中国污染物排放峰值的分析与预测

    发达国家经验表明,在经济发展初期,随着人均收入水平的提高,环境污染程度逐渐加剧。而当经济发展到一定水平并越过某一阶段后,环境污染减缓,环境质量逐渐改善。这种经济发展与环境质量间的“倒U型”轨迹即环境库兹涅茨曲线。一般来说,进入工业化后期或后工业经济时期,一个国家或地区的主要大气和水污染物排放与收入水平都会呈现出这种规律性的关系。

    随着中国环境污染治理政策强势推进,经济增长逐渐进入高速向中高速转换的新常态,主要污染物排放也日益呈现出一些新的特征和趋势。环境保护部环境与经济政策研究中心课题组基于环境库兹涅茨曲线这一理论工具,立足中国经济发展地区性差别、城镇化与工业化进程的实际,依据环境统计数据和国际经验事实判断中国是否到达环境库兹涅茨曲线的拐点,是否具备跨越拐点的现实经济条件,分析中国经济增长与环境质量的当前形势和共赢机会。

    中国经济增长与环境污染趋势

    经济增长速度放缓和实际工业增加值增量占GDP增量比重的下降趋势为实现环境质量好转提供了有利条件。如果“十三五”时期年均经济增长速度为6.5%,经济增长带来增量的环境压力将与“十二五”时期相当或略低一些。

    大气环境主要污染物中的二氧化硫、烟粉尘和氮氧化物排放仍以工业源为主,但是氮氧化物排放的机动车源比重逐渐上升,从2011年的26.5%上升到2014年的30.2%。水环境主要污染物化学需氧量和氨氮排放的生活源比重逐渐上升,2014年分别达到73.5%和85.6%。

    主要污染物排放总体呈现由东部向中西部地区转移的趋势。以二氧化硫和化学需氧量排放为例,1998年~2013年,中西部地区占全国的比重分别上升了5.3和5.2个百分点。主要污染物和能源消费与经济增长的脱钩趋势在2007年后开始加快,但是污染物排放总体仍处高位。

    基于统计数据的中国环境库兹涅茨曲线判断

    基于数据可得性的考虑,课题组主要对二氧化硫、烟粉尘、氮氧化物、化学需氧量和氨氮五大类污染物通过回归的方法进行环境库兹涅茨曲线的拟合。其他污染物如挥发性有机物(VOCs)、可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)、总氮、总磷、石油类和挥发酚污染物主要根据现有的研究和数据进行定性的判断,同时补充污染物排放机动车源和农业源的分析。主要结论如下:

    一、主要传统大气污染物和水污染物均在2013年前相继进入峰值。拟合结果表明,人均二氧化硫、氮氧化物、化学需氧量和氨氮排放分别在2011年、2010年、2012年和2009年达到峰值。而烟粉尘和PM10排放峰值的到达时间相对较早。人均烟粉尘排放拟合结果表明,其自1998年以来一直随着经济发展的波动呈现下降趋势。中国环保重点城市的PM10浓度监测数据表明,其自20世纪90年代以来呈现下降趋势。农用化肥施用量和农药使用量的增长趋势自2007年以来大幅放缓,两者在2014年和2013年的增长率仅有0.23%和1.42%,已经到达或临近峰值,这也为传统水污染物到达峰值提供了事实来源的佐证。

    二、挥发性有机物、细颗粒物及其它污染物排放仍处于上升阶段。以挥发性有机物、细颗粒物为代表的新型大气污染物和以总磷、石油类为代表的水污染物排放仍处于上升阶段。根据卢亚灵等和刘昌新等的预测和估算,2015年~2020年,挥发性有机物仍会呈现上升趋势。在严格控制的情形下,其峰值有望在“十三五”期间到达。PM2.5的下降很大程度上依赖于其他污染物如SO2、NOX和VOCs等形成二次PM2.5的前体物的下降。这些污染物峰值的到达,也就意味着PM2.5临近或到达峰值。根据张楚莹等的研究,2015年~2020年PM2.5排放仍会呈现缓慢上升趋势。严格控制情形下,峰值有望在2020年前到达。相关研究也表明,来自机动车源的CO、HC、NOX、各种粒径颗粒物排放在综合考虑能源结构和标准提高的情形下,增长趋势将大幅放缓。同时,工业源的削减也将逐渐抵消其对大气环境质量的影响。在水污染物中,人均总磷和石油类水污染物排放呈现出随着人均GDP增长而上升的趋势,而人均总氮和挥发酚排放则呈现下降的趋势。

    三、环境库兹涅茨曲线拐点的跨越呈现地区性的梯度差异,环境形势整体处于不均衡发展阶段。一些地区环境质量逐渐改善,一些地区则处于环境质量恶化阶段。总体来看,大部分东部省份已经越过环境库兹涅茨曲线的拐点,多数中部省份处于环境库兹涅茨曲线的峰值阶段,而西部省份大都位于环境库兹涅茨曲线拐点的左端,处于经济增长与环境质量恶化的矛盾阶段。

    四、当前正处于主要污染物排放的高峰平台期,离环境质量转好仍有一段距离。将各类污染物叠加考虑,如果环境政策措施实施得力,传统污染物下降趋势加快,新型污染物的增长趋势大幅放缓,主要污染物叠加峰值有望在“十三五”中期到达。这样从“十二五”中前期到“十三五”中期是主要污染物排放叠加的高峰平台期,处于传统和新型污染物此消彼长的相持阶段。同时,东部省份虽已经越过拐点,但大都离峰值较近,还未进入污染物排放快速下降通道。随着中西部地区省份逐渐接近峰值,从现在到“十三五”中期依然是中国环境质量恶化的最高阶段,离环境质量转好仍有一段距离。

    基于国际经验事实的中国环境库兹涅茨曲线判断

    课题组进一步基于污染物排放驱动因素框架,总结美国、日本和韩国环境库兹涅茨曲线拐点的基本特征,参照这些国际经验判断中国当前是否具备到达污染物排放拐点的经济特征。基于数据的可得性,主要以美国、日本和韩国二氧化硫和氮氧化物排放趋势为依据进行拐点特征的经验总结。基本结论如下:

    一是主要污染物排放会持续大约10年左右的高峰平台期。一方面,某一污染物可能会经过一段时间的峰值期才呈现快速下降趋势。二氧化硫排放的峰值期,美国是3年,韩国是6年。氮氧化物的峰值期,美国是9年,韩国是两年。另一方面,不同污染物峰值次序出现导致污染物叠加峰值持续较长时间。以二氧化硫和氮氧化物排放为例,通常二氧化硫的拐点到达时间较早,氮氧化物的拐点到达时间较晚。两者间隔时间分别是美国8年、日本4年、韩国12年。

    二是污染物排放、环境质量改善和能源消费峰值三者的拐点一般先后次序到达。根据发达国家经验,污染物排放峰值最先出现,随后环境质量开始好转,最后才达到能源峰值。对于能源消费拐点,美国、日本分别在2007年、2004年达到顶峰,分别相对于二氧化硫排放拐点滞后34年、37年。韩国尚未到达峰值,已经滞后于二氧化硫排放拐点24年。以污染物排放总量减少30%和40%分别作为环境质量转好的拐点来判断,美国和韩国二氧化硫排放减少30%分别用了14年和8年。而氮氧化物排放减少30%,美国和韩国分别用了26年和8年。

    三是拐点发生时,经济一般呈现出驱动污染物减量化排放的特征。根据国际经验,拐点发生时通常具有以下经济特征:(1)处于经济增长速度由快转慢的过渡期。以二氧化硫拐点为例,美国、日本和韩国拐点前10年的年均增长率分别为5.2%、9.8%和10%,拐点后10年的年均增长率分别为2.3%、5.6%和6.3%。(2)污染物排放峰值通常发生在工业增加值比重峰值之后。在二氧化硫排放拐点处,美、日、韩的工业增加值占GDP比重分别为25.6%、42.4%和38.2%。(3)城镇化进程进入缓慢阶段。二氧化硫排放拐点处,美国、日本和韩国的城镇化率分别为73.6%、67.9%、75.8%。(4)化石能源比重呈现快速下降趋势。在二氧化硫和氮氧化物排放拐点处,美国、日本和韩国的化石能源比重均处在90%~95%之间。拐点之后,化石能源比重的下降趋势加快。(5)通常伴随着标志性环境政策的出台。如1970年美国的《空气清洁法案》、1968年日本的《大气污染防止法》、1990年韩国的《环境政策基本法》。

    四是中国基本具备了环境库兹涅茨曲线拐点发生的经济特征。通过将中国当前的经济特征与国际经验进行比较,可以发现除了城镇化水平之外,其他经济特征中国均已呈现(见表1)。城镇化水平的滞后可能会导致中国环境库兹涅茨曲线拐点的扁平化和波动性。

    综合结论

    基于统计数据和国际经验比较分析结论,分别从污染物层面、整体层面和地区层面对中国环境库兹涅茨曲线跨越进行综合判断如下。

    一、分污染物判断

    在大气污染物方面,根据数据拟合,人均二氧化硫排放在2011年达到峰值。随着工业增加值比重到达峰值,其主要来源的火电和钢铁行业产量增长趋缓和到达峰值,二氧化硫排放已经进入持续下降通道,且趋势愈加明显。数据拟合结果表明人均氮氧化物在2010年达到顶峰,但下降趋势缓慢。考虑到机动车源氮氧化物排放比重和排放量的上升趋势以及经济增长波动的影响,其很可能在“十三五”期间呈现短期的反复或表现出震荡式的缓慢下降趋势。烟粉尘和PM10的排放一直呈现明显的下降趋势,中西部地区逐渐进入快速下降通道。PM2.5和挥发性有机物目前仍然呈现缓慢上升趋势,尚未到达拐点。考虑到这些污染物正逐步纳入环境监管目标,治理力度不断增强,这些污染物可能在“十三五”时期进入峰值平台期。

    在水污染排放物方面,统计数据拟合结果显示,人均化学需氧量和氨氮排放的峰值分别于2012年和2009年到达,但是总氮、总磷、石油类和挥发酚这4类污染物的排放并未呈现出与经济发展的“倒U”关系,其中总磷、石油类污染物的排放呈现出上升趋势。考虑到城镇化过程中城镇生活污染排放比重的上升以及农业源的污染物排放逐渐到达峰值,这些污染物可能在“十三五”期间进入峰值平台期。

    二、整体判断

    综合判断,大气和水污染物中传统污染物的峰值已经到达,约在“十二五”的中前期,但是下降趋势总体依然缓慢。VOC、PM2.5等污染物排放的峰值平台期可能将陆续在“十三五”时期到达。当前正处于新型污染物和传统污染物叠加的高峰平台期,且这一特征将一直持续到“十三五”的中后期。在此期间主要具有如下特征:一是污染物排放的减量因素和增量因素并存,新旧污染物及其不同污染源的排放上升和下降趋势交织。且污染物减排受到来自于经济增长状况和环境政策严格型与持续性的不确定影响较大,可能导致环境污染的拐点呈现高位震荡的特征。二是从中国的实际情况来看,产业结构调整的污染减排效应初现,环境质量好转的权重逐渐增大。但是受城镇化进程滞后的影响,产业结构调整的污染物减排效应不会太大。污染物排放处于拐点峰值的时间可能相对较长,与环境质量全面改善还有较大的距离。

    三、分地区判断

    环境库兹涅茨曲线的跨越在中国各地区的时间点并不一致。总的来说,东部地区的传统污染物排放已经达到和越过峰值,但是目前环境质量的改善仍然比较缓慢,一些新型的污染物正在逐渐接近峰值。中部地区目前正处于环境库兹涅茨曲线的峰值阶段,环境质量处于最差的时期。随着城镇化进一步推进,一些新型污染物排放处于上升态势,面临传统污染物与新型污染物叠加的趋势,其处于顶峰的时间可能相对较长。西部地区总体仍然处于环境库兹涅茨曲线爬升阶段,工业化进程中的污染物排放仍是其未来环境压力的主要来源,其对峰值的攀爬将持续到“十三五”中后期。

    作者单位:环境保护部环境与经济政策研究中心

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