Nature Communications | 中国碳排放和健康损害来源的巨大差异需要平衡的协同控制计划
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2024-08-24 11:41
湖北
中国碳排放和健康损害来源的巨大差异需要平衡的协同控制计划
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原文信息：
Chen, Y., Shen, H., Shen, G., Ma, J., Cheng, Y., Russell, A. G., ... & Tao, S. (2024). Substantial differences in source contributions to carbon emissions and health damage necessitate balanced synergistic control plans in China.Nature Communications, 15(1), 5880.
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-024-50327-8.
中国的战略旨在同时应对气候变化和空气污染的减排挑战，但由于缺乏关于污染源对健康损害和碳排放具体影响的全面信息，故而进展受到限制。文章通过采用伴随排放敏感性建模，分析了2017年与细颗粒物（PM2.5）暴露相关的过早死亡事件，将其归因于53个行业部门及其燃料/过程组合，揭示了二氧化碳排放与PM2.5相关死亡之间存在显著差异。研究发现，在大多数分析的子行业中，PM2.5导致的健康损害的经济成本超过了气候变化带来的影响成本。除了燃煤发电和工业锅炉外，能源密集型过程、柴油动力车辆、家庭燃煤和农业活动的健康与气候成本总和超过了1000亿美元，其中健康相关成本占据主导地位。这项研究强调了在制定更平衡的减排策略时，必须将健康损害的社会成本与气候影响结合起来考虑，特别是在燃料转型和工业结构升级过程中，平衡这两个目标的需求尤为重要。（1）不同能源部门的空气排放对健康损害和二氧化碳排放的影响存在巨大差异。通过分析2017年的排放数据发现，中国86%的人为二氧化碳排放源自能源生产和工业部门。然而，得益于广泛采用多种燃烧前和燃烧后控制技术，这两个部门对PM2.5排放的影响仅占17%。相较之下，家庭部门尽管只贡献了4%的二氧化碳排放，但煤炭和固体生物质燃烧导致了38%的PM2.5排放，并对PM2.5暴露引发的过早死亡事件贡献超过25%。此外，一些与二氧化碳排放没有直接联系的子部门也对健康损害产生了显著影响。这表明，减少空气污染造成的健康损害与实现碳减排目标之间存在显著差异。因此，制定协调一致的控制策略至关重要，以平衡应对空气污染和气候变化的双重挑战。![]()
图1：CO2排放源归因与其对健康损害的差异
（2）健康损害和二氧化碳排放的空间异质性。通过计算全国范围内PM2.5相关健康损害与二氧化碳排放的比率，我们能够在网格或区域层面评估其相对重要性。在人口密集的东部、中部和四川盆地，健康损害的影响远远超过了二氧化碳排放。湖北省的比率最高（3.9），河南和重庆次之（分别为3.8和3.7），而西藏的比率最低（0.11）。这种空间异质性在各部门内部也表现明显，例如在能源发电部门，内蒙古的二氧化碳排放略高于山东，但其健康损害却显著较低。健康损害与二氧化碳排放比率的分布显著受到人口密度的影响。城市级别的对数线性回归分析表明，人口密度与城市对全国PM2.5相关健康损害的贡献比率呈正相关（图2c）。这一发现与现有研究相符，即在人口密集地区，空气污染的健康影响和缓解措施的有效性更为关键。此外家庭能源结构，尤其是对固体燃料的依赖，也导致了这一比率的空间变异。图2c中的散点图揭示了固体燃料使用对健康损害与二氧化碳排放比率及人口密度相关性的影响。在高度依赖固体燃料的城市中，这种相关性增强，解释了超过一半的城市级别比率方差。人口密度每增加1%，比率平均增加0.47%；而在固体燃料使用较低的城市中，人口密度对比率方差的贡献仅为4%，且人口增长对比率的影响较小。![]()
图2 ：CO2排放与其对健康损害空间分布差异
（3）二氧化碳排放和PM2.5暴露的相关健康损害的货币化社会成本。文章基于每例死亡133万美元的统一统计生命价值（VSL）和每吨100美元的二氧化碳排放社会成本（SCC），对健康损害和气候影响进行了货币化评估。图1c展示了不同子部门导致的健康损害和气候影响的货币化成本。对于36个协同子部门，其中一半子行业的健康损害的货币化价值超过了气候影响。这表明，气候变化的社会成本与空气污染导致的健康损失相当。采用更高的VSL估计值可能会使健康损害的成本超过气候影响。文章还比较了这些成本与42个经济部门的GDP，发现平均而言，这些成本占总GDP的20%，但在四个部门中超过了部门GDP。这突显了电力和能源密集型工业脱碳的必要性。
（4） 综合健康损害成本对控制重点的调整。从空间分布来看，健康损害、气候变化和社会成本的综合成本在中国各地分布不均（图3c）。人口稀少地区的社会成本主要由气候变化造成，而人口密集地区的社会成本则主要由健康损害引起（图3d）。人口密集地区因空气污染和暴露人口增多，对综合效益的贡献增加。综合成本高的区域主要集中在人口密集的城市，如重庆、郑州、上海、武汉等，以及北京、天津和河北城市群。在这些人口密集的城市中，货币化的健康成本通常占综合成本的51%至84%。综合成本确定的协同控制空间优先级与仅基于二氧化碳相关气候变化的社会成本确定的优先级存在差异。综合成本受多种因素影响，包括人口密度、能源和行业结构及大气条件。在省份层面，江苏、广东和内蒙古等省份在气候变化社会成本排名较高，但在综合成本排序中排名下降。河南、辽宁、天津、北京、河北和山西等六个省份的综合成本主要贡献子部门与二氧化碳相关气候变化的社会成本主要贡献子部门不同。在这些省份中，淘汰工业锅炉和能源密集型、高污染的工业过程是优化低碳发展的关键。对于北京、河北和山西，家庭焦炭燃烧成为综合成本的主要贡献子部门。![]()
图3：PM2.5暴露健康损害、CO2相关气候变化的社会成本和综合成本的空间分布
文章指出，中国在制定应对空气污染和气候变化的协同控制策略时，需要综合考虑健康损害和气候影响的社会成本。研究发现，PM2.5 健康损害的货币化成本超过气候影响的货币化成本，且不同行业和地区的健康损害和碳排放贡献存在显著差异。因此，政策制定者应优先考虑高人口密度地区的排放控制，并针对燃煤和柴油等高污染燃料进行替代，以实现更平衡的减排目标。同时，文章建议将健康协同效益纳入碳排放权交易等减排投资决策中，以确保在降低碳排放的同时，也能有效改善空气质量，保障公众健康。
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