)[35]。如图1 所示,全国地级及以上城市NO2浓度年均值由2015 年的30μg/m3降至2021 年 的23μg/m3,下 降23.33%;NOx 排放量由2015 年的1 831.43 万吨减少到2021 年的988.40 万吨,下降46.03%。这表明我国在NO2污染治理中以污染物溯源追踪、源头治理为重点的减排工作取得巨大成就。NOx 的排放是NO2污染的主要贡献源,大气中NOx 普遍以NO2的形式存在,降低空气中NO2的浓度应优先加强对NOx 的污染减排控制[36]。我国对NOx 减排工作源起于脱硫脱硝工程。其中我国烟气脱硝起始于1991年环保部发布的《燃煤电厂大气污染物排放标准》,标准首次规定了烟气排放限制;2003 年,我国政府修订《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003),加强了对烟气排放的监管;环保部、国家质监总局于2011 年发布《火电厂大气污染物排放标准》(GB-13223-2011)替代2003 年标准,大幅提高烟气脱硝要求;2012 年《重点区域大气污染防治“十二五”规划》中首次明确提出对NOx 的总量控制目标;2016年《“十三五”节能减排综合工作方案》(以下简称《方案》)中进一步收紧NOx 约束目标。图1 显示“十三五”时期我国NOx 排放量逐年递减趋势明显,其中2015—2017 年出现显著降幅,下降约483.03 万吨。截至2020 年,我国NOx 排放总量为1 019.66 万吨,较2015 年下降约44.32%,超额完成了《方案》中“NOx 排放总量控制在1 574 万吨以内,比2015 年下降15%”的阶段性减排目标。NO2减排工作的积极成效表明高水平生态环境保护不仅不会阻碍经济发展,而且会为经济发展增添新动能,推动高质量发展(黄润秋,2023)[9]。
图1 2015—2021 年我国NOx 排放量及NO2 浓度
在充分肯定“十三五”时期以来我国大气污染防治成就的基础上,习近平总书记在党的二十大报告中明确强调“加快推动产业结构、能源结构、交通运输结构等调整优化”,对进一步深化NO2减排的工作提出新的重大部署。如图1 所示,“十三五”时期以来我国NOx 排放来源以工业生产与机动车排放为主,机动车是我国NOx 排放重点领域。2015—2017年我国NOx 排放量主要以工业生产为主,其中2015年工业NOx 排放量(1 180.9 万吨)是机动车NOx 排放量(585.1 万吨)的2.02 倍,而到2017 年工业NOx排放量(646.5 万吨)与2017 年机动车NOx 排放量(641.2 万吨)基本持平。2017—2021 年工业NOx 排放量的减少幅度远超机动车,机动车俨然成为我国NOx污染的第一大污染源[37]。我国工业NOx 的减排成效是实现“加快制造业等产业绿色转型,持续推进产业生态化和生态产业化”战略目标的重要体现;进一步加大机动车NOx 减排力度,也标志着“大力提倡低碳出行,加快推动能源和重点行业低碳转型”的时代号召(谷树忠,2023)[38]。
2.“十三五”时期以来我国NO2分月分季变化特征
我国NO2浓度呈现逐月变化的“V”字型分布特征,历年月均浓度峰值同比下降。如图2 所示,整体上来看,1 月~7 月我国月均NO2浓度呈波动递减趋势,相反,7 月~12 月浓度呈逐月上升趋势。7 年间我国NO2月均浓度整体上呈先降后升的“V”字型分布,总体分布特征符合李秋芳等(2022)[39]、符传博等(2015)[40]在城市和省域尺度下的研究结果。2015—2021 年中1 月、11 月、12 月为NO2浓度均值高峰,是大气中NO2污染的高发月份,6 月、7 月、8 月、9月大气中NO2浓度状况良好;对比来看,我国NO2月均浓度的同比下降趋势明显,大气中NO2污染高发月份降幅显著。其中11 月NO2浓度从2015 年(34 μg/m3)下降到2021 年(30μg/m3),同比下降11.76%;12 月NO2浓度从2015 年(45μg/m3)下降到2021 年(34μg/m3),同比下降24.44%;1 月NO2浓度从2015年(43μg/m3)下降到2021 年(36μg/m3),同比下降16.28%。截至2021 年,1 月及12 月浓度已然从四类(>40μg/m3)降至三类(30-40μg/m3),其他月份浓度均处于一类(10-20μg/m3)至三类(30-40μg/m3)之间。
图2 2015—2021 年我国NO2 浓度月度及季度变化
我国NO2浓度呈现冬季>秋季>春季>夏季的季节性分布特征,季均浓度较2015 年出现明显好转。如图2 所示,冬季>秋季>春季>夏季分布是我国NO2季均浓度分布的基本特点,这与尉鹏等(2011)[41]、姜建芳等(2019)[42]的研究结论一致。此外,“十三五”时期以来,我国大气中NO2浓度各季节均出现逐年同比下降,到2021 年各季节均有-21.74%(春季)、-29.83%(夏季)、-21.75%(秋季)、-22.50%(冬季)的显著降幅。浓度的季节性变化揭示了人为活动和自然条件对于NO2污染作用的影响。基于上述分布特点,从人为排放影响角度来解释,冬季为供暖季节,煤炭等燃料的燃烧是冬季浓度远高于其他季节的主要原因之一[43];从自然条件影响角度来解释,春夏季气温较高、湿度较大,同时受太阳辐射影响,有利于大气中的NO2扩散。此外,我国大气NO2季均浓度与月均浓度变化趋势相呼应,冬季NO2浓度均值(33.80μg/m3)对应1 月均值(36.8μg/m3)和12月均值(38.2μg/m3),均为浓度高值。基于我国NO2季均及月均浓度分布特点,我国NO2排放的控制与影响因素分析重点聚焦冬季(12 月、1 月),冬季是治理我国NO2污染的关键所在。
3.“十三五”时期以来我国区域NO2减污成效
我国区域NO2浓度呈现波动下降趋势,下降速率略有放缓。如图3 所示,总体来看,我国七大地理区域的NO2浓度虽然在2015—2017 年间出现起伏,但是整体上仍然呈现波动下降趋势;从下降速率来看,2017—2018 年间我国区域NO2浓度降低速度为7 年间最快,以华北地区的降幅最为明显,其反映出2017 年在大气污染防治强化督查行动中,对京津冀及周边传输通道“2+26”城市开展为期一年的大气污染防治强化督查的显著成效[44]。除华北地区之外,同时期其他区域NO2浓度也出现了明显下降,针对华北地区的督察行动对我国其他地区的污染治理具有辐射与引领作用。2018 年后,我国NO2浓度降幅呈现放缓迹象,但整体下降趋势没有改变。截至2021 年,我国七大地理区域NO2浓度均处于三类标准(30-40μg/m3)以下,呈现以华北、华东、华中、东北、西南、西北地区为主体的二类标准(20-30 μg/m3)区域及华南地区为主体的一类标准(10-20μg/m3)区域的“6+1”分布形态。
图3 2015—2021 年我国各地区NO2 浓度变化趋势
我国区域间NO2浓度差异逐步缩小,大气污染防治重点区域污染治理成效显著。如图3 所示,由我国七大地理区域NO2浓度对比分析可知,华北地区、华东地区、华中地区浓度较高;东北地区、西南地区、华南地区浓度较低。此外,华北地区和华东地区的NO2年均浓度明显高于同时期其他地区,并均于2017 年达到峰值。但华北、华东地区与其他五大地理区域的浓度差距正在逐步缩小,这得益于其在大气防治重点区域的治理成效:华北地区以北京为重点实施环首都生态区域联防联控,出台一系列大气污染防治法律法规,通过强化督查、蓝天保卫战等专项整治行动,使得华北地区NO2浓度较2017年峰值出现显著下降,逐步拉近与其他区域间的浓度差距;华东地区以《打赢蓝天保卫战三年行动计划》中划定的长三角地区为重点,推动长三角大型工业热源城市转型(镇江、南京、马鞍山)[25],推进长三角三省一市NO2污染防治一体化。从降幅来看,2015—2021 年,华北地区(-25.59%)中京津冀(-32.42%)和华东地区(20.21%)中长三角(-21.46%)均以显著的降幅引领区域浓度下降。大气防治重点区域的显著成效是我国NO2污染治理成效的缩影,从2013年《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》发布实施开始,由于在大气污染治理上将重点区域作为工作重心,我国NO2浓度降幅显著,NO2污染改善趋势正在逐步延续。
1.我国城市群NO2浓度空间分布特征
我国城市群NO2浓度空间上呈现“北高南低”和区域中“聚集成片”的分布特征。从整体看,时间上我国的NO2浓度呈现递减的趋势,空间上仍然以“北高南低”的分布特征为主,在NO2污染视角下,符合万庆等(2022)[45]研究得出的中国城市群空气质量“南优北劣”的分布特点;从防治效果看,以京津冀城市群为代表及其相邻的城市群(关中平原城市群、中原城市群、山东半岛城市群、呼包鄂榆城市群和晋中城市群)的NO2污染改善效果呈现“降幅趋同”现象,体现出我国大气污染防治区域内联防联控在城市群空间尺度下的成效。2015 年我国城市群中NO2重污染区域主要集中于京津冀城市群及其周边城市群,呈现污染的聚集特征。其中京津冀城市群(46.08μg/m3)和山东半岛城市群(40.32 μg/m3)是NO2浓度的高值区,均超过了国家空气质量二级标准;2018 年我国城市群NO2污染聚集情况出现改善,以京津冀城市群为代表的大气污染防治重点区域NO2治理效果明显。相反,晋中城市群(42.05μg/m3)的NO2污染问题在2018 年凸显,是2018 年内唯一不达标城市群;2021 年我国城市群NO2浓度均达到国家二级标准。
我国城市群间NO2浓度分布存在差异,胡焕庸线东南半壁中发育良好城市群污染更突出。2015 年我国19 大城市群NO2浓度空间分布差异明显,呈现以京津冀城市群和山东半岛城市群为代表的四类区域、中原城市群和长三角城市群等为代表的三类区域、成渝城市群和长江中游城市群为代表的二类区域、兰西城市群和北部湾城市群等为代表的一类区域,四大区域基本构成2015 年城市群NO2浓度的空间格局。进一步来看,NO2浓度四类区域与三类区域基本分布于胡焕庸线东南半壁,属于经济发展水平较高、资源产业密集、人口集聚程度高的城市群;而正在培养与发展中的城市群和部分新兴规划城市群的NO2浓度普遍较低,可见我国城市群NO2浓度与城市群的发育程度存在关联,控制NO2污染的重点应该倾向于发育程度良好、资源密集型城市群。2021 年以京津冀城市群和长三角城市群为代表的发育成熟、经济人口密集的城市群NO2 浓度较2015 年改善明显,未来控制我国城市群NO2污染的重点应放在保持现有治理成效的同时深化京津冀城市群、晋中城市群和天山北坡城市群NO2污染治理的工作中。
2.我国城市群NO2浓度时间变化趋势
(1)优化提升城市群。七年间我国优化提升五大城市群NO2浓度先升后降,中心城市引领城市群减污效果显著。如表2 所示,总体来看,2015—2021年五大优化提升城市群年均NO2浓度时序变化趋势基本一致,呈现“先升后降”特征。2015—2017 年优化提升城市群年均NO2浓度普遍出现上升。NO2作为PM2.5 的主要成因物质之一,城市群NO2浓度普遍的上升,反映出2016 年、2017 年全国多地霾污染频发,大气污染问题成为受到广泛关注的热点现象[46];2017 年后,五大城市群NO2年均浓度开始呈现下降趋势,2021 年时五大城市群较2017 年分别下降-16.05μg/m3(京津冀)、-8.02μg/m3(长三角)、-10.34μg/m3(珠三角)、-6.95μg/m3(成渝)、-4.09μg/m3(长江中游)。
表2 我国优化提升的五大城市群2015—2021 年NO2 年均浓度 (单位:μg/m3)
从城市群间对比来看,京津冀城市群治理成效最为明显。2015—2021 年变化幅度最大的是京津冀城市群,NO2年均浓度较2015 年下降32.42%,降幅远超其他城市群。京津冀城市群作为我国大气污染防治重点区域的代表地,其NO2年均浓度从不达标到达标,体现出京津冀城市群治污的显著成效。但是从总量分析,京津冀城市群仍然存在较大进步空间,2021 年京津冀城市群的NO2浓度仍然处于优化提升城市群中的最高位。2021 年长江中游城市群NO2浓度虽然位于优化提升城市群中最低位,但其NO2浓度下降趋势不明显,7 年降幅仅为7.20%。此外,2021 年优化提升其他三大城市群NO2浓度较2015 年均有10%~20%的下降。
从中心城市来看,优化提升城市群的中心城市NO2浓度虽然显著高于城市群均值,但是其减污幅度远大于城市群均值。如石家庄市,其历年NO2浓度均高于京津冀城市群均值,但NO2浓度下降幅度(-35.80%)明显高于京津冀城市群均值(-32.42%)。这种特征同样出现于长三角城市群(-11.33%)中南京市(-34.94%)、珠三角城市群(-16.83%)中广州市(-24.42%)、成渝城市群(-12.25%)中成都市(-30.31%)、长江中游城市群(-7.20%)中长沙市(-22.16%)。中心城市是城市群内部NO2污染的高值区,但其NO2污染治理效果却显著引领城市群整体的治理水平。
(2)发展壮大城市群。我国发展壮大五大城市群NO2浓度分布差异化明显,中心城市NO2浓度降幅显著。如表3 所示,总体来看,我国发展壮大五大城市群NO2浓度均处于波动下降趋势。7 年间发展壮大城市群降幅存在一定的趋同:京津冀城市群(-32.42%)周边城市群如山东半岛城市群(-28.50%)和中原城市群(-32.21%)降幅接近,珠三角城市群(-16.83%)周边城市群如粤闽浙沿海城市群(-18.94%)和北部湾城市群(-9.14%)降幅接近。
表3 我国发展壮大的五大城市群2015—2021 年NO2 年均浓度 (单位:μg/m3)
从城市群间对比来看,我国发展壮大的五大城市群NO2浓度呈现差异化分布,不同城市群对NO2浓度控制水平存在异质,其中中原城市群和山东半岛城市群NO2浓度特征最为明显。总量上,2015 年时山东半岛城市群(40.32μg/m3)和中原城市群(38.37 μg/m3)浓度总量最高,其中山东半岛城市群尚未达到国家二级标准;从变动幅度来看,7 年来中原城市群和山东半岛城市群下降幅度最快,分别达到-32.21%和-28.50%。此外,关中平原城市群作为汾渭平原的重要组成部分,其NO2污染问题需要重点关注,2021年关中平原城市群NO2年均浓度(29.87 μg/m3)达到发展壮大城市群中最高,其7 年间NO2浓度的变动幅度(-12.74%)同样处于五大城市群的下游;相反,粤闽浙沿海城市群和北部湾城市群由于其自身的区位优势,NO2历年浓度均处于低位,应继续发挥沿海城市群的优势,将NO2浓度继续控制在低位。
从中心城市来看,中心城市与城市群的NO2浓度差距逐年缩小,其引领城市群NO2治理效果显著。2015 年中发展壮大城市群均出现NO2浓度明显高于城市群浓度均值的中心城市,如山东半岛城市群(40.32μg/m3)中济南市(51.42μg/m3)、粤闽浙沿海(23.86μg/m3)中福州市(31.00μg/m3)、中原城市群(38.37μg/m3)中郑州市(57.08μg/m3)、关中平原城市群(34.23μg/m3)中西安(43.25μg/m3)、北部湾城市群(17.73μg/m3)中南宁市(32.00μg/m3)。而到2021 年,各中心城市的NO2浓度除部分城市(西安、海口)外与所在城市群均值呈现趋同。由差异改变成趋同的现象表明中心城市引领发展壮大城市群NO2污染治理的效果显著。
(3)培育发展城市群。我国培育发展九大城市群NO2污染治理成效各有不同,其中部分城市群及中心城市浓度变化趋势偏离整体下降趋势。如表4所示,总体来看,我国培育发展的九大城市群中,7年内城市群间NO2浓度下降幅度呈现明显差异化。基于降幅,可将我国培育发展九大城市群分为三类:哈长城市群(-30.66%)、辽中南城市群(-20.65%)、黔中城市群(-35.87%)治理成效显著;滇中城市群(-13.14%)、呼包鄂榆城市群(-15.46%)、兰西城市群(-17.52%)、天山北坡城市群(-12.00%)治理成效初显;山西中部城市群(1.91%)、宁夏沿黄城市群(1.58%)治理成效不显著。
表4 我国培育发展的九大城市群2015—2021 年NO2 年均浓度(单位:μg/m3)
从城市群间对比来看,我国培育发展的九大城市群中NO2浓度分布各异。2015 年呼包鄂榆城市群(34.67μg/m3)、辽中南城市群(34.28μg/m3)和天山北坡城市群(34.42μg/m3)分别位于九大城市群NO2浓度总量前三,而到2021 年山西中部城市群(34.77 μg/m3)达到同年最高。需要注意的是,7 年间山西中部城市群和宁夏沿黄城市群NO2浓度降幅较小,呈现反复波动的趋势,偏离了培育发展城市群总体下降趋势。2021 年山西中部城市群和宁夏沿黄城市群NO2浓度较2015 年均出现正增长,需要对NO2防治水平进一步改进。此外,黔中、滇中、兰西城市群由于其规划成立时间较晚,发育程度较其他培育发展城市群存在滞后,其历年NO2浓度均处于九大城市群中低位,未来针对NO2污染的防治工作应以维持现状为主。
从城市分布来看,中心城市是培育发展城市群NO2浓度的变化重要因素。培育发展城市群中心城市NO2浓度基本高于城市群均值,而其改善幅度也高于城市群均值,表现出“双高”的特点。其中存在该特点最明显的有哈尔滨市、沈阳市、呼和浩特市、乌鲁木齐市四市,均为城市群内省会中心城市。此外,部分中心城市的NO2浓度变化幅度脱离了整体变化趋势,该情况并未出现于优化提升与发展壮大城市群中,如太原市(4.51%)和西宁市(-0.68%)两市7 年间NO2浓度并未出现明显改善,甚至不降反升。
党的十八大以来,我国生态环境保护发生了历史性、转折性、全局性变化。其中“十三五”时期我国NO2污染治理效果显著,NO2浓度同比下降明显,取得持续打好蓝天保卫战的阶段性成就。本研究的主要结论如下:
一是总体治理成效上,我国以脱硫脱硝工作为核心积极推进NOx 减排工作,强调大气中NO2污染的源头治理。在此基础上,“十三五”时期以来我国NO2减排工作取得显著成就,2021 年我国城市NO2浓度年均值及NOx 排放量相对于2015 分别下降23.33%和46.03%,超额完成了《“十三五”节能减排综合工作方案》中的阶段性减排目标;具体来看,2021 年工业NOx 排放量较2015 年下降68.76%,NO2浓度高值的11 月~1 月份也分别下降11.76%、24.44%、16.28%,重点行业、重点时段的明显降幅标志着我国精准治理NO2污染的显著成效。
二是在区域治理的时空形态方面。“十三五”时期以来我国七大地理NO2浓度呈现同步降低态势,区域间的浓度差异也在不断缩小。截至2021 年,七大地理区域的NO2浓度均下降至30μg/m3以下,均处于浓度二级标准的25%~75%之间;其中各区域历年浓度的高值主要分布在华北、华东地区,华北地区中京津冀城市群和华东地区中长三角城市群均以显著的降幅引领华北地区和华东地区NO2浓度下降,标志着我国在大气防治重点区域治理NO2污染的显著成效。
三是在城市群NO2浓度的时空特征方面。空间上,我国北方城市群NO2浓度高于南方城市群,临近城市群如京津冀及周边城市群(关中平原城市群、中原城市群、山东半岛城市群、呼包鄂榆城市群和晋中城市群)NO2污染呈现“聚集成片”的现象;时间上,优化提升、发展壮大、培育发展3 大类19 个城市群NO2浓度呈现出“先升后降”和“降幅趋同”的变化趋势,中心城市NO2浓度及降幅均明显高于所在城市群,表现出“双高”的特点,中心城市显著引领城市群NO2污染治理。
“十三五”时期以来,经过大气污染防治攻坚战全面开展的七年,我国大气环境污染治理取得显著成效。充分肯定“十三五”时期取得成绩的同时,应认识到“十四五”时期深入打好污染防治攻坚战中触及更深、领域更广的矛盾和问题,本文提出以下建议:
一是进一步降低NO2浓度限值标准。我国NO2浓度限值目前使用2012 年实行的《环境空气质量标准》中规定的一、二级标准(40μg/m3),但这套标准只是世界卫生组织(WHO)发布的全球空气质量指南(AQGs)规定的NO2过渡期-1(IT-1)年目标值的初级标准。上文分析同样发现,从月度季度、七大地理区域、城市群及中心城市的视角来看,2021 年我国NO2浓度均处于现有标准的25%~75%之间。可见目前NO2浓度限值标准已经落后,不适用于更深层次研究我国未来NO2浓度分布及时空演变。本文建议应实施更严格的NO2浓度限值标准,以满足更科学、更精准治理NO2污染的现实需要。
二是持续深化重点区域、重点时段的NO2污染治理减排。应首先明确华北、华东地区仍然是我国NO2污染治理的重点区域,冬季仍然是我国NO2污染治理重点时段。在此基础上,应加强对华北地区以京津冀及周边“2+26”城市、汾渭平原为代表的大气防治重点区域的环保督察和专项整治,推进冬季华北地区的清洁取暖和散煤清零,竭力改善冬季大气中NO2扩散条件不利的局面;应充分发挥华东地区经济及技术基础,推进重点城市产业绿色化、生态化转型,打造产业可持续发展样板。
三是以城市群及中心城市为引领加强大气污染联防联控。NO2与其他大气污染物类似,具有明显的跨区域传输特性。本文分析发现北方城市群及京津冀城市群和山东半岛城市群与晋中城市群NO2浓度高值区呈现“聚集成片”分布特征,出现以京津冀城市群为核心的“污染群”,这意味着NO2污染治理应以城市群为引领,继续深化NO2污染联防联控机制,发挥城市群间协作机制平台作用,建立城市群间常态化大气污染治理协同工作机制;同时本文发现中心城市对城市群减污成效存在引领作用,应积极发挥中心城市区位优势,并依据不同中心城市地理特征、社会经济发展水平、大气污染程度的区别,因地制宜地实施差异化的控制要求,制定有针对性的污染防治策略,创立“一市一策”机制。