以降低健康损害为目标寻找最优的空气污染治理策略——以美国为例

编者按
       一直以来，美国的减排措施都是基于某项空气污染物浓度标准而制定的。本文首次提出，以改善公众健康为目标、以成本效益分析为筛选方法，来探索美国可实现多污染物减排的治理路径。基于对健康目标、技术潜力及政策体系的更新，该研究框架可用于其他国家探索最具健康与社会经济效益的协同减排策略。

    研究背景
       为治理空气污染、改善空气质量，美国一直以空气质量标准为基础，制定减排目标及减排措施。治理空气污染的首要目标是保护公众健康，但基于空气质量标准来设定减排措施，不能直接响应改善公众健康的目标。虽然，目前的措施制定流程包括对既定措施进行健康影响评估，但现有政策评估模型与健康评估模型并未完全耦合，因此带来的研究复杂度限制了决策者对更多减排策略的探索。为解决上述问题，本文以提高美国公众健康效益为目标，搭建了能源模型，探索了成本效益较好的空气污染治理策略。

    研究方法
       以往相关研究都以污染物减排量作为措施有效性的评估标准，本研究则以PM2.5污染所导致的致死成本（以下简称PMMC）为评估标准。在能源模型GCAM-USA中，利用各州、各部门、各项污染物排放的PMMC系数，结合不同工业技术的污染物排放量，本研究计算了各项工业技术的PMMC值。
       随后为探索2015年-2050年的减排路径，研究设定了两组情景：
基础情景（BASE）：基于美国目前的能源结构，推测了2050年的能源结构，即25%风能和太阳能发电，并在此基础上设定了减少PMMC10%、20%、30%、40%和50%的健康目标，搭建了US10、US20、US30、US40、US50五个研究情景。
检验情景（HR）：该情景设定的可再生能源占比较高，即48%风能和太阳能发电，并在此基础上设定了减少PMMC50%的健康情景。
       基于对PMMC因子的估算及情景的设定，本研究使用GCAM-USA模型模拟了不同健康目标下成本效益最好的减排策略。

    研究结论
       研究发现，因PM2.5排放的PMMC因子较高，PM2.5减排对实现US50健康目标的贡献最大。对比基础情景（BASE REF），削减50%PMMC（US50）需实现减排51%的PM2.5、32%的SO2、11%的NO2排放量。在美国实现该减排目标，成本效益最好的减排策略为大力推进“电能替代”，例如使用“电能”替代工业用煤，工业液体，以及居民生物质使用。
       但值得注意的是，以末端治理为主的减排策略，并不能有效减少能源使用（图1）。因此，实现大规模多部门的PMMC削减，改善居民健康，协同推进能源清洁化和末端技术电动化至关重要。此外，大力推进能源清洁化，也可弥补末端治理技术CO2减排不足的短板。
       对比不同PMMC削减情景发现，制定严格的健康标准可加快工业技术能效提高，促进老旧工业技术淘汰，加快各部门的电动化进程。

图1 US50情境下，美国能源消耗及PM2.5致死成本的变化情况

       成本效益分析结果表明，在削减PMMC10%至50%的情景下，美国及各州的边际健康效益均显著高于边际治理成本（图2），即使以削减PMMC50%为目标，边际健康效益依然大于边际治理成本的2倍以上。因此，以健康为目标制定减排成本会为美国带来显著的社会经济效益。
       空气污染治理的首要目标是保护人类健康。在重新制定健康目标、模拟能源结构及政策框架的基础上，使用该研究框架可助力其他地区，探索最具健康与社会经济效益的协同减排策略。

图2. 不同PMMC削减情境下，美国及各州PM2.5致死成本及效益的分析结果

原文题目：Air pollution control strategies directly limiting national health damages in the US
原文作者：Yang Ou, J. Jason West, Steven J. Smith, Christopher G. Nolte & Daniel H. Loughlin
第一作者单位：Department of Environmental Sciences and Engineering, University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, NC 27599, USA
期刊名：Nature Communications
发表时间：2020年

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