蔣洪強，張 靜，盧亞靈，劉年磊

(環(huán)境保護部環(huán)境規(guī)劃院國家環(huán)境保護環(huán)境規(guī)劃與政策模擬重點實驗室，北京100012)

0 引言

當前我國環(huán)境污染形勢嚴峻，環(huán)境狀況總體變差的趨勢尚未得到根本遏制，經(jīng)濟發(fā)展、污染排放與環(huán)境容量之間存在較大矛盾。隨著人口持續(xù)增長，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速推進，能源消費總量不斷上升，污染物產(chǎn)生量將繼續(xù)增加，經(jīng)濟增長的環(huán)境約束日趨強化。如何解決污染物排放量與環(huán)境容量之間的矛盾，是我國環(huán)境保護工作面臨的巨大挑戰(zhàn)。國家“十二五”規(guī)劃綱要正式提出“實施主體功能區(qū)戰(zhàn)略”，根據(jù)資源環(huán)境承載能力、現(xiàn)有開發(fā)密度和發(fā)展?jié)摿?，將國土空間劃分為四類主體功能區(qū)，主體功能區(qū)建設(shè)已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略［1-2］?！笆濉奔敖窈笠欢螘r間內(nèi)，促進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展、實施主體功能區(qū)規(guī)劃將是我國的一項戰(zhàn)略方針［3］。根據(jù)規(guī)劃的戰(zhàn)略目標，到2020年基本形成主體功能區(qū)布局，可持續(xù)發(fā)展能力提升。其中，“可持續(xù)發(fā)展能力提升”的環(huán)境目標要求主要污染物排放總量減少，環(huán)境質(zhì)量明顯改善［4］。為了實現(xiàn)主體功能區(qū)環(huán)境保護目標，需要制定基于環(huán)境容量約束力的污染物控制目標。本研究擬以區(qū)域大氣污染物SO2，NOx為例，基于優(yōu)化開發(fā)區(qū)、重點開發(fā)區(qū)、限制開發(fā)區(qū)、禁止開發(fā)區(qū)的環(huán)境目標要求，研究SO2，NOx排放總量控制目標分配方法和方案。

污染物總量控制既是一種環(huán)境管理思想，也是一種環(huán)境管理手段［5］。環(huán)境管理界認為，總量控制是將某一個污染控制區(qū)域作為一個完整系統(tǒng)，在一定時間段內(nèi)，采取措施將這一區(qū)域內(nèi)的污染物排放總量控制在一定數(shù)量之內(nèi)，以滿足該區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量要求［6］。目前污染物總量控制制度已經(jīng)成為我國環(huán)境管理的一項常態(tài)制度。就大氣污染物總量管理而言，日本是第一個提出大氣排放總量控制方法的國家［7］。美國、德國繼日本之后相繼進行總量控制［8-9］。大氣方面研究比較多的是排污交易和總量分配問題。常見的排污權(quán)分配方法有免費分配、公開拍賣等［10］;對于總量分配問題，最簡單的方法是減排率一致方案［11］，還有基于 GDP的排放分配［12］方法，斯德哥爾摩環(huán)境研究所的GDR方法［13］，基于歷史排放趨勢確定減排義務(wù)的方法、基于減排成本的方法［14-15］，美國的“泡泡政策”方法［16］，歐盟各國 CO2總量分配的Triptych方法［17］，基于三大公平原則的分配方法［18-20］。技術(shù)層面，各學者進行了不同方法的研究，常用方法有層次分析法、基尼系數(shù)法、等比例分配方法、Delphi法［21］等，各方法都有其優(yōu)缺點?？紤]到本研究的特點，采用改進的等比例分配方法，計算過程較為簡單，而且考慮了地區(qū)公平問題。

1 研究范圍

以《主體功能區(qū)規(guī)劃》、《國家環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃》等為基礎(chǔ)，以2015年國家SO2，NOx總量控制目標為研究對象，在全國不同類型主體功能區(qū)規(guī)劃發(fā)展要求背景下，基于優(yōu)化開發(fā)區(qū)、重點開發(fā)區(qū)、限制開發(fā)區(qū)、禁止開發(fā)區(qū)的環(huán)境目標要求，提出各省SO2，NOx的總量控制目標方案。本研究的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)年為2010年，分配目標年為2015年，分配的要素為2015年全國SO2，NOx總量控制目標，分配的空間對象為中國大陸31個省、直轄市、自治區(qū)。

2 指標體系構(gòu)建

影響大氣污染物總量分配的因素主要有:1)大氣環(huán)境現(xiàn)狀:大氣污染物環(huán)境現(xiàn)狀是限制性要素，表示能容納的污染物的量及環(huán)境質(zhì)量目標，環(huán)境現(xiàn)狀越好，可容納的污染物的量越多，本研究用地級以上城市好于二級天數(shù)的比例和環(huán)境容量利用率(排放量/環(huán)境容量)2個指標表征。2)經(jīng)濟社會發(fā)展水平:經(jīng)濟社會因素是正向驅(qū)動要素，經(jīng)濟、人口活動的增加會導致污染物的產(chǎn)生量增加，本研究用人均GDP、單位GDP能耗來表征經(jīng)濟社會因素的影響。3)污染治理水平:污染治理水平是反向驅(qū)動要素，污染治理水平會提高污染治理效率，降低排放量，選擇工業(yè)大氣污染物(SO2，NOx)處理率表征污染治理水平。處理率越低，對大氣環(huán)境的負面影響就越大，應(yīng)該加大削減，減少總量分配。4)主體功能區(qū):主體功能區(qū)的影響主要通過不同功能區(qū)的環(huán)境保護目標及其面積來計算的主體功能區(qū)指數(shù)表示。四類主體功能區(qū)的環(huán)境目標見表1。

表1 主體功能區(qū)環(huán)境保護目標Tab.1 Environmental protection targets of principle function regions

不同的環(huán)境保護目標對環(huán)境質(zhì)量的要求不同，環(huán)境總量控制的力度也不同，重點開發(fā)區(qū)、優(yōu)化開發(fā)區(qū)、限制開發(fā)區(qū)、禁止開發(fā)區(qū)的控制力度越來越嚴。由此采用專家打分的方法確定不同類型功能區(qū)的權(quán)重;以各省對應(yīng)功能區(qū)類型面積占全省面積的比重作為指標值，計算主體功能區(qū)指數(shù)。

由此確定的主要大氣污染物總量分配影響指標體系及其削減規(guī)則見表2。

表2 分配指標體系及其削減規(guī)則Tab.2 Allocation index system and its reduction rules

3 分配方法

通過分析影響大氣污染物總量分配方案的因素，建立全國到省的污染物總量控制分配指標集。采用熵值法確定各指標的權(quán)重，根據(jù)改進的等比例分配方法計算各省主要污染物總量控制目標。熵值法是一種根據(jù)各項指標觀測值所提供的信息的大小即信息熵來確定指標權(quán)重的客觀賦權(quán)方法［22］;改進的等比例分配方法是在等比例分配(各地區(qū)在基準年污染物排放量的基礎(chǔ)上進行相同比例的削減)的基礎(chǔ)上改進，即依據(jù)公平原則，根據(jù)地區(qū)之間的經(jīng)濟、環(huán)境質(zhì)量、污染物處理水平等差異對削減比例進行適當調(diào)整，計算方法如下［22］。

假定參與分配的n個不同地區(qū)在基準年的污染物排放總量為Q(地區(qū)i的排放量為Qi)，各地區(qū)相對于Q的總削減率目標為C，計算地區(qū)i的污染物削減量和削減比例。假設(shè)各地區(qū)的削減比例為xi，如果是等比例削減，則xi=C;基于公平的削減，則各地區(qū)的目標削減率為平均削減率經(jīng)過調(diào)整后的值:

αi的值根據(jù)前面提到的經(jīng)濟、環(huán)境質(zhì)量等影響指標的數(shù)值大小和權(quán)重確定。計算公式為:

各地區(qū)削減量ΔQi為:

4 實證研究

4.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究數(shù)據(jù)(表3)主要來自相關(guān)年份的《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國環(huán)境統(tǒng)計年報》、《中國環(huán)境質(zhì)量報告》和國家主體功能區(qū)規(guī)劃。

表3 大氣污染物總量削減分配指標Tab.3 Index values of air pollutant total amount allocation

根據(jù)收集到的指標，將數(shù)據(jù)構(gòu)成的原始矩陣進行標準化，根據(jù)熵權(quán)法公式計算出各評價指標的熵和熵權(quán)(表4)。

表4 熵值法計算結(jié)果Tab.4 The results of information entropy

4.2 分配結(jié)果

根據(jù)國家環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃總量控制目標，2015年全國二氧化硫、氮氧化物排放總量分別控制在2 057.8萬和 2 012.8 萬 t，比 2010 年的 2 542.2 萬和2 264.8萬 t分別下降8.9%和11.1%。2015 年，國家計劃預留19.0萬t用于二氧化硫排污權(quán)有償分配和交易試點工作，實際分配給各地區(qū)2 067.4萬t，其中新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團9.5萬t，不考慮這兩項。計劃分配給31個省份的SO2為2 057.8萬t，削減率為8.87%。國家預留24.6萬t的氮氧化物用于排污權(quán)有償分配和交易試點工作，8.8萬t用于新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團，31個省份實際分配2 012.8萬t。由此用改進的等比例污染物削減總量分配法計算“十二五”期間的總量削減分配(表5)。

以上結(jié)果表明，在國家確定削減目標的情況下，基于公平性的原則，各省(區(qū)、市)削減量和削減比例都存在明顯差異。相比2010年，2015年SO2削減量最大的是內(nèi)蒙古，削減17.25萬t;其次是山東和山西，各削減15.60萬和 14.89萬 t。削減比例最大的是新疆，達16.77%;青海和寧夏削減比例也較高，分別為15.67%和13.55%。內(nèi)蒙古、山東、山西SO2環(huán)境容量利用率較高，工業(yè)SO2去除率較低，所以SO2削減量較大;新疆、青海和寧夏單位GDP能耗高，空氣質(zhì)量達標率較低，工業(yè)SO2去除率很低，SO2可削減的空間大，削減比例較高。西藏和海南削減量較低，分別為0.05萬和0.12萬t，因為其污染物排放量少，SO2環(huán)境容量利用率低;江西和海南削減率較低，分別為3.48%和3.97%，因為其單位GDP能耗低，空氣質(zhì)量較好，可削減的空間不大。

相比2010年，2015年NOx削減量最大的省份是河北，削減量為20.61萬 t;其次是山東和內(nèi)蒙古，各為20.57萬和20.45萬 t。削減比例最大的是寧夏，為18.32%;其 次 是 新 疆 和 北 京，分 別 為 18.10% 和17.44%。河北、山東和內(nèi)蒙古NOx排放量較高，環(huán)境容量利用率很大，所以其削減量較大;新疆能耗較高、空氣質(zhì)量差，河北NOx環(huán)境容量利用率大、工業(yè)NOx去除率低，北京空氣質(zhì)量差，所以NOx削減比例高。西藏和海南削減量較少，分別為0.35萬和0.55萬t;江西和廣西削減比例低，分別為4.75%和6.47%。前者削減量少，主要是因為其排放量少、環(huán)境容量利用率低、空氣質(zhì)量相對較好;后者削減率較低，主要是由于其空氣質(zhì)量相對其他省份較好，而且工業(yè)NOx去除率相對不是太低。

表5 2015年大氣污染物總量目標分配結(jié)果Tab.5 Results of air pollutant total amount allocation in 2015

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論

通過考慮不同地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展水平、大氣環(huán)境現(xiàn)狀、污染治理水平、主體功能區(qū)環(huán)境保護目標等制約因素，采用改進的等比例分配方法，在考慮了主體功能區(qū)環(huán)境目標約束的情況下，進行了“十二五”國家大氣污染總量控制目標到各省(區(qū)、市)的地區(qū)分配。

1)SO2和NOx削減量大的省份較為一致，主要集中在華北平原及其周圍地區(qū)，這些地區(qū)污染物排放量大，空氣質(zhì)量相當較差。

2)SO2和NOx削減比例較大的地區(qū)主要集中在西部地區(qū)和北京天津2個直轄市，這些地區(qū)要么單位GDP能耗高、工業(yè)污染物去除率低，要么空氣質(zhì)量差。

3)削減量相對較小的地區(qū)主要集中在西南和南部省份;削減比例較小的地區(qū)主要集中在中南部和南部的省份。這些地區(qū)污染物排放量相對較少，空氣質(zhì)量相對其他省市較好。

5.2 討論

本研究采取的方法與國家“十二五”環(huán)保規(guī)劃大氣污染物總量分配方法不同。通過對比發(fā)現(xiàn)，2種方法的結(jié)果存在相同與差異之處:2種算法污染物減排量大的地區(qū)都位于華北平原及其周邊地區(qū)，但是減排量小的地區(qū)前者主要是集中于西南和南部的海南等空氣質(zhì)量相對較好的地區(qū)，后者主要集中于包括新疆、青海、西藏、寧夏等在內(nèi)的西南和西北等經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)。對比各省份2015年污染物控制量(允許排放量)，2種方法存在0.03%(湖北省)～29.12%(海南省)的偏差。

隨著中國大氣污染由煤煙型污染向復合型污染轉(zhuǎn)變，大氣治理問題越來越嚴峻，各省份的污染物總量控制方案制定也越來越復雜。總體而言，要考慮不同省份的經(jīng)濟發(fā)展水平、污染物排放量、空氣質(zhì)量、治理水平、規(guī)劃發(fā)展目標等因素，否則可能起不到不同地區(qū)協(xié)同控制的作用，還可能打擊部分地區(qū)減排的積極性。

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