通訊作者：王占朝(1974—)，男，河北人，副研究員，主要研究方向?yàn)閼?zhàn)略環(huán)境影響評(píng)價(jià)，E-mail：wangzc@acee.org.cn

甘青新地區(qū)大氣環(huán)境未來風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)及應(yīng)對(duì)

任景明1，李天威1，李彥武2，王占朝1，李小敏2

(1.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心， 北京100012； 2.中國環(huán)境科學(xué)研究院， 北京100012)

摘要：未來5～10年，甘青新地區(qū)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)依然以煤炭為主，大氣環(huán)境將面臨三大風(fēng)險(xiǎn)：一是SO2和NOx污染風(fēng)險(xiǎn)加?。欢枪I(yè)園區(qū)布局引發(fā)的大氣污染風(fēng)險(xiǎn)加??；三是復(fù)合型大氣污染的風(fēng)險(xiǎn)加劇。蘭州市和烏魯木齊市-昌吉市-五家渠地區(qū)產(chǎn)業(yè)布局主要是煤電煤化工、石油化工、氯堿化工、有色金屬冶煉等重污染行業(yè)，加速城市大氣污染從煤煙型轉(zhuǎn)向復(fù)合型轉(zhuǎn)變。為確保甘青新地區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量，必須以利用環(huán)境容量為導(dǎo)向，優(yōu)化空間布局，以提高環(huán)境績效為約束，深化節(jié)能減排，以促進(jìn)優(yōu)化發(fā)展為原則，科學(xué)合理布局煤電產(chǎn)業(yè)。

關(guān)鍵詞：甘青新地區(qū)；大氣；環(huán)境；風(fēng)險(xiǎn)

作者簡(jiǎn)介：任景明(1961—)，男，安徽人，研究員，博士，致力于從戰(zhàn)略層面提升我國環(huán)境保護(hù)政策有效性研究，E-mail：renjm@acee.org.cn

中圖分類號(hào)：X823

DOI: 10.14068/j.ceia.2015.04.008

近10年來，甘青新地區(qū)主要城市空氣質(zhì)量逐年改善，但煙煤型大氣污染特征仍較明顯。10年間甘青新各城市SO2年均濃度變化基本呈下降趨勢(shì)，NO2濃度超標(biāo)局限在烏魯木齊、金昌、蘭州等城市。首要污染物是可吸入顆粒物PM10。2010年西北三省區(qū)38個(gè)主要城市中有15個(gè)城市PM10年均濃度超過空氣質(zhì)量舊標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)相關(guān)環(huán)境狀況公報(bào)、統(tǒng)計(jì)年鑒及本文研究預(yù)測(cè)結(jié)果，隨著甘青新重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，未來大氣環(huán)境將面臨三大風(fēng)險(xiǎn)。

1二氧化硫和氮氧化物污染風(fēng)險(xiǎn)加劇

未來5～10年，甘青新地區(qū)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)依然以煤炭為主，預(yù)計(jì)2015年能源消耗總量將比2010年增長41%，甘肅省新增SO2排放量26.4萬t、NOx排放量33.7萬t、煙塵排放量14.4萬t；青海省新增SO2排放量4.4萬t、NOx排放量5.9萬t、煙塵排放量3.5萬t；新疆自治區(qū)新增SO2排放量38.2萬t、NOx排放量59.4萬t、煙塵排放量18.7萬t。至2020年，基于2010年現(xiàn)狀，甘肅省將新增SO2排放量32.7萬t、NOx排放量41.1萬t、煙塵排放量18.4萬t；青海省將新增SO2排放量9.4萬t、NOx排放量13.6萬t、煙塵排放量6.6萬t；新疆自治區(qū)將新增SO2排放量49.1萬t、NOx排放量75.9萬t、煙塵排放量24.2萬t。

空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)結(jié)果表明，2015年NO2年均濃度總體上呈大面積片狀增加，局部點(diǎn)狀減小態(tài)勢(shì)。SO2年均濃度凈增加地區(qū)分布在天山北坡中部、西部和隴東地區(qū)，凈增加量達(dá)到10～20 μg/m3。NO2年均濃度凈增加地區(qū)主要分布在天山北坡經(jīng)濟(jì)帶、河西走廊地帶、隴東，其中伊犁凈增量40 μg/m3以上，武威增量超過10 μg/m3以上，與平慶交界地帶凈增量40 μg/m3以上。

在城市尺度上，未來10年，烏魯木齊、蘭州、金昌SO2環(huán)境空氣質(zhì)量將有一定程度改善，其他城市也將有所降低，超標(biāo)城市局限在烏魯木齊、昌吉和伊犁。預(yù)計(jì)2015年SO2濃度超標(biāo)城市有昌吉和烏魯木齊，超標(biāo)3.3%、7%，2020年SO2濃度超標(biāo)城市有昌吉、伊犁和烏魯木齊，分別超標(biāo)13.7%、11%和9.3%。

目前SO2污染相對(duì)較輕的昌吉、石河子、伊寧、酒泉和慶陽地區(qū)在2015、2020年火電裝機(jī)容量將達(dá)到4 000萬～7 000萬kW，導(dǎo)致SO2年均濃度大幅升高，其中昌吉、伊寧未來將出現(xiàn)超標(biāo)，石河子、酒泉和慶陽SO2年均濃度均接近飽和，占標(biāo)率升至約90%。

2015年NO2濃度預(yù)測(cè)超標(biāo)城市有蘭州、平?jīng)?、昌吉、哈密、伊犁、石河子和烏魯木齊，蘭州市NO2超標(biāo)17.9%，其他城市超標(biāo)30%以上。2020年NO2預(yù)測(cè)超標(biāo)城市包括蘭州、平?jīng)?、昌吉、哈密、伊犁、石河子和烏魯木齊，其中，蘭州市超標(biāo)18.3%，其他城市超標(biāo)53%～96%、NO2超標(biāo)污染加劇。

高耗能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛是導(dǎo)致區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量下降的重要原因?！笆濉睍r(shí)期甘青新地區(qū)規(guī)劃電解鋁產(chǎn)能的總耗電量約1 374億kW·h，在考慮利用風(fēng)電、太陽能的情況下，仍需約2 500萬kW火電裝機(jī)。按火電行業(yè)“十二五”時(shí)期先進(jìn)排放績效水平測(cè)算，電解鋁產(chǎn)業(yè)的火電需求將使新增SO2、NOx排放量分別達(dá)到28.8萬t、26.3萬t。2015年區(qū)域SO2年均濃度出現(xiàn)三大凈增區(qū)、NOx高濃度區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大。

2工業(yè)園區(qū)布局引發(fā)的大氣污染風(fēng)險(xiǎn)加劇

目前，西北三省(區(qū))空間布局型的大氣污染風(fēng)險(xiǎn)與人群健康風(fēng)險(xiǎn)主要來自于工業(yè)化、城市化發(fā)展與國土空間利用上的矛盾與沖突。

一是重化工業(yè)園沿城市郊區(qū)蔓延、與城市交織狀布局，呈現(xiàn)工業(yè)園區(qū)“圍城”態(tài)勢(shì)。烏魯木齊市、昌吉市、五家渠市同處天山北麓、準(zhǔn)噶爾盆地南緣，地域相連，烏魯木齊-昌吉地區(qū)東南西三面環(huán)山，北面為沖積平原，呈現(xiàn)喇叭形狀，烏魯木齊市位于“喇叭”的最底部，五家渠市則位于“喇叭”的開口處。冬季靜風(fēng)頻率高達(dá)30%以上, 最高達(dá)38%～39%；冬季接地逆溫出現(xiàn)頻率32%，低空逆溫出現(xiàn)頻率高達(dá)97%，接地逆溫、低空逆溫強(qiáng)度均超過0.01℃/m。冬季逆溫層厚，不利于空氣的水平、垂直運(yùn)動(dòng)，大氣污染物不易擴(kuò)散、稀釋，環(huán)境容量和自凈能力十分有限。該地區(qū)現(xiàn)布局10個(gè)國家級(jí)、省級(jí)工業(yè)園區(qū)，其中8個(gè)園區(qū)發(fā)展煤電煤化工、石油化工、氯堿化工、有色金屬冶煉等重污染行業(yè)，大型工業(yè)園區(qū)基本毗鄰烏魯木齊市布局，如圖1所示。這些主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的特征污染物具有有毒有害的特性，對(duì)人群健康產(chǎn)生長期累積性影響。按目前工業(yè)園區(qū)布局和主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位，區(qū)域大氣污染將從煤煙型轉(zhuǎn)向復(fù)合型，人群健康風(fēng)險(xiǎn)加劇。

圖1　烏魯木齊-昌吉工業(yè)園區(qū)與城市關(guān)系 Fig.1　Distribution of Urumqi-Jichang industrial zone and the city

西寧市處青藏高原河湟谷地南北兩山對(duì)峙之間，地勢(shì)西北高、東南低，東西狹長。四面環(huán)山的地形導(dǎo)致西寧容易出現(xiàn)輻射逆溫與地形逆溫，出現(xiàn)頻率高達(dá)85%，逆溫層最厚可達(dá)約200 m，污染物垂向和橫向擴(kuò)散能力極為有限。目前，西寧市共有7個(gè)工業(yè)園區(qū)，其中3個(gè)毗鄰市區(qū)，污染物極易在山谷隧道效應(yīng)下輸送至西寧市，兩者相對(duì)位置關(guān)系如圖2所示。

圖2　西寧市工業(yè)園區(qū)與城市相對(duì)位置關(guān)系 Fig.2　Relative position of Xining industrial zone and the city

二是工業(yè)園區(qū)與城市交錯(cuò)布局。奎屯(含農(nóng)七師及天北新區(qū))、獨(dú)山子與烏蘇三地位于天山北坡經(jīng)濟(jì)帶西段，區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯，被譽(yù)為新疆經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“金三角”，在天山北坡經(jīng)濟(jì)帶總體規(guī)劃中定位為區(qū)域中心城市。行政管轄使“金三角”地區(qū)的經(jīng)濟(jì)版圖割裂，缺乏協(xié)調(diào)一致的發(fā)展規(guī)劃。在半徑不到20 km的范圍內(nèi)，布局總面積147 km2的奎屯-獨(dú)山子經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、獨(dú)山子石化工業(yè)園、烏蘇化工園三個(gè)國家級(jí)石化工業(yè)園區(qū)，呈現(xiàn)化工園區(qū)與城市建成區(qū)交錯(cuò)布局的狀況，如圖3所示。

圖3　奎屯-獨(dú)山子-烏蘇地區(qū)工業(yè)園區(qū)分布 Fig.3　Distribution of Kuitun-Dushanzi-Wusu industrial zone

大規(guī)模發(fā)展石化園區(qū)與“金三角”區(qū)域中心城市的發(fā)展定位存在沖突。石化產(chǎn)業(yè)的VOCs以及光氣、氯氣、硝基苯、苯胺等有毒有害氣體排放對(duì)人群健康影響突出，并可能影響人口集聚和城市發(fā)展。該地區(qū)亟待對(duì)石化產(chǎn)業(yè)布局進(jìn)行統(tǒng)一整合，合理布局，避免與城市化發(fā)展及人群健康產(chǎn)生沖突[1]。

三是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)將大量重化產(chǎn)業(yè)密集布局于石河子、五家渠市等重點(diǎn)地區(qū)。“十二五”期間，石河子市將工業(yè)園區(qū)由目前的65 km2擴(kuò)大至120 km2，占轄區(qū)面積1/4以上，重點(diǎn)發(fā)展紡織、氯堿化工、煤化工、電解鋁、多晶硅等產(chǎn)業(yè)。按照工業(yè)發(fā)展規(guī)模測(cè)算，SO2、NOx排放量可分別達(dá)15.4萬t和14.5萬t，超過城市大氣環(huán)境承載力。五家渠市面臨類似局面，“十二五”期間在740 km2轄區(qū)范圍內(nèi)布局76.3 km2的工業(yè)園區(qū)，重點(diǎn)發(fā)展火電、煤化工、電解鋁等重化產(chǎn)業(yè)。新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)的稅收政策在一定程度上加大該地城市化和工業(yè)化協(xié)調(diào)發(fā)展難度，要在建制市轄區(qū)范圍內(nèi)收稅的限制和增加財(cái)政稅收的利益驅(qū)動(dòng)下，大量重化產(chǎn)業(yè)將密集布局于有限的建制市轄區(qū)范圍；建制市轄區(qū)是集聚人口、實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化的主要載體，重化產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目大批密集布局不僅嚴(yán)重影響城市大氣環(huán)境質(zhì)量，還將對(duì)人群健康帶來較大風(fēng)險(xiǎn)。

3復(fù)合型大氣污染風(fēng)險(xiǎn)加劇

根據(jù)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)和模式模擬預(yù)測(cè)，甘青新重點(diǎn)地區(qū)的臭氧濃度在環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以下，但2015年、2020年大規(guī)模發(fā)展重化工、煤電、水泥等產(chǎn)業(yè)后，將導(dǎo)致NOx和VOCs排放量激增，再加上城市化機(jī)動(dòng)車增加帶來的NOx和VOCs排放增加，可能導(dǎo)致該地區(qū)光化學(xué)污染風(fēng)險(xiǎn)加劇。

石化產(chǎn)業(yè)大氣污染是蘭州市面臨的突出環(huán)境問題。蘭州市工業(yè)結(jié)構(gòu)以能源、石油化工、有色冶金等原材料工業(yè)為主，重工業(yè)占比近80%。蘭州市區(qū)現(xiàn)狀環(huán)境空氣污染較重。其中，石化行業(yè)排放的大量VOCs有機(jī)物將導(dǎo)致臭氧、細(xì)顆粒物濃度增加，使得城市產(chǎn)生灰霾等復(fù)合型大氣污染幾率增加[2]。

蘭州市大氣飄塵中含有美國環(huán)保局列出優(yōu)先控制的全部16種多環(huán)芳烴。采暖期TSP中，PAHs總濃度和BaP濃度最大值分別可達(dá)994.17、54.54 ng/m3；四季TSP中，PAHs平均濃度分別為41.86、15.01、49.29、507.92 ng/m3，BaP季節(jié)平均濃度分別為2.34、1.09、3.37、30.04 ng/m3，超過新環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中1 ng/m3(年均值)限值，城市人群健康受到極大威脅。

烏魯木齊市-昌吉市-五家渠地區(qū)主要發(fā)展煤電煤化工、石油化工、氯堿化工、有色金屬冶煉等重污染行業(yè)，其特征污染物將對(duì)人群健康產(chǎn)生長期累積性影響?？?獨(dú)山子-烏蘇工業(yè)園區(qū)大規(guī)模發(fā)展石化園區(qū)，石化產(chǎn)業(yè)的VOCs及光氣、氯氣、硝基苯、苯胺等有毒有害氣體對(duì)人群健康影響突出，并可能影響人口集聚和城市發(fā)展。按目前的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位，區(qū)域大氣污染將從煤煙型轉(zhuǎn)向復(fù)合型，人群健康風(fēng)險(xiǎn)加劇。

4應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)對(duì)策建議

甘青新地區(qū)必須大力削減現(xiàn)有大氣污染物排放量，嚴(yán)格控制排放新增量，促進(jìn)排放績效持續(xù)提高，使現(xiàn)有污染較重的城市實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量顯著改善，為西部地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)騰飛創(chuàng)造良好的空氣環(huán)境。

一是要以利用環(huán)境容量為導(dǎo)向，優(yōu)化空間布局，拓展?jié)撛谌萘?。重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)布局應(yīng)向具有剩余環(huán)境容量的區(qū)域發(fā)展和落地，現(xiàn)有大氣污染城市除了加強(qiáng)大氣污染治理，淘汰落后產(chǎn)能外，可以將轄區(qū)內(nèi)的某些產(chǎn)能向省區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)移，充分利用西北三省區(qū)豐富的國土資源和廣闊的土地利用空間，科學(xué)合理地拓展?jié)撛诖髿猸h(huán)境容量，新建工業(yè)園區(qū)應(yīng)遠(yuǎn)離原有城市區(qū)域，在工業(yè)園區(qū)與城市之間設(shè)置有效的緩沖區(qū)[3]。

二是要以提高環(huán)境績效為約束，深化節(jié)能減排，有節(jié)制地發(fā)展高耗能產(chǎn)業(yè)。要改變經(jīng)濟(jì)增長方式，由“三高一低”粗放型向“兩低一高”集約型轉(zhuǎn)變，大力降低單位GDP化石能源的消耗[4]。限制或淘汰高污染、高排放產(chǎn)業(yè)，全方位控制大氣污染源，減少大氣污染物排放，努力減緩大氣污染物排放總量增長的速度，力爭(zhēng)“增產(chǎn)減污”。

三是要以促進(jìn)優(yōu)化發(fā)展為原則，發(fā)揮空間優(yōu)勢(shì)，科學(xué)合理布局煤電產(chǎn)業(yè)。西北三省區(qū)“十二五”規(guī)劃中火電呈現(xiàn)規(guī)模相對(duì)較大、布局相對(duì)集中的發(fā)展態(tài)勢(shì)。甘青新地區(qū)煤炭資源豐富，煤電產(chǎn)業(yè)擔(dān)當(dāng)著國家西電東送的戰(zhàn)略使命。集中布置火電，能有效降低電網(wǎng)的投入，但過度集中的火電布局會(huì)造成區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量的明顯下降。甘青新地區(qū)必須堅(jiān)持優(yōu)化發(fā)展煤電的方針，在推進(jìn)建設(shè)大型煤電基地，進(jìn)行煤電一體化開發(fā)時(shí)充分發(fā)揮西北地區(qū)的空間優(yōu)勢(shì)，合理分散布局大型煤電基地，避免煤電布局過度集中。

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Prediction of Atmospheric Environmental Risks in

Gansu-Qinghai-Xinjiang Regions and Solutions

REN Jing-ming1, LI Tian-wei1, LI Yan-wu2, WANG Zhan-chao1, LI Xiao-min2

(1. Appraisal Center for Environment and Engineering, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100012, China；

2.Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China)

Abstract:In the next five to ten years, Gansu-Qinghai-Xinjiang energy consumption will still be dominated by coal. The atmospheric environment there will face three major risks: first, the increasing amount of SO2 and NOx; second, pollution caused by more industrial parks; third, the risk of mixed air pollution. Industries in Lanzhou-Urumqi-Changji-Wujiaqu regions are mainly coal chemical, petrochemical, chlor-alkali chemicals, non-ferrous metal smelting and other heavy polluting industries, making the pollution type increasingly dominated by mixed pollutants rather than the coal. To ensure the good air quality in the Gansu-Qinghai-Xinjiagn regions, we must optimize the spatial distribution on the basis of environmental carrying capacity, deepen energy conservation and emission reduction by evaluating environmental performances, and scientifically design the coal power industry layout.

Key words: Gansu-Qinghai-Xinjiang area; atmosphere; environment; risk