中国碳排放交易体系下的空气质量和健康协同效应-北极星大气网

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研究背景

气候变化和空气污染威胁着人类健康和福祉。为了应对气候变化，需要大幅削减温室气体（GHG）的排放。旨在减少温室气体排放的碳减排政策除了减少长期气候变化风险之外，还能够减少共同排放的空气污染物，进而改善与空气污染相关的人类健康问题。但值得注意的是，从减缓气候变化的努力中获得的好处通常是在几十年或更长的时间中累积，而减少共同排放的空气污染物则只需几个小时或几天就能实现。因此，空气质量改善和健康协同效应的量化，可以提供与全球长期目标相符的、明确的短期本地化益处。中国于2015年根据《巴黎协定》宣布了其国家自主贡献目标（NDC）。碳定价被广泛认为是实现碳减排目标最具成本效益的政策措施之一。自2011年以来，这项措施已被中国多个城市作为排放交易制度（ETS）的试点。ETS制度允许跨省和跨部门进行二氧化碳排放交易，将成为实现NDC目标的主要政策工具。对ETS可能如何影响空气质量和人类健康的分析，可以帮助决策者更好地了解该工具的成本和收益，并做出更明智的决定。在这一背景下，本文旨在回答以下三个问题：第一，中国国家碳排放交易体系如何影响空气污染物排放和区域空气质量？第二，中国国家碳排放交易体系的健康影响是什么？第三，如何从经济角度刻画这些效益?

研究内容

为了回答上述问题，本研究使用了REACH研究框架。该框架结合了中国区域能源模型（C-REM），中国排放清单，CMAQ，以及CREM健康效应（CREM-HE）模块，从而达到实施跨学科和多系统集成评估的目的。REACH模型的主要结构如图1所示。

图1 REACH模型框架

C-REM是一个递归的动态可计算一般均衡（CGE）模型，描述了区域层面经济系统和能源系统，它基于每个省份的社会核算矩阵（SAM），详细描述了中国30个省份的经济活动。随后能源消耗数据被输入排放清单以创建主要空气污染物排放的网格化信息。这些信息与CMAQ中的气象学-化学、光降解和化学传输模块相互作用后，生成网格化污染物浓度。然后，模型将汇总的人口加权省级污染物浓度数据反馈至CREM-HE模块，描述出自然系统对人类系统的反馈效应，从而实现一致性评价。在情景设置中，本研究包含了基准情景（Reference Scenario，RS）、达峰情景（Peaking Scenario, PS）和提早达峰情景（Peaking Early Scenario, PES）。这三种情景下考虑的现有政策措施包括化石能源资源税、天然气补贴、可再生能源补贴和经济结构调整。

研究结果

碳排放

图2 不同情景下的碳排放

在国家层面，与基准情景相比，达峰情景将导致2030年二氧化碳排放量减少16%。在达峰情景下，2030-2035年间，二氧化碳排放量将稳定在119亿吨，而在提早达峰情景下，到2025年，二氧化碳排放量将达到105亿吨左右的明显峰值。碳排放减少反映了效率提高、燃料转换和结构转变的综合效应。

污染物排放

在国家层面，与2030年基准情景相比，达峰情景下，二氧化硫、氮氧化物、PM2.5、PM10、BC、VC和VOC排放量分别下降16%、10%、10%、19%、13%和4%。提早达峰情景下二氧化硫、氮氧化物、PM2.5、PM10、BC、VC和VOC的减排量均高于高峰情景，排放量分别下降了24%、18%、15%、15%、27%、18%和7%。不同政策下模拟的PM2.5浓度如下图所示。随着政策的逐渐严格，大气污染的缓解力度明显加大。

图3 年均PM2.5浓度

健康效应

研究结果表明，到2025年达到二氧化碳排放峰值，与2030年达到二氧化碳排放峰值相比，空气质量将得到更明显的改善。与基准情景相比，呼吸系统疾病住院、心脑血管疾病住院、急诊、支气管炎、急性暴露死亡率和慢性死亡率在提早达峰情景下预计将下降341183、470986、22498295、184701、23610和143815例。在PM2.5浓度下降幅度较大、人口较多的省份，发病率和死亡率的绝对值预计下降幅度往往更大。人口众多、富裕的中国东部和中部省份将享受到特别巨大的医疗福利。

考虑到《巴黎协定》所要求的全球评估，该协定建议对各国气候变化行动的影响进行五年一次的审查，最近中国正在讨论由国家决定的最新贡献。在以上角度，研究结果能够从成本和健康效益分析的角度为我国制定更新的减排目标提供决策支持。

图4 与参考情景相比提早达峰情景下2030年发病率和死亡率下降的省份

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