工业革命以来,人类活动加剧了以变暖为主要特征的全球气候变化,特别是发达国家大量消费化石能源所产生的CO2累积排放,导致大气中以CO2为主的温室气体浓度显著增加。从累积排放量和人均累积排放量来看,率先进入工业化的发达国家对气候变化负有不可推卸的历史责任。
积极应对气候问题成了环境治理、经济发展和生态保护的核心议题,引起国际社会的广泛关注。从《联合国气候变化框架公约》(1992年)确立了全球共同应对气候变化的法律框架,到第21届联合国气候变化大会(2015年)通过《巴黎协定》,标志着全球向净零排放转变的开始,在全球气候行动中,行动计划和目标愈加详尽,全球应对气候变化的策略和方法不断完善和细化[1-5]。而随着国际气候治理体系的发展,中国的角色也在不断演变。
中国作为目前全球最大的碳排放国和世界第二大经济体,正在经历一场前所未有的转型。这场转型不仅仅涉及经济增长模式,还包括社会发展、能源结构和环境治理等方方面面的变化。在应对气候变化的全球行动中,中国正以前所未有的决心和力度采取行动。从有效控制大气污染到积极推动碳中和,不仅展示了中国实现绿色发展的决心,也为其他国家提供了可借鉴的经验。
在参与国际气候治理的过程中,中国的立场经历了从“积极但被动参与”(20世纪末),转变为“谨慎参与”(20世纪末至21世纪初),再发展到“积极且主动参与”(21世纪初至2015年举行的第21届联合国气候变化大会前),最终达到“主动领导”(自第21届联合国气候变化大会后至今)4个阶段[6]。20世纪末,尽管中国对国际气候变化谈判持积极态度,但受制于当时较弱的经济基础,中国多数时候需要依托“77国集团加中国”来表达立场;到21世纪初,随着发达国家对发展中国家碳减排施加越来越大的压力,中国以国家发展利益为核心,采取更为谨慎的参与策略,坚定维护自身立场,抗议发达国家对中国不合理的减排要求;在21世纪初至第21届联合国气候变化大会前的阶段,中国经济实力显著增强,国内开始倡导高质量而不仅是高速度的经济发展模式,可持续发展理念渐入人心。同时,随着我国碳排放量的增长,中国在气候行动中表现出更高的主动性,开始积极寻求气候外交新起点,展现出大国的责任与担当。特别是自第21届联合国气候变化大会召开至今,中国在国际气候治理上转变为主动承担策略,提出具有中国特色的气候治理理念,推动构建国际气候治理新格局,并在《巴黎协定》等多边协议中扮演关键角色,推动全球气候行动。
从最开始的谨慎参与者到如今的领导者,中国在国际气候治理中的角色发生了显著变化,展示了中国作为负责任大国在应对全球气候变化中的决心与行动。
在响应国际气候治理要求的同时,为保护人民群众健康,积极改善和提升生态环境质量,大气污染治理成为中国的优先环保事项之一。自2013年国务院印发《大气污染防治行动计划》(又称“大气十条”)以来,我国调动社会各界力量,投入了大量的人力和物力资源用于控制大气污染物排放,分步骤对燃煤、工业、交通、扬尘和散煤等重点污染源进行了空前规模的综合治理,同时大力推行清洁生产,加快社会的能源结构调整。从2013年到2022年,我国GDP增长达到接近70%,大气细颗粒物(PM2.5)的平均浓度下降50%以上,全国主要城市的重污染天数减少了90%以上。这些努力不仅显著改善了中国的空气质量,也为减少温室气体排放和实现碳中和目标奠定了坚实的基础。
大气污染防治行动计划、污染物排放标准制定和执法监管体系
随着对空气污染科学认知的深入,我国先后制定并实施了有针对性的大气污染防治行动计划和方案,包括《大气污染防治行动计划》(2013年9月10日起实施)、《打赢蓝天保卫战三年行动计划》(2018年7月3日公开发布)和《减污降碳协同增效实施方案》(2022年6月生态环境部等部门印发)。这些计划共同构成了中国大气污染治理的政策框架,通过控制污染物排放、促进产业结构升级、调整能源结构和加强执法监管来共同改善空气质量。
在大气污染防治管控的进程中,中国不断更新和完善大气污染物排放标准。主要大气污染物排放浓度限值的要求逐步加严,如《砖瓦工业大气污染排放标准》中将人工干燥及焙烧工艺的CO2排放浓度限值调整为150 毫克/米3,《水泥工业大气污染物排放标准》中将矿山开采过程颗粒物排放浓度限值调整为10 毫克/米3,《锅炉大气污染物排放标准》中增加了燃煤锅炉氮氧化物(NOx)(400 毫克/米3)和汞及其化合物(0.05 毫克/米3)的排放浓度限值,《储油库大气污染物排放标准》中新增了企业边界排放浓度限值并设定了企业边界监测点位任何1小时内非甲烷总烃平均浓度限值(4 毫克/米3)。这些提升的行业标准和新增的排放浓度限值,有效推进了相关行业和部门的污染物减排进程。
监管和执法是确保大气污染防治工作有效实施的关键支撑。中国在排放监管领域采取多项措施,包括制定一系列大气污染物及温室气体监测标准和排污单位自行监测技术指南。为应对复杂多变的环境污染问题,监管手段也趋向多元,如派出部级专业组进行现场监督帮扶、调动地方积极性进行区域原厂监督帮扶,以及运用“空天地”一体化技术进行监管等。此外,生态环境部也专门出台了《关于优化生态环境保护执法方式提高执法效能的指导意见》,该意见旨在明确执法职责,优化执法方式,完善执法机制,规范执法过程。在环境违法行为的处理上,各省级生态环境部门对轻微环境违法行为但无实际影响的企业从轻处罚,对造成实际污染的企业进行重点管理。这些举措都确保了大气污染防治工作的稳定性和有效性。
中国近年大气污染防治行动的成效
由于采取了有效的大气污染防治措施,在保持经济持续增长的同时,全国范围内SO2、NOx和烟粉尘排放总量都有显著的下降[7]。尤其是党的十九大提出我国经济进入高质量发展阶段以来,环境治理和生态保护的力度更大,治理效果也更为显著。与2013年水平相比,2020年全国SO2、NOx和烟粉尘排放总量分别下降了54%、84%和52%,在长三角(减排幅度分别达到18%、34%和3%)、京津冀(4%、45%和4%)和珠三角(10%、50%和45%)等地区也取得显著成效。值得注意的是,由于NOx的基础排放量较高,因此未来仍需加大减排力度。空气质量指数(AQI)是衡量空气质量状况的重要指标,在过去十年,我国主要城市的AQI呈现逐年下降趋势,特别是在冬季这一大气污染高发季节,空气质量改善尤为显著。到2022年,上海、北京、广州和重庆等地12月的AQI总体保持在51~100的良好水平,重污染天数相较于2013年同期显著减少。
中国空气质量持续改善的挑战及未来治理计划
尽管我国已有效减少了SO2和颗粒物等污染物的排放,但NOx、臭氧(O3)和挥发性有机物(VOCs)的减排仍然面临挑战。2020年全国O3浓度超标天数比例为5%,而337个地级及以上城市O3浓度每年仍在小幅度上升。这与O3前体物(如NOx和VOCs)的减排难度高,以及前体物与O3生成的非线性复杂关系有关,因此O3治理的难度更大。未来,大气污染治理迫切需要针对O3及其前体物的治理不足进行补充,推动NOx和VOCs等污染物减排,例如强化移动污染源控制,并全面开展VOCs的综合治理和源头替代,实现多种大气污染物的协同治理和改善。
在过去的十年中,我国的大气污染物防治取得了显著成果,面对全球气候治理的挑战,减污经验为降碳奠定了基础。
碳中和的内涵
根据联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)的定义,碳中和是指在一定时间内,人类活动造成的CO2排放与地球系统(如森林和海洋)吸纳CO2的过程达到平衡的状态[8]。与碳中和相关的另一个概念是净零排放,净零排放指人类活动造成的CO2排放为零,不考虑森林和海洋吸收的CO2。例如,为实现2℃目标,全球需要在2070年左右实现CO2净零排放,随后开始负排放;而如果要实现1.5℃目标,全球则需要从2020年开始大规模减排,到2050年实现CO2净零排放,随后开始负排放。
2020年9月22日,中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上向全世界宣布:“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,CO2排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”由此,中国开始向减污降碳协同和扩绿增长迈进。
技术化的碳中和路径
国家的发展和经济增长依赖于技术的进步,实现碳中和目标需要低碳技术创新和应用[9]。技术驱动的碳中和途径主要包括发展清洁能源、低碳技术和负碳技术,其中使用可再生能源替代传统化石燃料至关重要[10]。中国发展新能源具有得天独厚的优势,我国拥有丰富的可再生能源资源,如风能潜力约为43亿千瓦,太阳能的潜力约为2万亿千瓦,水力发电可开发的潜力约为14亿千瓦,同时生物质能源和地热能也有巨大潜力[11-13]。除了推广新能源替代化石燃料外,低碳技术和负碳技术也是实现碳中和的重要途径。低碳技术是处理工业生产过程中温室气体排放的重要手段,尤其是在重工业领域,存在不同的低碳技术,如改变原材料配比、发展废钢熔炼技术以及能源利用改进等,这些技术将在工业全过程中助力碳中和目标的实现。负碳技术目前主要处于实验阶段,包括人工增强天然碳汇潜力、碳捕集技术和碳还原技术等。其中,植树造林是提升天然碳汇的重要手段,森林碳储存量占整个陆地碳储存量的80%以上,每年碳固定量占整个陆地生物碳固定量的70%左右,在吸收大气CO2和减缓全球气候变暖等方面起着重要作用。
市场化的碳中和路径
除了技术化的碳中和路径外,市场化的减排手段也至关重要,市场机制的引入可以提供一条驱动产业转型和技术创新的有效途径[9]。比较成熟的市场化手段主要包括建立碳排放权交易市场、发展交易工具以及完善法律法规。
碳排放权交易是一种控制产业碳排放总量的方式,鼓励企业采用清洁能源和绿色生产方式,以在经济和环保方面取得双赢。我国的碳排放权交易市场主要基于清洁发展机制(CDM)的交易体系。自2004年6月起,我国就设立了CDM基金及管理中心,并于2008年开始在各地设立环境权益交易所,逐步建立和完善全国碳排放权交易市场体系。碳排放权交易市场的任务是通过市场定价促进技术创新、降低减排成本,支持国家实现碳中和。
市场的通畅运转需要产品的流通,在建立碳排放权交易市场后,需要开发相应的碳交易产品来维持碳排放权交易市场的运行,例如政府分配的碳排放配额和核准自愿减排量,其中碳排放配额指在碳排放总量控制下,政府为实现减排目标分配给企业的、可用于交易的碳排放权凭证或载体,而核准自愿减排量是针对可再生能源等项目的温室气体减排量,企业可以购买减排量用于抵消自身碳排放。这两种产品在市场运行中可以自由流动和转化,实现实际碳减排成本的最低化。
在环境治理体系中,法律法规的制定和实施至关重要。中国的碳排放权交易法律体系目前在各种法律、部门规章以及地方性法规和政策中均有所体现,例如综合性法律法规主要在环境保护法中提及,地方性法规主要由试点单位印发,国家层面的监督管理主要涉及部门规章。我国碳排放交易目前处于初级阶段,关于碳排放配额的规定比较模糊,同时碳排放权交易市场在地方性法规文件中缺乏统一的交易规则,因此,相关的法律框架需要不断完善,以确保碳排放权交易市场的流畅运转。
中国碳排放路径的预测
碳排放的路径预测目前有三种不同的方法:自上而下、自下而上以及使用集成性模型[14-16]。自上而下方法依托经济模型,关注经济行为,但对各个部门的碳减排过程进行了简化处理,无法模拟能源在生产和流动过程中产生的碳排放。自下而上方法以工程技术的减排潜力为基础,关注不同部门的碳减排过程,适用于能源供需预测和技术路线决策,但缺乏对宏观经济和气候政策之间相互作用的考察。集成性模型将自上而下和自下而上的方法耦合起来,克服了前两者的不足,在涉及经济、社会和政策综合情景下碳中和路径的预测方面有巨大潜力,但在大数据获取和经济系统建模方面仍存在一定挑战。
联合国政府间气候变化专门委员会开发的IPCC SSP1采用了自上而下的方法,基于全球温升目标和排放特征,将气候变化约束下的全球共享社会经济路径视为未来社会经济发展的基础,假设全球各国采取积极的气候政策和减排措施,以实现可持续发展的目标。自下而上的研究如王克团队开发的PECE LIU2020 2和PECE LIU2020 1.5,这类模型从未来技术变化的假设出发,包括电力替代煤炭消费、碳捕获与封存和氢能推广等关键技术的应用,进而预测CO2排放的变化[14]。混合型模型如蔡博峰团队开发的CAEP CP 1.1,基于化石能源燃烧产生的CO2排放,根据社会经济可持续发展的趋势,考虑能源结构调整的影响,来预测CO2排放的变化[15]。混合型模型可以考虑气候政策的影响,如洪竞科团队构建的RICE LEAP模型,根据基准年的产业部门生产方式和终端部门的能源消费情况设置参数,考虑了《中美气候变化联合声明》《巴黎协定》和国家应用气候变化规划等政策文件对CO2排放的影响[16]。
复旦大学、中国科学院大气物理研究所等联合团队提供了一个概念性N-C-Q模型(N代表NOx排放,C代表CO2排放,Q代表定量),以预测在不同减排力度下未来中国的CO2排放路径。这是一种自上而下的方法,其基本假设是未来中国CO2的减排速度与中国过去几年里NOx减排速度相关。研究团队分别假设2021—2060年CO2减排速度达到2013—2020年NOx平均减排速度的75%、100%和125%,从而构建了Q1、Q2和Q3三个情景来预测2021—2060年中国CO2排放的趋势,发现在这三个情景下,中国CO2排放量将在2030年分别达到55亿吨、43亿吨和34亿吨,在2060年分别达到6亿吨、3亿吨和1亿吨。如果考虑当前中国陆地生态系统碳汇(约为3亿吨/年) [17],我们可以预测在Q2和Q3情景下,中国均可在2060年实现碳中和目标,而在Q1情景下,中国需要相应增加中国陆地生态系统碳汇来实现中国的碳中和目标。
碳中和对中国经济、环境与生态的影响
为了实现碳中和这一远景目标,中国需要社会经济深度转型,推动实现可再生能源发展和控制CO2排放这两大目标。在2021年6月1日,国家发展改革委、国家能源局、财政部、自然资源部、生态环境部、住房和城乡建设部、农业农村部、中国气象局以及国家林业和草原局联合印发《“十四五”可再生能源发展规划》,计划在“十四五”时期,全面推进可再生能源发展,坚持集中式与分布式并举,实现新能源就地消纳与外送消纳的相互结合,并以区域布局优化发展,例如,中国西南地区统筹推进水风光综合开发,“三北”地区优化推动风电和光伏发电基地化规模化开发,中东南部地区重点推动就地就近开发风电和光电,东部沿海地区推进海上风电集群。在这种模式下,新能源技术的研发将推动交通、制造和电力等新兴行业的产值增长,同时,由于目前低碳技术发展的限制,传统的炼油、炼焦、钢铁、煤炭和石油开采等高排放、高能耗产业将面临产值显著下降和转型压力。在就业市场上,具有绿色技能的人才会拥有更大优势,尤其在制造业和金融业,绿色金融和新能源开发会成为未来就业的热门行业。
碳中和是中国实现环境保护和生态文明建设的关键一环,向碳中和目标迈进有助于全面减少化石燃料燃烧产生的污染物和温室气体排放,减少相关产业产生的环境危害,降低生态系统退化和生物物种多样性下降的风险,间接提升生态系统的可持续性和韧性,为实现生态环境根本好转提供保障。实现碳中和目标需要减少电力、供热、工业和交通运输等的CO2排放,通过降低CO2浓度缓解温室效应,维护生态系统稳定,使一些已经受到气候变化影响的脆弱生态系统逐步恢复,并使生态环境能更好地适应气候变化的挑战。目前关于碳中和对中国环境与生态影响的研究相对较少,例如开发太阳能风能、推广氢能、大面积植树造林增汇等碳减排措施对区域环境和生态系统的影响评估存在较大不确定性,需要从地球系统角度出发,综合考虑人地系统的相互作用,对不同碳中和方案的环境影响进行全面评估。
减污降碳是我国高质量发展的需要和社会主义现代化的重要内容。中国大气污染防治的实践为减污降碳的协同实现提供了经验,中国的“双碳”行动需要全社会的共同参与,实现碳中和需要长远的规划,在立足当下的同时着眼于未来技术的研发,制定长期的战略和方案。在应对气候变化的行动中,中国的“双碳”目标已经取得了初步的成效,特别是中国的太阳能、风能、核能等可再生能源已经具有产业规模,不仅改善了中国的空气质量,也对全球气候治理产生了积极影响。
在过去的十年里,中国在大气污染防治方面取得了显著的成就,为全球治理大气环境污染、应对气候变化提供了可参考的方案。作为目前全球最大的碳排放国,中国的实践证明了,实现大气环境质量的根本好转乃至实现未来的碳中和目标是可行的。在习近平生态文明思想的引领下,中国的角色已从环境治理的应对者,转变为在全球范围内积极行动的引领者和主导者,为全球气候治理和绿色发展贡献中国经验与中国方案。
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关键词:碳中和 大气污染防治 环境治理 ■