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以科技创新引领大气污染防治精准管理
发布时间：2016-06-28
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从5月下旬开始，北京有几天臭氧严重超标，成为首要大气污染物。如何应对这种新情况、新问题，在大气环境治理的不同阶段，如何推进科技创新，本报记者为此对贺克斌院士进行了专访。
对话人：中国工程院院士、清华大学环境学院院长贺克斌
采访人：本报记者李莹 实习生白杰
臭氧超标反映出大气污染治理哪些新问题？
■ 缩小PM2.5和臭氧两个指标与国家标准要求的差距是关键。
中国环境报：5月下旬开始，北京有几天臭氧严重超标，成为首要大气污染物，人们对臭氧的关注一时间甚至超过了PM2.5。如何认识臭氧污染问题？
贺克斌：臭氧是氮氧化物和挥发性有机物（VOCs）在光照的作用下发生化学反应的产物。对臭氧超标问题我们要有客观的认识。我国现行的臭氧标准已与美国标准相当。而美国PM2.5标准是12μg/m3，我国目前的PM2.5年日均值标准为35μg/m3，是世界卫生组织最低的一档的标准。因此，治理臭氧和PM2.5污染都是长期而艰巨的任务。
其实，很多城市较早就在讨论治理VOCs的问题，也确实开始采取一些措施治理。但是目前没有一个城市拥有像治理氮氧化物和二氧化硫那样的科研和技术储备，治理VOCs相对困难。VOCs种类广泛，排放来源包括汽车、各类工业排放、喷涂装修过程等。各种VOCs化学成分也不同。同时，VOCs并不像二氧化硫，大点源分布和排放占比高，只要控制住烟囱口就能减少总排放量。VOCs的点源有大有小，还有一些工业工程产生无组织的排放点。所以在科学测定、制定标准、技术措施、实施管控措施等方面，都存在一系列问题，治理难度相对较大。
“十二五”期间，氮氧化物首次被纳入约束性指标实施总量控制，氮氧化物的排放总量被控制住了，2012年出现下降的拐点。氮氧化物方面，其排放源相对集中，主要体现在燃煤和机动车排放。
目前，VOCs治理跟不上氮氧化物治理的步伐，严重滞后。二者减排比例失调以后会强化化学反应过程，引起臭氧浓度的升高。整体上来说，未来的治理方向是加大VOCs治理力度，使它在治霾和治臭氧上都显现出正向的效果。现在，特别是在重点城市、重点区域，需要尽快开展相关研究和治理工作。
中国环境报：臭氧成为首要污染物，那么，是不是就意味着PM2.5已经得到了有效的控制？如何看待北京近年来的环境质量改善情况？
贺克斌：很多人以为，北京是从2013年北方大部分地区暴发严重雾霾以后才开始治理大气污染的。其实，如果不是北京在过去15年一直采取措施积极治理大气污染问题，雾霾会比2013年来得更早、更凶。如果没有这样的工作基础，我们现在也根本没有条件去讨论北京PM2.5值的降幅与何时达标问题。联合国环境规划署日前发布了《北京空气污染治理历程：1998~2013年》评估报告。如果客观、仔细地分析北京这15年来的空气质量变化，就会发现，主要空气污染物浓度一直呈现下降趋势。
在考察北京空气质量的同时，也应考虑到社会经济发展情况。从1998年到2013年，北京市GDP增长了720%，机动车保有量增长了300%，人口增长了77%，能耗增长了70%。作为最大的发展中国家的首都，北京面临的空气污染压力前所未有。同时，北京地处中国北方，其自身及周边地区大量烧煤，尤其是到了冬季供暖时期更为严重。在这种情况下，北京实现了4种污染物的下降，是非常不容易的，在全世界范围内也很难找到类似的案例。所以说，北京取得的成绩是非常值得肯定的。联合国环境规划署前执行主任阿希姆·施泰纳指出，作为世界上人口最多的国家的首都，北京在快速发展背景下积累的空气治理经验绝对值得其他发展中经济体和新兴城市分享。
从污染物浓度下降趋势来讲，我们一直在进步。但是达到大家所期盼的程度还有比较大的差距，还需要继续努力。特别是PM2.5和臭氧这两个指标，我们离空气质量标准的要求还是非常有差距的。大家要保持相对谨慎乐观的心态，但要充满信心。
具体而言，北京除PM2.5和臭氧外，其他几种指标都已经达到或者接近国家空气质量标准的要求。而后期怎么缩小PM2.5和臭氧这两个指标与国家空气质量标准的要求是关键。
在PM2.5方面，北京过去15年的PM2.5值呈缓慢下降趋势。1996年我从哈佛回来，在北京建立了3个观测站，那时的数据大约年日均值110 μg/m3左右；到2013年下降到90 μg/m3，2015年已下降到80 μg/m3。但距离现行国家标准还有很大差距。
最乐观估计，京津冀地区经过艰苦努力，在2025年~2030年间，PM2.5有望达标。这是年日均值，并不代表城市完全没有雾霾，但秋冬季雾霾的次数和强度会明显减少。我们需要一步一步来。
科技在改善空气质量中发挥怎样的作用？
■ 解决大气环境问题的根本途径在于科技创新。
中国环境报：为了实现“十三五”改善环境质量的目标，还有哪些工作要做？
贺克斌：首先，要回顾一下过去十多年来，我们在改善环境质量方面做了哪些工作。可以以北京为例，总结一下过去十多年的经验。
首先，强化煤的清洁使用，包括大型电厂、中小锅炉以及民用炉灶。1998年以来，北京市不断严格燃煤锅炉污染物排放标准，为燃煤设施的置换和改造提供财政补贴，强制推广低硫煤，加快发展天然气及电力等清洁能源。
其次，强化机动车污染减排。构建“车—油—路”三位一体的机动车污染控制体系。所谓“车”，是指提高发动机技术水平，促进排放量下降。所谓“油”，是指不断提升油品质量。所谓“路”，是指不断完善交通系统。车是流动源，排放的高低取决于车跑起来的状态。有很多问题需要解决，比如，如何让交通系统畅通，怎么使各类交通方式的搭配有机合理？还有公共交通比例、轨道交通建设、交通路口管理，以及自行车、行人等系统问题。北京市一直在努力通过各类交通体系的搭配使交通更通畅。
我最近访问过印度并做技术交流。印度对北京空气污染治理印象最深的是对机动车采取单双号限行措施。当地官员告诉我，新德里学习北京搞了15天的单双号限行，但是污染物浓度不但没有下降，反而有所上升。实际上，北京治理空气污染是个系统工程，不是限号这么简单。只采取其中单一的控制手段，很难达到预期效果。
第三，建立监测系统并充分运用相关数据。要解决好环境问题，要运用各种科学仪器做好监测和分析。以大气为例，我国在2013年~2015年，建立了1500多个国控点，其中北京就有35个，对包括PM2.5在内的国家标准里的6个参数实施监测，已建设成发展中国家最大的监测网，这在世界历史上是罕见的。在建立完善的监测网的基础上，还形成了信息公开、月度排名、领导约谈等管理制度。设有1500多个国控点，数据实时更新，公众随时能够获取信息，并对各城市进行横向比较。环境保护部每个月都会对此进行排名，排名靠后的城市不仅会受到约谈和媒体曝光的压力，还会给当地招商引资、旅游人气、房地产市场带来负面影响。这不仅关系到受约谈领导的面子，而且关系到当地经济发展的里子。在一定程度上，现在的环境管理制度，已经触及到了关键，不再隔靴搔痒。
距离2017年目标的实现还有18个月，要实现“十三五”环境质量改善的目标，首先要确保“大气十条”目标的实现。
2013年以来全国大气环境治理效果较明显。一部分人开始认为，实现目标似乎挺容易的。但是，我们应该清醒地看到，进入污染治理后半程，减排的难度不断提升。以京津冀地区为例，大点源控制、电煤的清洁利用等相对集中获得减排量的措施都已实施。剩下的减排工作更为复杂，如中小锅炉的改造和淘汰，散煤禁烧等。要确保“大气十条”目标的实现，这些工作需要保质保量完成。这些工作已经触及我国的能源结构调整，甚至产业结构布局也需要调整。所以说，为确保“十三五”环境质量的根本改善，保证“大气十条”目标的全面落实，就必须调整能源和产业结构。
从污染物来讲，各地一定要下决心实现VOCs排放量的净减。不仅仅是实施减排措施，即不是简单统计治理了多少个制药厂、化工厂，VOCs削减达到多少吨。还应该有技术手段，包括监管手段，能够保障总排放量确实在下降。要像整治硫氮排放一样，在重点地区、重点行业开始整治、削减VOCs。只有这样，才有可能把臭氧和颗粒物的浓度降下来。
同时，“十三五”时期一定要开始整治农业过程的氨排放。应该把氨排放治理和实现氨排放总量的削减，作为未来新农村发展的一个标志性的指标。
总的来说，大气污染治理难度系数会越来越高，但是也给我们带来了两个机遇。第一个机遇是压力也会变动力。不要把环境问题都当成负担，而应该看成是发展的推动力。例如，目前全球汽车技术进步的推动力有3个：节能、安全、低排。“低排”也就是降低污染排放。这一个环境因素用好了，能够倒逼行业技术进步、地区产业升级。第二个机遇体现在科学研究上。我国现在面临诸多复杂的大气环境问题，没有现成的理论与技术成果来支撑对其的解决。如果我们能够通过科技创新逐步解决目前遇到的这些问题，分析这些过程并与全世界分享，也就是在为世界环境科学的知识库添砖加瓦。
中国环境报：您刚刚提到，当前我国环境科学研究也面临机遇，作为科研人员，应在空气质量改善中发挥怎样的作用？
贺克斌：要实现空气质量达标的目标，必须调整产业结构和能源结构，越晚调整越被动。最近实施的包括散煤治理、电代煤等措施都是和能源结构相关。提及能源结构、产业结构，就已经跳出了传统的环保圈子的范畴。
要破解中国发展过程中的这些难题最终要靠什么？要靠科技创新。为此，清华大学联合中国科学技术协会和中国国际贸易促进委员会，将于今年12月共同主办首届中国生态发展论坛，把科技工作者、企业和区域经济的发展这几个要素结合到一起，以生态发展为核心主题进行探讨。
中国环境报：习近平总书记日前在全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会上发表重要讲话，强调必须坚持走中国特色自主创新道路。您刚刚也强调，要破解中国发展过程中的这些难题，最终要靠科技创新。科技创新面临哪些问题？您对此有哪些建议？
贺克斌：习近平总书记的重要讲话特别指出：“加强科技供给，服务经济社会发展主战场。”
事实上，大气环境问题已经成为今后一个时期影响我国社会经济持续发展的重大问题。2030年以前我国社会经济发展面临大气环境问题的双重约束：霾约束——初步解决空气污染问题，碳约束——履行气候公约问题。我们最近的研究表明，京津冀要实现霾约束和碳约束双重目标，必须实现产业结构大幅调整：高耗能工业产量不再增长或者开始下降，重工业占主导位置的模式在2030年之前实现转型；能源结构进一步清洁化。相比2012年，京津冀地区2030年煤炭占一次能源消费的比例从73.1%下降到 30.7%；末端控制措施全面实施到位，京津冀地区所有燃煤发电实现超低排放；交通污染得到有效控制，如北京节能小汽车比例达到50%以上，电动汽车比例达到35%以上。
解决上述问题的根本途径在于科技创新。近期需要构建大气污染精细化应对体系，形成研判—决策—实施—评估—优化的决策支持体系；加强区域一体化的大气污染监测网络、动态污染源清单和空气质量预测预报能力建设；以科技创新引领我国大气污染防治进入到精准管理的新阶段。
中远期需要构建环境优先的区域和城市发展规划科学理论与技术方法 ，促进新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化与大气环境质量改善的同步发展，促进环境优先发展战略和路线图的形成和实施，推动环境保护与发展矛盾冲突的根本解决。（转自：中国环境报）
对话人：中国工程院院士、清华大学环境学院院长贺克斌
采访人：本报记者李莹 实习生白杰
臭氧超标反映出大气污染治理哪些新问题？
■ 缩小PM2.5和臭氧两个指标与国家标准要求的差距是关键。
中国环境报：5月下旬开始，北京有几天臭氧严重超标，成为首要大气污染物，人们对臭氧的关注一时间甚至超过了PM2.5。如何认识臭氧污染问题？
贺克斌：臭氧是氮氧化物和挥发性有机物（VOCs）在光照的作用下发生化学反应的产物。对臭氧超标问题我们要有客观的认识。我国现行的臭氧标准已与美国标准相当。而美国PM2.5标准是12μg/m3，我国目前的PM2.5年日均值标准为35μg/m3，是世界卫生组织最低的一档的标准。因此，治理臭氧和PM2.5污染都是长期而艰巨的任务。
其实，很多城市较早就在讨论治理VOCs的问题，也确实开始采取一些措施治理。但是目前没有一个城市拥有像治理氮氧化物和二氧化硫那样的科研和技术储备，治理VOCs相对困难。VOCs种类广泛，排放来源包括汽车、各类工业排放、喷涂装修过程等。各种VOCs化学成分也不同。同时，VOCs并不像二氧化硫，大点源分布和排放占比高，只要控制住烟囱口就能减少总排放量。VOCs的点源有大有小，还有一些工业工程产生无组织的排放点。所以在科学测定、制定标准、技术措施、实施管控措施等方面，都存在一系列问题，治理难度相对较大。
“十二五”期间，氮氧化物首次被纳入约束性指标实施总量控制，氮氧化物的排放总量被控制住了，2012年出现下降的拐点。氮氧化物方面，其排放源相对集中，主要体现在燃煤和机动车排放。
目前，VOCs治理跟不上氮氧化物治理的步伐，严重滞后。二者减排比例失调以后会强化化学反应过程，引起臭氧浓度的升高。整体上来说，未来的治理方向是加大VOCs治理力度，使它在治霾和治臭氧上都显现出正向的效果。现在，特别是在重点城市、重点区域，需要尽快开展相关研究和治理工作。
中国环境报：臭氧成为首要污染物，那么，是不是就意味着PM2.5已经得到了有效的控制？如何看待北京近年来的环境质量改善情况？
贺克斌：很多人以为，北京是从2013年北方大部分地区暴发严重雾霾以后才开始治理大气污染的。其实，如果不是北京在过去15年一直采取措施积极治理大气污染问题，雾霾会比2013年来得更早、更凶。如果没有这样的工作基础，我们现在也根本没有条件去讨论北京PM2.5值的降幅与何时达标问题。联合国环境规划署日前发布了《北京空气污染治理历程：1998~2013年》评估报告。如果客观、仔细地分析北京这15年来的空气质量变化，就会发现，主要空气污染物浓度一直呈现下降趋势。
在考察北京空气质量的同时，也应考虑到社会经济发展情况。从1998年到2013年，北京市GDP增长了720%，机动车保有量增长了300%，人口增长了77%，能耗增长了70%。作为最大的发展中国家的首都，北京面临的空气污染压力前所未有。同时，北京地处中国北方，其自身及周边地区大量烧煤，尤其是到了冬季供暖时期更为严重。在这种情况下，北京实现了4种污染物的下降，是非常不容易的，在全世界范围内也很难找到类似的案例。所以说，北京取得的成绩是非常值得肯定的。联合国环境规划署前执行主任阿希姆·施泰纳指出，作为世界上人口最多的国家的首都，北京在快速发展背景下积累的空气治理经验绝对值得其他发展中经济体和新兴城市分享。
从污染物浓度下降趋势来讲，我们一直在进步。但是达到大家所期盼的程度还有比较大的差距，还需要继续努力。特别是PM2.5和臭氧这两个指标，我们离空气质量标准的要求还是非常有差距的。大家要保持相对谨慎乐观的心态，但要充满信心。
具体而言，北京除PM2.5和臭氧外，其他几种指标都已经达到或者接近国家空气质量标准的要求。而后期怎么缩小PM2.5和臭氧这两个指标与国家空气质量标准的要求是关键。
在PM2.5方面，北京过去15年的PM2.5值呈缓慢下降趋势。1996年我从哈佛回来，在北京建立了3个观测站，那时的数据大约年日均值110 μg/m3左右；到2013年下降到90 μg/m3，2015年已下降到80 μg/m3。但距离现行国家标准还有很大差距。
最乐观估计，京津冀地区经过艰苦努力，在2025年~2030年间，PM2.5有望达标。这是年日均值，并不代表城市完全没有雾霾，但秋冬季雾霾的次数和强度会明显减少。我们需要一步一步来。
科技在改善空气质量中发挥怎样的作用？
■ 解决大气环境问题的根本途径在于科技创新。
中国环境报：为了实现“十三五”改善环境质量的目标，还有哪些工作要做？
贺克斌：首先，要回顾一下过去十多年来，我们在改善环境质量方面做了哪些工作。可以以北京为例，总结一下过去十多年的经验。
首先，强化煤的清洁使用，包括大型电厂、中小锅炉以及民用炉灶。1998年以来，北京市不断严格燃煤锅炉污染物排放标准，为燃煤设施的置换和改造提供财政补贴，强制推广低硫煤，加快发展天然气及电力等清洁能源。
其次，强化机动车污染减排。构建“车—油—路”三位一体的机动车污染控制体系。所谓“车”，是指提高发动机技术水平，促进排放量下降。所谓“油”，是指不断提升油品质量。所谓“路”，是指不断完善交通系统。车是流动源，排放的高低取决于车跑起来的状态。有很多问题需要解决，比如，如何让交通系统畅通，怎么使各类交通方式的搭配有机合理？还有公共交通比例、轨道交通建设、交通路口管理，以及自行车、行人等系统问题。北京市一直在努力通过各类交通体系的搭配使交通更通畅。
我最近访问过印度并做技术交流。印度对北京空气污染治理印象最深的是对机动车采取单双号限行措施。当地官员告诉我，新德里学习北京搞了15天的单双号限行，但是污染物浓度不但没有下降，反而有所上升。实际上，北京治理空气污染是个系统工程，不是限号这么简单。只采取其中单一的控制手段，很难达到预期效果。
第三，建立监测系统并充分运用相关数据。要解决好环境问题，要运用各种科学仪器做好监测和分析。以大气为例，我国在2013年~2015年，建立了1500多个国控点，其中北京就有35个，对包括PM2.5在内的国家标准里的6个参数实施监测，已建设成发展中国家最大的监测网，这在世界历史上是罕见的。在建立完善的监测网的基础上，还形成了信息公开、月度排名、领导约谈等管理制度。设有1500多个国控点，数据实时更新，公众随时能够获取信息，并对各城市进行横向比较。环境保护部每个月都会对此进行排名，排名靠后的城市不仅会受到约谈和媒体曝光的压力，还会给当地招商引资、旅游人气、房地产市场带来负面影响。这不仅关系到受约谈领导的面子，而且关系到当地经济发展的里子。在一定程度上，现在的环境管理制度，已经触及到了关键，不再隔靴搔痒。
距离2017年目标的实现还有18个月，要实现“十三五”环境质量改善的目标，首先要确保“大气十条”目标的实现。
2013年以来全国大气环境治理效果较明显。一部分人开始认为，实现目标似乎挺容易的。但是，我们应该清醒地看到，进入污染治理后半程，减排的难度不断提升。以京津冀地区为例，大点源控制、电煤的清洁利用等相对集中获得减排量的措施都已实施。剩下的减排工作更为复杂，如中小锅炉的改造和淘汰，散煤禁烧等。要确保“大气十条”目标的实现，这些工作需要保质保量完成。这些工作已经触及我国的能源结构调整，甚至产业结构布局也需要调整。所以说，为确保“十三五”环境质量的根本改善，保证“大气十条”目标的全面落实，就必须调整能源和产业结构。
从污染物来讲，各地一定要下决心实现VOCs排放量的净减。不仅仅是实施减排措施，即不是简单统计治理了多少个制药厂、化工厂，VOCs削减达到多少吨。还应该有技术手段，包括监管手段，能够保障总排放量确实在下降。要像整治硫氮排放一样，在重点地区、重点行业开始整治、削减VOCs。只有这样，才有可能把臭氧和颗粒物的浓度降下来。
同时，“十三五”时期一定要开始整治农业过程的氨排放。应该把氨排放治理和实现氨排放总量的削减，作为未来新农村发展的一个标志性的指标。
总的来说，大气污染治理难度系数会越来越高，但是也给我们带来了两个机遇。第一个机遇是压力也会变动力。不要把环境问题都当成负担，而应该看成是发展的推动力。例如，目前全球汽车技术进步的推动力有3个：节能、安全、低排。“低排”也就是降低污染排放。这一个环境因素用好了，能够倒逼行业技术进步、地区产业升级。第二个机遇体现在科学研究上。我国现在面临诸多复杂的大气环境问题，没有现成的理论与技术成果来支撑对其的解决。如果我们能够通过科技创新逐步解决目前遇到的这些问题，分析这些过程并与全世界分享，也就是在为世界环境科学的知识库添砖加瓦。
中国环境报：您刚刚提到，当前我国环境科学研究也面临机遇，作为科研人员，应在空气质量改善中发挥怎样的作用？
贺克斌：要实现空气质量达标的目标，必须调整产业结构和能源结构，越晚调整越被动。最近实施的包括散煤治理、电代煤等措施都是和能源结构相关。提及能源结构、产业结构，就已经跳出了传统的环保圈子的范畴。
要破解中国发展过程中的这些难题最终要靠什么？要靠科技创新。为此，清华大学联合中国科学技术协会和中国国际贸易促进委员会，将于今年12月共同主办首届中国生态发展论坛，把科技工作者、企业和区域经济的发展这几个要素结合到一起，以生态发展为核心主题进行探讨。
中国环境报：习近平总书记日前在全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会上发表重要讲话，强调必须坚持走中国特色自主创新道路。您刚刚也强调，要破解中国发展过程中的这些难题，最终要靠科技创新。科技创新面临哪些问题？您对此有哪些建议？
贺克斌：习近平总书记的重要讲话特别指出：“加强科技供给，服务经济社会发展主战场。”
事实上，大气环境问题已经成为今后一个时期影响我国社会经济持续发展的重大问题。2030年以前我国社会经济发展面临大气环境问题的双重约束：霾约束——初步解决空气污染问题，碳约束——履行气候公约问题。我们最近的研究表明，京津冀要实现霾约束和碳约束双重目标，必须实现产业结构大幅调整：高耗能工业产量不再增长或者开始下降，重工业占主导位置的模式在2030年之前实现转型；能源结构进一步清洁化。相比2012年，京津冀地区2030年煤炭占一次能源消费的比例从73.1%下降到 30.7%；末端控制措施全面实施到位，京津冀地区所有燃煤发电实现超低排放；交通污染得到有效控制，如北京节能小汽车比例达到50%以上，电动汽车比例达到35%以上。
解决上述问题的根本途径在于科技创新。近期需要构建大气污染精细化应对体系，形成研判—决策—实施—评估—优化的决策支持体系；加强区域一体化的大气污染监测网络、动态污染源清单和空气质量预测预报能力建设；以科技创新引领我国大气污染防治进入到精准管理的新阶段。
中远期需要构建环境优先的区域和城市发展规划科学理论与技术方法 ，促进新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化与大气环境质量改善的同步发展，促进环境优先发展战略和路线图的形成和实施，推动环境保护与发展矛盾冲突的根本解决。（转自：中国环境报）
