北京市大氣污染總量控制和降低機制研究.pdf

北北 京京 市市 大大 氣氣 污污 染染 總總 量量 控控 制制 和和 降降 低低 機機 制制 研研 究究 綠色奧運的空氣質量 清華大學 郭印誠 北京市可持續發展科技促進中心 滕樹龍 中國可持續能源項目大衛與露茜 · 派克德基金會能源基金會 合盟 1 前 言 北京市作為全國政治、經濟和文化中心，社會發展狀況高于全國平均水平，已經成為世界上快速發展的大都市之一，得到了國際社會的普遍認可。 然而，北京快速的城市發展 所伴隨的 建設規模的不斷擴大 、 人口密度的不斷加大 、機動車保有量的快速增長 等 因素 ，都導致了生活 和 生產 過程中 大量 的 污染物排放 ，造成 了較為嚴重 的大氣環境污染 狀況， 北京作為一個國際化的大都市在環境狀況方面與國際先進水平相比還有很大的差距。 北京市 在 申辦 2008 年奧運 會 時提出了“ 綠色奧運 、科技奧運和人文奧運”三大主題， “ 綠色奧運 ” 首當其沖 ， 其中空氣質量是 一個重要的健康和環境問題，如何落 實北京在環境上所作出的多項承諾，實現“綠色奧運”的空氣質量，達到 世界衛生組織的標準， 是我們面臨的主要問題之一。此外，適應國際上日益增加的對溫室氣體排放的關心和要求，北京市應以承辦“綠色奧運”為契機，加快制定減少排放溫室氣體的計劃。 為實現“綠色奧運”的空氣質量，應該在大氣污染管理體制上進行改革，采取以滿足大氣環境質量為目標的管理方法，即采用大氣環境質量目標的總量控制方法。通過控制給定區域內 污染源的允許排放總量，來確?？刂茀^實現大氣環境質量目標。對于北京市而言，為了實現預定的大氣環境質量目標，應計算出該區域所有污染源的允許排放總量，并將其合理分配到污染源，然后通過控制這個總量，也就是每一個污染源所分配到的允許排放量，達到北京市預期的大氣環境質量目標。 為了承辦好 2008 年奧運會，北京市政府已下決心改變以煤為主的能源結構，建立市場化的優質能源供應體系，從而實現社會和經濟的可持續發展。北京市計劃在 2008 年奧運會舉辦前，引進 50 億立方米天然氣 及大量外來電力 ，提高優質能源比重。 根據本項目的研究，通過 實施優質能源替代及大力發展可再生能源，與 2000 年北京市二氧化碳排放量 6812 萬噸相比，到 2008 年，北京市二氧化碳的減排率可以達到 7.68，減少 二氧化碳 排放 523 萬噸。 美國能源基金會非常關注北京“綠色奧運”行動，作為“綠色奧運”行動的一部分，北京市科學技術委員會于 2002 年啟動了北京市高效清潔能源技術示范與相關政策和服務體系研究項目，其中涉及北京市能源環境政策分析，經反復磋商討論，在美國能源基金會資助的中國可持續能源項目中設立了北京市大氣污染總量控制和降低機制研究子項目，由北京市可持續發展科技 促進中心和清華大學共同承擔。目的是通過項目研究，促進北京市大氣污染控制方法及管理機制的進步，為實現“綠色奧運”的空氣質量提供有效的途徑，實現北京市經濟與環境保護的協調發展。 2 目 錄 前 言 1 目 錄 2 第一部分 北京市大氣污染現狀分析 .3 1.1 二氧化硫污染變化趨勢 .3 1.2 氮氧化物污染變化趨勢 .4 1.3 可吸入顆粒物污染變化趨勢 .6 1.4 一氧化碳污染變化趨勢 .8 1.5 二氧化碳排放變化趨勢 .9 第二部分 北京城區及近郊區大氣環境容量研究 10 2.1 北京城區及近郊區二氧化硫 允許排放總量計算 .10 2.2 北京城區及近郊區氮氧化物 允許排放總量計算 .11 2.3 北京城區及近郊區一氧化碳 允許排放總量計算 .11 2.4 北京城區及近郊區可吸入顆粒物 允許排放總量計算 .12 第三部分 綠色奧運的空氣質量 .13 3.1 綠色奧運的主題 .13 3.2 實現綠色奧運空氣質量的方案分析 .14 3.3 綠色奧運的空氣質量 .16 3.4 北京市二氧化碳減排方案研究 .19 第四部分 北京市實施大氣污染總量控制的框架研究 .23 4.1 污染源平權排放評價方法 .23 4.2 北京市大氣污染總量控制的經濟 優化方法 .23 4.3 制定北京市大氣污染物排放績效標準 .24 4.4 實施大氣污染物排污交易 .25 4.5 實施大氣污染物排污許可證制度 .28 第五部分 結論和政策建議 32 5.1 結論 32 5.2 政策建議 33 附錄 北京市可選擇的大氣污染綜合防治措施 .34 3 第一部分 北京市大氣污染現狀分析 北京市作為全國政治、經濟和文化中心，社會發展狀況高于全國平均水平，已經成為世界上快速發展的大都市之一。特別是最近幾年，北京經濟實力快速增長，市政府提出了建設國際一流大都市的目標。但是作為擁有 1300 萬人口的特大型城市，在目前的快速發展時期，面臨最為嚴峻的問題之一就是嚴重的空氣污染狀況，北京是世界上少數幾個空氣污染嚴重的首都城市，這不僅不符合首都的形象，也不符合可持續發展的戰略。 大氣污染已成為政府和社會關注的焦點 。 近年來，特別是 1998 年底以來，北京市政府和各級環保部門對大氣環境污染 治理 的力度不斷加 大 ，一些控制大氣污染的政策及措施也相繼出臺，北京市大氣 環境中一次性氣態污染及塵污染居高不下或不斷加重的趨勢得到有效遏制。 然而，北京快速的城市發展和經濟建設 、 居民生活水平不斷提高 、 工商業能耗的大幅度增加 、 建設規模的不斷 擴大 、 人口密度的不斷加大 及機動車保有量快速增 加等 因素 ，都 會 導致生活、生產 過程中 有組織源和無組織排放源的大量污染物排放 ，勢必 造成一定的大氣環境污染 ，對人們的健康造成損害。 1.1 二氧化硫污染變化趨勢 二十世紀九十年代北京城近郊區大氣環境中 SO2濃度居高不 下， 至 1998 年達到高峰 （如 圖 1-l 所示） 。在 1998 年 12 月份市政府開始采取緊急措施后， SO2的污染發展趨勢得 到有效遏制。 2001 年市區大氣中二氧化硫濃度降低較快， 接近大氣環境二級質量標準。從近幾年的監測數據來看， 北京市區及近郊區 SO2的 濃度變化季節 性很強（如圖 1-2 所示）。表現出春季濃度最高，秋冬季次之，夏季 SO2 的 污染水平最低，其季節性變化明顯受采暖期和非采暖期影響， 1998年采暖期空氣中二氧化硫 的 濃度平均值為非采暖期的 6 倍。 2002 年北京市區及近郊區 SO2 的 濃度變化由圖 1-3 給出。 圖 1-1 北京市區及近郊區 1984 年 2000 年 SO2 濃度變化 0 50 100 150 200 250 300 350 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 年份 采暖期 年均值 非采暖 采暖期 年均值 非采暖 SO2 濃度 3/gNmm 4 圖 1-2 1997 年 1 月 2001 年 2 月北京市區及近郊區 SO2 的日平均濃度演變曲線 SO2 mg/Nm3 月份 空氣質量一級標準 空氣質量二級標準 空氣質量三級標準 圖 1-3 北京市區及近郊區 2002 年 SO2 濃度變化 從 2002 年 SO2的變化來看， SO2污染日主要集中在采暖季節，仍然是燃煤造成的污染，污染物濃度基本上與 2001 年的水平相當。 2002 年 SO2作為首要污染物的天數為 38 天，其中空氣質量屬于良（達到國家空氣質量二級標準）的天數為 32 天，空氣質量屬于輕微污染的天數為 6 天。 但從另一方面來看，如果單獨考察 SO2對空氣質量的影響， 2002 年，在采暖季節， SO2濃度超過國家空氣質量二級標準的天數共有 45 天，也就是說盡管SO2 作為首要污染物造成的輕微污染天數雖然只有 6 天，但還有另外 39 天里，SO2 濃度值也高于國家空氣質量二 級標準。 1.2 氮氧化物污染變化趨勢 北京市區及近郊區大氣中 NOX的 濃度變化如圖 1-4 所示。從 20 世紀 80 年代開始，隨著改革開放政策的逐步實施，國民經濟走上快速發展道路，能源消00.050.10.150.20.250.397-1-1 97-4-1 97-7-1 97-10-1 98-1-1 98-4-1 98-7-1 98-10-1 99-1-1 99-4-1 99-7-1 99-10-1 00-1-1 00-4-1 00-7-1 00-10-1 01-1-1mg/m3 5 耗逐年增加，其中燃煤量也是逐年增加，導致 NOX排放的增加，此外，北京市汽車保有量逐年增加，特別是上世紀 90 年代以后，汽車保有量迅速提高，也造成汽車尾氣排放的 NOX總量增加?？傮w上看， 1999 年以前， NOX的 濃度呈現出逐年增加的趨勢，采暖季節濃度最高，非采暖季節 NOX的 濃度最低。和 SO2的污染趨勢相似，其季節性變化明顯受采暖期和非采 暖期影響， 但不如 SO2 在 季節上 相差得那么懸殊，雖然燃煤排 放對大氣中 NOX的濃度有貢獻，但機動車的排放是主要的污染源。 對 統計結果 的 分 析表明， NOX 濃度 的 高值基本出現在交通繁忙的區域，相應年份的污染水平 也都較 高 。 1998 年 NOX的 濃度值 在 采暖期 達到歷史上最高峰 。 在 1998 年 12 月份市政府開始采取緊急措施后， NOX的污染發展趨勢得 到有效遏制。 1999 年和 2000 年市區大氣中氮氧化物濃度下降趨勢很明顯，與 1998 年相比，無論是采暖季節還是非采暖季節， NOX造成的污染狀況均有改善， 燃煤排放的 NOX對大氣中 NOX的污 染逐年減輕，但下降不如 SO2 下降幅度大 ， NOX 的 濃度值 仍高于空氣質量二級標準（年均值）兩倍以上。 圖 1-4 1981-2000 年北京城近郊區大氣 NOX年均及采暖和非采暖期濃度的年際變化 NO2 mg/Nm3 空氣質量一級和二級標準 空氣質量三級標準 月份 圖 1-5 北京市區及近郊區 2002 年 NO2 濃度變化 0501001502001981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999NOx濃度值（ug/m3）采暖期 年均值 非采暖采暖期 年均值 非采暖 6 從 2002 年 NO2的變化來看， NO2污染日也主要集中在采暖季節，與 SO2污染特征相似，夏季 NO2的污染水平最低。但總體來講， NO2的濃度值較低。 2002年 NO2作為首要污染物的天數為零。從另一方面來看，如果單獨考 察 NO2對空氣質量的影響， 2002 年，在采暖季節， NO2 濃度超過空氣質量二級標準的天數共有 27 天，也就是說盡管 NO2作為首要污染物造成的污染天數雖然為零，但有27 天的 NO2 濃度高于空氣質量二級標準。 近年來，北京市夏季在 NOX濃度相對較低 的情況下光化學污染卻日趨嚴重，其代表物 O3污染有所加重，并出現臭氧 4 級重 污染日，時均值超標的地域也有所擴大。 1996 年后， O3 小時均值超標的日數和 時數逐年增加， 1998 年至 1999年全市超標分別由 101 天 504 小時 其中城近郊 區 87 天 404小時 增至 119 天 777小時 其中 城近郊區 111 天 645 小時 ； 2000 年最高小時均值高達 3448/gNmm ，超過國家二級標準一倍以上，且超過 某些發達國家的報警水平。 近兩年雖有下降，但時均值超過 3300/gNmm 國家 2000 年修改后的空氣質量標準二級和三級均為 3200/gNmm 的 情況 也時有發生。 NOX是 O3生成的引發劑，近年北京市 NOX濃度雖較 1998 年有所下降 ，但污染水平仍很高。對監測數據的統計表明， 2000 年 至 2002 年規 劃市區直接受機動車排氣影響，各環路范圍交通環境的 NO2年均值不僅明 顯高于同期整體環境，而且全部超過國家二級標準的年均值。除二環外，其它環路污染均呈增長態勢。 以 1999 年污染源數據為基礎 ，已有的研究 結果表明，北京 市 大氣中的 O3主要來源于城近郊區污染源自身的貢獻，但當出現有利于污染物輸送的天氣 時，外地污染源也將影響北京市區。大氣 O3和 NOX、 VOCs 之間存在非線性相關 性，如果單獨降低北京市城近郊區 NOX 排放量而不考慮 VOCs 排放量的控制， 對降低大氣 O3濃度不會有顯著效果。因此，控制北京市日益嚴重的光化學污染 不 僅要控制 NOX， 也要 控制 VOCs 的排放。 1.3 可吸入顆粒物污染變化趨勢 圖 1-6 給出了 北京市 1981-2000 年城近郊區總懸浮顆粒物的年際變化趨勢，北京市區及 近郊區大氣 中 TSP、 PM10 濃度高居國家標準之上，至今并未出現顯著下降跡象，已成為控制大氣污染的關鍵和難點。 19912000 年 。 北京市區及 近郊區 TSP 年均濃度在 3215370/gNmm ，平均濃度 為 3332/gNmm ， 2002 年 TSP年平均濃度 仍高達 3373/gNmm ，超過國家空氣質量二級標準 86.5， 超過紐約、倫敦、莫斯科等大城市 1 倍多。 總懸浮顆粒物中 細粒子濃度 較高， 2002 年 PM10年平均濃度 為 3166/gNmm ，占 TSP 年均濃度 的 44.5。 北京市城近郊區大氣 PM10 日 均濃度演變的 規 律性不像 SO2 那么強。其變化特征不受采暖期與非采暖期的明顯影響， 表現為 常年超標。 顆粒物 源解析研究表明， PM10 中，尤其是 PM2.5 中含有高 濃度、組分復雜的有機物以及硫酸鹽和硝酸鹽，其中有相當部分來源于 SO2 和 NOX的轉化。大氣中的 SO2在夏季轉化的氧化速率高達 12％ /小時 ，遠比冬季 2.3％ /小時 高 。 夏季約 50％的 SO2快速轉化成硫酸鹽而生成細粒子，而 冬季僅約有 20％；夏季硫 7 酸鹽的產生與氣溫高、濕度大、大氣的強氧化性和非均相氧化都有關，而冬季主要是非均相轉化，但因冬季采暖期 SO2 排放量大，使冬夏季顆粒物中，硫酸鹽濃度大體相當。顆粒物中硝酸鹽的濃度與硫酸鹽相當，夏季大氣的強氧化性使大氣中的 HNO3NO3-主要以硝酸鹽的形式轉變為細粒子。 北京市大氣重污染日多以顆粒物為 4 級或 5 級的重污染出現，主要集中在 秋冬季節和春季風沙季節， 而一次氣態污染物 SO2、 NO2和 CO 均未出現 4 級或 5級的污染 。 北京市大氣顆粒物重污染可分為 以下 四種類型 （ 1） 區域性重污染 ，這種污染情形發生 最多，主要在 穩定天氣形勢下出現，不利于大氣污染物的擴散；（ 2）局地性重污染，這種污染情形是指僅在北京地區發生的積累性重污染過程，偶爾發生在秋冬季節；（ 3）沙塵類型重污染，這種污染情形多發生在每年的 34 月份， 主要受我國西北部地區產生的沙塵暴影響，造成的 污染 狀況 最嚴重 ；（ 4） 特殊重污 染，這種污染過程是由于在不利氣象條件下，北京郊區及其周邊地區污染源排放異常造成的，如大面積 焚燒秸桿等。 圖 1-6 北京市 1981-2000 年城近郊區總懸浮顆粒物的年際變化趨勢 空氣質量三級標準 0.25mg/Nm3 空氣質量二級標準 0.15mg/Nm3 空氣質量一級標準 0.05mg/Nm3 PM10 mg/Nm3 月份 圖 1-7 北京市區及近郊區 2002 年 PM10 濃度變化 圖 1-7 給出了 北京市 2002 年城近郊區 PM10 的變化過程， 從 2002 年 PM10的變化來看， PM10 常年維持在很高的水平上。 2002 年 PM10 作為首要污染物的01002003004005006001981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000年份TSP（ug/m3 ）年均值 采暖期 非采暖期 8 天數為 304 天，其中空氣質量屬于良（達到空氣質量二級標準）的天數為 149天，空氣質量屬于輕微污染的天數為 103 天，空氣質量屬于輕度污染的天數為33 天，空 氣質量屬于中度污染的天數為 3 天，空氣質量屬于中度重污染的天數為 5 天，空氣質量屬于嚴重污染的天數為 11 天。由此來看， PM10是北京市目前的首要污染物。 2002 年 PM10 作為首要污染物導致北京市區及近郊區空氣質量低于國家二級標準的天數為 155 天， SO2作為首要污染物導致北京市區及近郊區空氣質量低于國家二級標準的天數為 6 天 均為輕微污染 ， CO 作為首要污染物導致北京市區及近郊區空氣質量低于國家二級標準的天數為 1 天 輕微污染 。 2002 年北京市區及近郊區空氣質量滿足或優于國家二級標準的天數為 203 天 ，其中只有 22 天空氣質量優于國家二級標準。 1.4 一氧化碳污染變化趨勢 近幾年來， 北京市區及近郊區大氣中 一氧化碳的濃度一直維持在較高水平上， 1999 年 到 2002 年 CO 的年平均濃度分別為 3/9.2 Nmmg 、 3/7.2 Nmmg 、3/6.2 Nmmg 和 32.4/mgNm 。 2002 年 CO作為首要污染物導致北京市區及近郊區空氣質量低于國家二級標準的天數只有 1 天。 已有的研究表明， 采暖季節 CO濃度最高， 1997 年， 北京市區 及近郊區大氣中 一氧化碳的濃度在非采暖季節的平均值為 3/3.2 Nmmg ，而該年度采暖季節中一氧化碳濃度的平均值為 3/4.4 Nmmg 。1998 年， 北京市區及近郊區大氣中 一氧化碳的濃度在非采暖季節的平均值為3/6.2 Nmmg ，而該年度采暖季節中一氧化碳濃度的平均值為 3/4.4 Nmmg ，基本上與上一年持平。對 CO的源解析表明， 北京市大氣中 一氧化碳 的 63.4來 自機動車排放，特別是非采暖期機動車排氣的污染所 占的比例更高，機動車排 放 的CO 占 80.3％ 。因為機動車的排放位置低，接近呼吸帶和采樣點，實際對環境濃度的分擔率達 70％ 以上 。 近年來北京市機動車保有量以年遞增 13左右的速度增長， 1990 年底為 50萬輛，到 2002 年底已超過 190 萬輛，居于全國之首， 2003 年 8 月 超過 200 萬輛。由于汽車技術水平相對較低，應用排氣凈化技術的步伐遲緩，使目前單車污染物的排放量高于發達國家的數倍。再加上汽車維修保養差、道路建設相對滯后等，導致北京市汽車排氣污染問題日益突出，汽車尾氣排放的 CO 日益嚴重，主要街道路口和人行橫道 CO 污 染物全部超標。 “ 七五 ” 期間主要交通干道的 CO為 5.7mg/m3， “ 八五 ” 期間達到 6.5 mg/m3，增加了 14％ ，是國家標準的 1.6 倍。1995 年北京市擁有汽車 100 多萬輛，每天汽車排放一氧化碳 2200 噸 。北京市 1998 年四環以內道路附近年日均濃度統計表明，一氧化碳超標率為35.086.5，四環路旁年日均濃度穩步上升的趨勢非常明顯。 從 1998 年起，北京 加大機動車污染治理力度， 在全國率先提出執行歐洲 Ⅰ 號汽車尾氣排放標準，對市場銷售和在用車輛施行相應的限值。以設計乘員數不超過 6 人、最大總質量不超過 2.5 噸 的車輛為例，其必須達到的排放標準限值為汽油車一氧化碳 9 不超過 3.16 克／公里。從 2002 年 8 月 1 日起執行國家機動車排放標準第二階段限值（相當于歐 Ⅱ 標準），與歐洲 Ⅰ 號標準相比，歐洲 Ⅱ 號標準又有所提高汽油車一氧化碳不超過 2.2 克／公里，汽油車的一氧化碳排放限值嚴格了 30％ 。 1.5 二氧化碳排放變化趨勢 二氧化碳 排放來自化石燃料和一些可再生能源消費，北京是能源消費量高的城市， 2000 年北京市能源總消費量為 4110 萬噸標準煤，僅次于上海，居全國第二位，與 1995 年相比增加了 500 多萬噸標準煤，從 1995 年至 2000 年，平均年增長率為 2.6。北京市終端能源消費品種繁多，包括煤炭、焦炭、天然氣、液化石油氣、燃料氣、煤氣、電力、熱力、油品及地熱能、太陽能等可再生能源。北京市能源消費結構中煤占了較大比例 , 2000 年，北京市一次能源消費中煤的比重為 51.4， 在終端能源消費結構中，煤炭和焦炭所占的比重高，占據主導地位，還有大量的發電、供熱和煉焦用煤，終端能源消費中煤炭的比重為 36。 高比重化石燃料的燃燒導致北京市 二氧化碳 排放量很高。按照燃料類型和二氧化碳 排放關系，計算得到北京市 1998 年和 2000 年 二氧化碳 排放量分 別為6570 萬噸和 6812 萬噸 均不計外來電力 。 二氧化碳 的排放主要來自煤炭燃燒，1998 年和 2000 年煤燃燒排放的 二氧化碳 占總排放量的百分比分別為 61.3和62.6。 二氧化碳 排放的第二大來源是焦炭燃料燃燒， 1998 年和 2000 年焦炭燃料燃燒排放的 二氧化碳 占總排放量的百分比分別為 18.3和 16.7。和 1998 年相比， 2000 年 二氧化碳 的排放量提高了 3.68。 2001 年，北京市能源消費總量提高到 4210.7 萬噸標煤，煤炭消耗實物量為2675 萬噸，比 2000 年煤炭消耗實物量增加 86 萬噸，僅煤炭消耗造 成的 二氧化碳 的排放量增加了近 170 萬噸。 10 第二部分 北京城區及近郊區大氣環境容量研究 北京市位于東經 115o97’117o1’，北緯 39o72’40o47’。 北京地處內蒙古高原、山西 黃土高原、華北平原的交接地帶。地勢西北高，東南低。西、北、東三面環山，東南面向廣闊的平原和一望無際的大海，平原形勢上象一個半封閉狀態的海灣，地理學上稱其為“北京灣”。 北京規劃城區面積 1042 平方公里，占全市總面積的 6，但集中了 81的城市人口，并且三分之二的工業產值集中在規劃城區內，全市總能源消費量大部分消耗在規 劃市區。除了能源消耗產生的熱量外，由于北京城區人口稠密，汽車保有量大，同時大多數建筑物是混凝土建成的，這些建材的熱傳導率和熱容量很高，加上建筑物對風的阻擋或減弱作用，使得城市的平均氣溫比郊區和農村高，從而形成城市熱島。氣象因素、地形動力因素、城市熱島效應等均影響城市的 大氣環境容量 。從規劃的角度看， 大氣環境容量是在城市生態和大氣環境不受到污染時各污染源排放的 量。 2.1 北京城區及近郊區 二氧化硫 允許排放總量計算 根據北京市 SO2污染狀況， SO2污染只出現在采暖期，而且會出現 SO2濃度高于空氣質量二級標準的情況 ，如果只計算一年內允許排放的 SO2總量，會導致在滿足該總量的條件下，采暖期 SO2濃度仍然超標的現象，因此本課題研究中將SO2 污染的控制周期分別取為采暖期 120 天和一年。計算了不同空氣質量標準及通風系數變化時北京市規劃市區內的 SO2允許排放總量，圖 2-1 給出了北京市規劃市區采暖期內 SO2 允許排放總量，圖 2-2 給出了北京市規劃市區一年內 SO2允許排放總量。 萬噸 / 年 總量控制系數 A 值 空氣質量三級 空氣質量二級 空氣質量一級 總量控制系數 A 值 萬噸 / 年 空氣質量一級 空氣質量二級 空氣質量三級 圖 2-1 采暖期內北京市規劃市區 SO2允許排放總量 圖 2-2 北京市規劃市區一年內 SO2允許排放總量 值得注意的是，北京市的總量控制系數的取值范圍在 4.25.6 之間，平均值為 4.9，按照此平均值可以得到北京市規劃市區在滿足空氣質量二級標準的條件下，采暖期內 SO2的允許排放總量只有 3 萬噸， SO2的年允許排放總量為 10 萬 11 噸左右，遠遠小于近幾年來 SO2的排放總量， 2001 年和 2002 年全市 SO2排放總量均在 20 萬噸左右。按照圖 2-2 中所給出的允許排放總量變化趨勢，北京市空氣質量應該 在三級。而實際上從 SO2濃度監測 結果來看，空氣質量大部分在二級，許多天數甚至滿足一級空氣質量。導致這種現象的主要原因是實際排放的 SO2以高架源為主，低架源排放大約只占 15。盡管高架源 SO2 排放量大，但對當地的地面濃度的影響較弱，故使得當地仍能達到較好的空氣質量。其次是目前給出的允許排放總量僅限于規劃市區 1042 平方公里范圍內，因此相對于全市的排放量要小。 2.2 北京城區及近郊區氮氧化物允許排放總量計算 根據北京市 NOX和 NO2污染狀況， NOX和 NO2污染雖然與 SO2污染趨勢類似，但 NOX和 NO2濃度變化比 SO2平緩，因此本課題研究中將 NOX和 NO2污染的控制周期取為一年。圖 2-3 給出了北京市規劃市區一年內 NOX允許排放總量，圖 2-4 給出了北京市規劃市區一年內 NO2 允許排放總量。 總量控制系數 A 值 萬噸 / 年 空氣質量三級 空氣質量一級和二級 總量控制系數 A 值 萬噸 / 年 空氣質量三級 空氣質量一級和二級 圖 2-3 北京市規劃市區一年內 NOX 允許排放總量 圖 2-4 北京市規劃市區一年內 NO2允許排放總量 當總量控制系數取為平均值 4.9 時，可以得到北京市規劃市區在滿足空氣質量二級標準的條件下， NOX 的年允許排放總 量為 7.5 萬噸， NO2的年允許排放總量為 6 萬噸。 1999 年北京市城區及近郊區 NOX排放總量達到 22.5 萬噸，僅機動車造成的 NOX排放量就達到 7.8 萬噸， NOX的年平均濃度為 30.140/mgm，因此該年度就 NOX 污染而言空氣質量低于三級。 2002 年 NO2 的年平均濃度為30.076/mgm，為空氣質量二級標準的 1.9 倍，可見目前 NO2的年實際排放量遠遠高于允許排放總量。 2.3 北京城區及近郊區一氧化碳允許排放總量計算 一氧化碳濃度雖然在采暖 期較高，但 CO主要是機動車排放造成的，本課題研究中將 CO 污染的控制周期取為一年。圖 2-5 給出了北京市規劃市區一年內CO 允許排放總量。 從近幾年來 CO 濃度的監測結果來看， CO 濃度的年平均值均小于空氣質量一級和二級標準時 CO年平均濃度限值，近幾年 CO 濃度的年平均值，均低于二級標準的限值 34.0/mgm，這表明 CO 的實際排放量低于允許排 12 放總量，北京市 CO 的污染狀況是所有污染物中最輕的。 萬噸 / 年 總量控制系數 A 值 空氣質量三級 空氣質量一級和二級 圖 2-5 北京市規劃市區一年內 CO 允許排放總量 2.4 北京城區及近郊區可吸入顆粒物允許排放總量計算 顆粒物是北京市的首要污染物， 2002 年總懸浮顆粒物的年平均濃度為30.373/mgm，其中可吸入顆粒物 PM10的年平均濃度為 30.166 /mgm。 國家空氣質量二級標準中總懸浮顆粒物和可吸入顆粒物 PM10 的年平均濃度分別為30.2 /mgm與 30.1 /mgm， 2002 年總懸浮顆粒物和可吸入顆粒物 分別超 標 86.5與66，也高于空氣質量三級標準的限值。 五年來，總懸浮顆粒物和可吸入顆粒物PM10 的濃度變化很小，治理任務非常艱巨。 假定可吸入顆粒物 PM10 的允許排放總量為總懸浮顆粒物的排放容量的一半。圖 2-6 和圖 2-7 給出了北京市規劃市區一年內總懸浮顆粒物和可吸入顆粒物PM10 的允許排放總量。 萬噸 / 年 總量控制系數 A 值 空氣質量三級 空氣質量二級 空氣質量一級 萬噸 / 年 總量控制系數 A 值 空氣質量三級 空氣質量二級 空氣質量一級 圖 2-6 北京規劃市區內總懸浮顆粒物年允許排放總量 圖 2-7 北京規劃市區 PM10 年允許排放總量 （不計入降塵的影響） （不計入降塵的影響） 按照北京市總量控制系數的平均值來看，當 A 值為 4.9 時 ， 北京市城八區1999 年排放的 PM10 總量為 10.65 萬噸 /年，而可吸入顆粒物 PM10的允許排放總量為 9.4 萬噸 /年，可見實際排放量略高于允許排放量，因此當出現總量控制系數較小的氣象條件時，會造成可吸入顆粒物超標。近年來，北京市的首要污染物主要是可吸入顆粒物，主要是本地的 PM10 排 放總量超過了允許排放量。 13 第三部分 綠色奧運的空氣質量 3.1 綠色奧運的主題 悉尼在 2000 年奧運會上首次實踐了 “ 綠色奧運 ” ，贏來好評如潮，奧運盛會也因承載了 “環境保護” 這 一 全球性的新使命，迸發出時代的風采 ， 成為國際奧委會推崇的奧運新理念 。北京市 在 申辦 2008 年奧運會 時提出了“ 綠色奧運 、科技奧運和人文奧運” 三大主題， 其中“ 綠色奧運 ” 首當其沖。 “ 綠色奧運 ”的基本內涵之一就是綠色能源，其二是綠色生態環境。 一．綠色能源 北京作為我國的首都，自新中國成立以來，特別是改革開放以來取得了長足 發展，得到了國際 社會的普遍認可。但是，北京作為一個國際化的大都市與國際先進水平相比還有很大的差距，尤其是它的環境狀況令人擔憂，其主要癥結在于能源結構和產業結構不合理。 北京是以化石能源為主的能源結構，過去能源消費中煤 的 比重過高，占 70％ 左右， 年耗煤量己達 2700 萬噸，是世界 燒煤最 多的首都，而比較清潔的氣體燃料僅占 5％ 左右 。 為了承辦好 2008 年奧運會，北京市政府已下決心改變以煤為主的能源結構，建立市場化的優質能源供應體系，從而實現社會和經濟的可持續發展。北京市計劃在 2008 年奧運會舉辦前，引進 50 億立方米天然氣，提高優質能源 比重，大幅度減少市區燃煤量。 2007 年全市耗煤總量由 2001年的 2600多萬噸減少到 1500萬噸以下，其中市區燃煤量由 2001 年的 1600 萬噸減少到 800 萬噸左右，且全部使用低硫優質煤 ， 以減少煤煙型污染。 在 機動車 的 污染 治理方面，也和清潔能源密切相關。除了 繼續提高、完善北京市機動車排氣污染物排放標準 外。機動車用燃料也是重要的污染治理環節，要 保證車用油品質量 ，還要 鼓勵使用清潔燃料車、燃料電池車、電動汽車及達到更高排放標準的車輛。到 2008 年，北京市 90％ 的公交車輛和全部的環衛、郵政用車都將使用清潔燃料 ， 70的出租車為清潔能源車。 二．綠色生態環境 按照“新北京，新奧運”對生態環境的要求，北京市以“綠色奧運”為主題，將全面建設綠色生態城市。加快推進高標準的林業生態體系、高效益的林業產業體系、高水平的森林資源安全保障體系建設。 到 2005 年，完成三道綠色生態屏障建設 ，即 面積一萬零四百平方公里的山區綠色生態屏障、長度一千公里的平原地區綠色生態屏障和綠地超過一百平方公里的城區綠色生態屏障。山區完成宜林山地造林面積 10 萬公頃，山區林木覆蓋率達到 70。平原完成 “ 五河十路 ” 兩側 2.3 萬多公頃的綠化帶及其它河道、道路綠色通 道，完善農田林網化，郊區衛星城和中心鎮達到園林城鎮標準。利用一切可能 的措施 擴大公共綠地 面積 ，基本 上 形成 500 米服務半徑的街區公園布局。完善市區二環和東西、南北 “ 十字 ” 景觀軸線的兩側綠化，搞好其它城市道路、水系兩側綠化，高標準 14 完成 255 條主要大街的綠化改造。廣泛開展立體綠化，有條件的墻體、立交橋進行垂直綠化，逐步試點并推廣屋頂綠化，鼓勵和引導居民綠化陽臺。 到 2007 年，北京市的森林覆蓋率要達到 50％，城市綠化覆蓋率要達到 45％， 城市人均綠地要達到 50 平 方 米。 “ 綠色奧運 ” 的實施，將為一個有著一千三百萬人口的 大 城市和十 三 億人口的國家留下巨大的環境 資 產。 北京 將以滿目青翠、綠茵鋪地、花團錦簇展示其美麗風采。 “ 綠色奧運 ”也 不僅 僅 在于 建設綠色 生態 環境 ，更重要的是 ，在“ 綠色奧運 ”的實踐過程中， 會 喚起人們對自己生存的地球的保護意識，使 人們 認識到保護地球就是保護人類自己， 是 為自己創造更美好的生活環境，實現人類自身的延年益壽和健康繁衍。 3.2 實現綠色奧運空氣質量的方案分析 “綠色奧運”的空氣質量是一個重要的健康和環境問題，“ 2008 年奧運會期間，北京將會有良好的空氣質量，達到國家標準和世界衛生組織指導值。同時北京市政府繼續 致力于提高全年的空氣質量”。 空氣質量國家二級標準的日平均限值分別為； 32 150/SOgmm ，32 80/NOgmm ，34 /COmgm， 310150 /PMgmm 。 世界衛生組織指導值分別為； 32 120/SOgmm ， 32 150/NOgmm ， 310 /COmgm， 31080 /PMgmm 。 科技部專項課題北京市大氣污染控制對策研究的結果表明，隨著經濟的持續發展和人民生活水平的提高，到 2008 年機動車保有量和民用能源消費將有所增長，若不采取有效控制措施，必然會帶來大氣污染物排放量的增加，表3-1 給出了在不采取控制措施條件下 2008 年北京市規劃市區大氣污染物預計排放量。附錄給出了 2008 年可供選擇的大氣污染綜合防治措施。 表 3-1 北京市規劃市區 2008 年大氣污染物預計排放量 噸 /年 PM10 SO2 NOX 93238 216126 228620 注 數據來源于北京市大氣污染綜合防治對策研究報告 [文獻 10] 從附錄中所列出的控制措施來看，控制措施的力度區別主要體現在如何控制電力行業中高井電廠及冶金行業中首鋼的污染排放，如果選擇高井電廠及首鋼全面停產，則這兩家企業所產生的控制效果為 PM10減排 17290 噸 /年、 SO2減排 46258 噸 /年、 NOX減排 24900 噸 /年，由此而引起的投資費用為 190.36 億元。此外第二熱電廠和第三熱電廠改燒天然氣所產生的效果是 PM10減排 1170噸 /年、SO2 減排 7800 噸 /年、 NOX減排 1897 噸 /年，由此而引起的投資費用 為 2.92 億元，運行費用為 7.95 億元 /年，此方案稱為高方案。 如果選擇高井電廠改燒天然氣及首鋼鋼產量減產等綜合治理措施，則這兩家企業所產生的控制效果為 PM10減排 15178 噸 /年、 SO2減排 45187 噸 /年、 NOX減排 11796 噸 /年，由此而引起的投資費用為 3.45 億元，運行費用為 20.46 億元 /年。第二熱電廠燃重油鍋爐加裝電除塵器和第三熱電廠兩臺燃煤鍋爐安裝 FGD 15 所產生的環境效果是 PM10 減排 435 噸 /年、 SO2減排 6600 噸 /年、 NOX減排效果無，由此而引起的投資費用為 1.63 億元，運行費用為 0.15 億元 /年，此方案稱為低方案?？偟膩砜?，從減排效果來看，高低方案中 PM10減排量相差 2847 噸 /年，SO2 減排量相差 2271 噸 /年， NOX減排量相差 15001 噸 /年。高低兩種方案的投資費用相差近 188 億元，低方案的運行費用比高方案多出 12.66 億元 /年。從投資收益（減排效果）來看，顯然高方案不可取。從用電安全及天然氣用氣量調峰角度看，高井電廠改燃用天然氣也是較佳的選擇，而不應停產。 對于上面所述的低方案，總的控制效果為 PM10減排總量為 79650 噸 /年、 SO2減排總量為 168449 噸 /年、 NOX減排總量為 90637 噸 /年，由此而引起的投資費用為 442.4 億元，運行費用為 71.23 億元 /年?？紤]到從 1998 年到 2002 年北京市治理大氣污染的投資是 500 億元，對于經濟不斷發展的北京，低方案所需投資費用442.4 億元是可以承受的。表 3-2 給出了高低兩種方案的減排效果。 表 3-2 大氣污染綜合防治措施的減排效果 污染物 PM10 SO2 NOX 2008 年預計排放量 噸 /年 93238 216126 228620 低方案的減排總