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美国治理臭氧污染重在做好两个协同

更新时间:2020-06-30 09:13 来源:中国环境报 作者: 万薇 阅读:440 网友评论0

近年来,臭氧问题凸显,已经成为影响全国夏季环境空气质量的重要因素。美国在上世纪50年代曾经历过严重的臭氧污染,1955年洛杉矶光化学烟雾暴发期间,臭氧浓度峰值高达0.65ppm左右。为了解决光化学污染问题,1959年加州制定了全美第一个环境空气质量标准,把臭氧浓度控制放在首位。在过去几十年中,美国在臭氧治理方面取得了积极进展,2019年臭氧日最大8小时平均浓度为0.064ppm(相当于125.6微克/立方米),与1980年水平相比下降了35%。在美国治理臭氧的经验中,最重要的就是两个协同:区域协同治理和前体污染物协同减排。

高架源输送影响大,缺乏协同使得臭氧难达标

氮氧化物(NOx)和挥发性有机污染物(VOCs)是生成臭氧的前体污染物,美国加州就把控制重点放在两个方面:一是减少机动车排放;二是将固定源管控重点放在VOCs减排上。这一策略在洛杉矶取得了很好的阶段性效果,也影响了美国初期的臭氧治理方向。问题也随之出现,1990年之前,美国环保局要求各州尽最大可能减少VOCs排放,但对NOx重视不足。同时,各州也处于各自单打独斗的属地管理模式。

初期策略对协同治理的忽视使得臭氧控制很快遇到了瓶颈。因为受到高架源排放NOx的输送影响,东部各州有众多臭氧超标的城市无法实现达标。评估结果显示,宾夕法尼亚州的臭氧超标65%是由区域传输造成的,而对于一些面积较小的州,受周边区域影响可高达85%-88%。所以,以大城市为核心进行属地管理、减少VOCs排放为主的管控思路在这些地区没有产生很好的效果。

建立区域协同机制,灵活选择达标措施

1990年,《清洁空气法案》的修订标志着美国在臭氧污染管控方面实现了从属地管理到区域协同控制的方向性转变。新修法案提出划定臭氧传输区域,并授权在臭氧污染严重的东北部11个州和华盛顿特区建立区域管理机构——臭氧传输委员会,协调制定区域减排策略并督促实施。

区域管理机构发挥了两方面的作用。第一,促成区域传输影响的共识,建立科学决策基础。区域机构牵头和资助开展研究,成立了专门的臭氧传输评估小组,利用空气质量模型结果来解决传输影响问题的认知争端,增强共识;识别有效的减排措施,优化区域策略组合。第二,在区域内制定和同步实施减排计划,包括提升燃油品质和加严车辆排放标准等,还针对可产生区域影响的固定源(电厂和重点工业排放源)进行总量控制。

在促成科学决策方面,评估小组指出,臭氧区域传输影响不仅存在于东部各州之间,东部处于中部各州的夏季下风向,需要位于上风向的高架源减少NOx排放才能有助于东部各州臭氧达标。这使得联邦政府制定了新政策NOx SIP Call计划(State Implementation Plan, SIP),让上风向各州修改实施计划。这一新政扩大了区域管控的范围,覆盖了美国东部臭氧不达标或者对其他州的臭氧不达标问题有显著影响的区域。

在制定和实施区域同步减排计划方面,NOx SIP Call计划要求受控各州自2003年,在每年的臭氧高污染时段(5 月-9月)削减 NOx 排放,并为每个州设定夏季排放总量上限。为了促成各州减排行动的开展,美国采取行政命令和市场机制结合的方式。一方面,国家层面对州执行计划的制定、实施和达标提出明确要求,对不能达到要求的州,美国环保局可以介入甚至强制执行联邦计划,冻结大排放项目的建设,中断高速公路建设款项,设计更加严格的准入机制等。另一方面,允许各州灵活开展达标措施组合,可以通过排污交易市场来选择成本最优、效果最好的减排方式,从而降低企业减排成本和州达标成本。

前体污染物协同减排,标准迭代更新

臭氧污染生成机制较为复杂,不同地区的特征各异,即使同一地区的不同时间点也不一样,会随着气象条件、污染排放和反应特征的变化而变化。由于这种复杂性,必须制定VOCs与NOx的协同减排策略,否则可能出现“按下葫芦浮起瓢”的情况,导致臭氧浓度不降反升。

北美对流层臭氧研究的评估报告认为,VOCs控制(或辅以NOx控制)对缓解城市区域的局地臭氧污染很有帮助,但区域臭氧污染控制必须减少高架源的NOx排放。

美国实施的臭氧控制措施众多,覆盖了移动源、工业点源与电厂等主要排放贡献源。其中,移动源控制包括油品和排放标准提升、针对重卡和非道路移动机械的清洁柴油机计划等,大幅减少了NOx与VOCs排放;针对工业行业的措施旨在减少VOCs排放,包括在有机化工行业应用最佳可得控制技术,对溶剂与涂料行业进行严格管控等;针对电力行业的主要控制策略均为区域性政策,也就是前文所述的臭氧传输委员会建立后实施的区域NOx减排项目和NOx SIP Call计划。此外,美国还在工业行业推广合理可用的控制技术,在酸雨计划项目中推行电厂减排,这些全国范围内实施的政策也可以减少NOx排放。

美国对前体污染物双管齐下的措施组合取得了很好的效果,特别是在上世纪90年代中期后,排放下降趋势显著。1997年-2004年,氮氧化物排放减少了25%,VOCs排放减少了21%,基本实现了协同控制与同步减排。相应地,在NOx SIP Call计划覆盖区域,电力行业排放量下降显著,臭氧浓度降低的幅度显著高于其他区域。

此后,这些区域协同减排的措施仍然延续,并为了顺应不断加严的臭氧浓度限值标准迭代更新。2005年,美国环保局发布了《清洁空气州际法规》,旨在对美国东部地区的电力行业NOx排放进行大幅度总量削减,要求对比基准年2003年,减少50%的NOx排放;2015年,又发布了《跨州空气污染法规》,进一步扩大管控范围至27个州,仍然主要针对电厂排放进行管控。

美国经验对我国臭氧治理的启示

基于美国臭氧污染治理的经验发现,其成功的关键要素在于两个协同——建立区域协同治理的机制和实施前体物协同减排的措施组合。

目前,我国也已经具备了相应的基础,重点区域协调机制和京津冀及周边地区大气环境管理局的设立为区域协同治理提供了基础,大气污染防治总理基金项目也为“2+26”城市积累了丰富的研究成果。

笔者建议,我国应进一步扩大和深化重点区域协调机制,基于区域臭氧污染生成和传输的科学评估来制定区域最优策略,并从区域整体的角度统筹政策实施,确保前体污染物NOx和VOCs长期同步下降。此外,发挥不同层级和不同手段的管控优势,将多种污染物根据其所属的源类别和特点分属地方和区域进行分级管控,在推行区域总量减排的同时也允许地方制定灵活的达标策略,利用市场机制降低治理成本。

作者单位:亚洲清洁空气中心

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