专家观点 | 张远航：蓝天保卫战与“十四五”科技需求

2018年7月，国务院印发《蓝天保卫战三年行动计划》，旨在巩固《大气十条》取得的成效，持续推进空气质量改善。该《行动计划》为空气质量达标与未达标的城市分别设定了目标，并围绕“四大结构”优化转型、重污染天气应对等重点领域制定了39项具体措施。

蓝天保卫战已取得显著成效，预计圆满完成设定目标。截至2019年，2015年PM2.5浓度未达标城市的PM2.5年均浓度平均下降了22.0%，重污染天数平均下降38%，其中55个城市基本消除重污染天气；2015年PM2.5浓度已达标的城市 PM2.5年均浓度平均下降10.8%，其中75个城市基本消除重污染天。2020年全国范围内主要污染物浓度持续下降，空气质量显著改善，总体上可圆满完成蓝天保卫战预定的量化考核指标。

近年来，我国大气污染状况总体好转，但污染物浓度下降幅度逐年减小，且部分地区污染物浓度仍处于高位（图1）。其中，PM2.5污染问题依然严峻。2019年仍有159个城市PM2.5年均浓度不达标，占比47.2%；NO2年均浓度仍处于高位，且下降趋势逐年缓慢；此外，O3浓度逐年升高，重点区域的O3超标率均已超过PM2.5超标率。

由此可见，我国大气污染格局正在发生深刻变化，总体呈现出“一次污染物浓度下降，二次污染特征凸显”的特点。基于2015年至2019年我国PM2.5和O3的浓度变化情况，研究发现PM2.5和O3在夏秋季节具有极强的正相关性。考虑到NO2是O3的潜在存在形式，O3 + NO2大致可以认为是大气总氧化剂（Ox）的一种量化表达，PM2.5和Ox在我国东部区域和全年都存在高度的正相关性（图2），这意味着这两种污染都表现出二次污染的显著特征，需要开展基于污染形成机制和调控原理的多污染物协同控制。

PM2.5和Ox（O3）高度相关性也进一步揭示其背后的科学内涵，即大气氧化性是二次污染形成的核心驱动力，并受限于氧化剂产生与NOx和VOCs排放等非线性因素，且人类活动极大增强了大气氧化性。如图3所示，NOx和VOCs经过复杂的光化学过程会产生大量HOx自由基，在OH-HO2循环和NO-NO2循环的相互作用下，导致O3快速累积，并推动SO2、NOx和VOCs在氧化过程中生成二次气溶胶（二次PM2.5）。因此，实现O3和PM2.5污染协同控制，应考虑建立以O3污染防治为核心的大气污染防控技术体系，重点减少NOx和VOCs排放。

NOx是大气氧化过程的“催化剂”，减少其排放量是使O3浓度达标的长期策略。以珠三角地区为例，为实现O3浓度达标，该地区的NOx排放需削减至当前排放量的20%–30%。因此，仅靠末端治理难以实现大幅度NOx减排，需加速“四大结构”优化转型，从源头实现NOx减排，碳达峰行动为NOx强力和快速减排提供了机遇。

VOCs是导致大气氧化能力增强的“燃料”，近期需加强VOCs总量控制。现有研究结果揭示，我国重点区域和重点城市O3生成处于VOCs控制区域，因此强化VOCs减排，将推动O3污染逐步得到有效管控，并避免NOx减排的不利效应。典型区域和典型城市VOCs受体模型源解析结果显示，机动车是我国目前最大的VOCs排放源，平均贡献占比约为32%。此外，溶剂使用、工业排放和燃烧相关过程也排放了大量VOCs，平均贡献占比在15%至18%之间。因此，加强对上述部门及工业过程的VOCs排放管控对协同治理O3和PM2.5污染至关重要。

在“人类世”新地质年代，人类活动对生态系统的影响已远超过自然变化，极大地改变了地球面貌和环境，尤其是改变了大气成分，导致空气污染、气候变化等问题。环境问题相互融合，不同尺度污染相互作用，大气污染成因更加复杂，表现出多污染物多介质非线性的显著特征。因此，我国大气污染防治应以生态环境质量总体改善及气候安全为长远目标，持续谋划、推进和落实多污染物协同治理措施。

在“十四五”期间，需加强大气污染防治的科学研究，进一步深化PM2.5、O3和气候变化的耦合机制，构建多污染物多尺度多介质调控原理；发展源头减排—末端治理—过程调控的关键技术，建立跨学科跨行业的精细化治理体系；聚焦战略需求，完善能源—环境—气候—健康协同的污染防治技术路线，制定气候友善的空气质量改善中长期路线图。2025年前，着力推动大气二次污染形成机制研究和防治技术创新，实现PM2.5和O3协同控制；2035年前，完善二次污染形成机制与防治技术，建立基于大气氧化性调控的多介质、跨学科大气污染综合治理技术体系，并以此支持美丽中国目标及碳中和愿景的实现。

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