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北京空气质量是变好了,还是变差了?

胡大源 | 北京大学国家发展研究院研究员

发布日期:2016-12-20

过去十余年间,政府有关部门耗费巨额资金和大量人力物力,将悬浮颗粒物作为北京城市环境治理的重中之重,为什么公众对的北京空气污染治理结果却不认同,反而有更多的人认为北京的空气质量恶化了?

对于北京和河北的许多城市,雾霾已成为一块心病。今年10月份以来,北京先后经历了10多次雾霾过程,多日不散的雾霾不断干扰着居民正常的工作与生活。面对雾霾频发使人们不禁要问,北京的空气质量究竟是变好了,还是变差了?

如果说是变好了,那么为什么人们对空气质量的忧虑比以前增多了?如果说是变差了,那么这么多年政府有关部门所做的努力成效何在?这个问题不但普通居民难以回答,环境专家的看法也不一样。

2005年,北京大学中国经济研究中心组曾织学生对北京1000户居民进行了入户随机抽样问卷调查,结果表明:70%的回答者认为北京空气质量得到改善,认为空气质量恶化的人只有13%。

2015年,中央电视台联手国家统计局和中国邮政,在全国进行了“CCTV中国经济生活大调查”,其中北京2000多份问卷的统计结果表明:仅有21%的回答者认为空气质量得到改善,而认为空气质量恶化的人上升到50%。

过去十余年间,政府有关部门耗费巨额资金和大量人力物力,将悬浮颗粒物作为北京城市环境治理的重中之重,为什么公众对的北京空气污染治理结果却不认同,反而有更多的人认为北京的空气质量恶化了? 要回答这个问题,还得从北京的空气质量监测说起。

空气质量的监测与发布

事实上,空气中颗粒物污染早就存在,二三十年前甚至比现在还严重。但那时人们还不很了解空气颗粒物的危害性,当时更为迫切的需求还是通过发展经济发展来增加城乡居民收入和提高生活水平。

1993年北京申办第27届奥林匹克运动会以两票之差输给了悉尼,这一失败在很大程度上激励了政府有关部门下决心改善北京的空气质量,也推动了空气质量监测信息的公开。自1994年开始,北京开始每年发布环境状况公报,公布空气质量监测指标的年度平均值。

从1994年到1996年,北京市环境状况公报中的空气质量监测指标包括总悬浮颗粒物(TSP)、二氧化硫(SO2)和降尘。1997年增加了氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)。2000年增加了可吸入颗粒物(PM10),取消了降尘,用二氧化氮(NO2)取代氮氧化物。

2001年,北京申办第29届奥林匹克运动会取得成功。为迎接奥运会,北京市加大了环境整治的力度,将颗粒物污染控制作为大气污染防治的重点,开始实施“蓝天计划”。主要措施包括“加强扬尘污染控制,落实一系列市区工业企业搬迁调整方案,加大能源结构改善力度,强化机动车排气管理”。争取在2008年北京奥运会之前,使空气质量为一、二级的“蓝天”天数达到245天。

从2001年到2002年,北京的“蓝天”数虽然在持续增长,但总悬浮颗粒物TSP和可吸入颗粒物PM10的年均值均居高不下。接下来的2003年,PM10降低了15%,而TSP却令人难以置信地从前一年的373微克骤然降至252微克,降幅高达32.4%。更加令人费解的是此后TSP指标便突然终止监测了。

临近奥运,2007年北京的“蓝天”数终于达到了246天,实现了北京“蓝天计划”的预定目标。北京奥运会结束后,“蓝天数”的增长似乎也失去了动力。与此同时,媒体对 “蓝天数”的质疑声却越来越大。长期以来,政府有关部门只公布每日空气质量等级,而对用以计算空气质量等级的各项监测数据却严格保密,对于“蓝天数”的可信程度,公众全然无法监督与核对,也不利于学术界对空气污染物开展广泛深入的研究。

面对媒体的质疑和公众的困惑,2012年,北京环保部门负责人解释说:“蓝天并非科学的说法,有时阴天的空气质量也会很好”。从这一年起,北京不再数“蓝天”,改用主要污染物浓度来评价空气质量。

国外一些发达国家早在上世纪中期就开始研究空气颗粒物的形成并评估其负面影响。美国环保局于1971年发布总悬浮颗粒物(TSP)的控制标准,在长时间深入研究和慎重评估的基础上,1984年美国环保局建议采用可吸入颗粒物(PM10)代替TSP,于1987年发布PM10标准,并开始对其进行网络化监测。1997年制定了PM2.5控制标准,随后开展网络化监测,公开监测数据,以便学术研究和公众监督。

我国早在上世纪80年代就开始对北京等主要城市空气中的颗粒物进行监测。但是,北京市直到1994年才开始公布总悬浮颗粒物(TSP)的年均浓度,此后一直延续到2003 年。北京市自1998年开始发布可吸入颗粒物(PM10)年均浓度以来,至今已有17年的年度数据。2013年开始发布PM2.5年均浓度。多年来,对于北京这样一个国际化大都市,政府部门公布的与能见度关系密切的空气颗粒物浓度指标用一张图便可一览无余。

下图是多年来北京市有关部门发布的空气颗粒物浓度监测数据。

截图1

在这张图中,从信息公开的角度来看,单靠每年发布一次PM10年均值,来承担向公众解释空气质量改善的重任,是远远不够的。每天公布的空气污染或空气质量指数是多种空气污染物综合评价的结果。在不了解实际检测结果的情况下,公众、媒体和学术界都无法核对和分析有关部门公布的空气质量检测结论,因此增大了取信于民的难度。

从历史进程来看,我国的空气质量的监测体系虽然早已形成,但监测指标的公开程度低、持续可比性差,存在的具体问题包括以下几个方面:

-公众对数据的可获取程度低(公开的数据用处不大,有用的数据不公开,网站发布的数据加密防下载,气象数据设置获取障碍)

-所公布的数据完整性差(如TSP、PM10与PM2.5各地的监测与发布随意性大,历史数据可比程度低)

-所公布的数据质量难以保证(如污染物排放数据的人为干扰等,监测数据如PM10的缺失时有发生)

-数据发布频率和及时性也有待改善(气象与能源数据发布迟缓,当今时代需要的是及时)

在互联网时代,随着信息技术的飞速发展,信息传播的途径日趋多样化,时效性越来越强。真实的信息不及时公开,各种猜测甚至杜撰出来的消息则满天飞,公众和媒体只能根据传闻和自身感觉来做出判断。长此以往,会越来越失去民众、特别是年青一代的信任。

空气监测指标的变化应该依据什么?

对于发达国家,TSP被PM10和PM2.5替代确实是有道理的。这与其气候和社会经济条件有关。国际上许多发达国家主要城市,年降雨量分布较为均匀,空气湿度变化幅度不大。空气中的沙尘原本就比较少,加之经济发展到一定阶段后城市基础设施较为完善,新开工建筑项目较少。而我国处于温带季风气候区,许多北方城市容易受沙尘暴的影响,空气悬浮颗粒物中沙尘的比例形成一个较高的“本底值”(没有人为污染时的浓度值),不但比发达国家城市高得多,而且也比我国南方的城市高。

在过去十余年间,我国正处于经济发展的高速增长期,居民的居住条件和出行条件都亟待改善,城市开复工面积不断扩大,建筑施工和渣土清运常会增加空气中的颗粒物污染。在风沙和建筑施工及交通运输扬尘中,粗颗粒占比较高,这也是本世纪初期北京和我国北方许多城市TSP居高不下的原因。

历史记录表明,发达国家是在TSP浓度下降到很低的水平之后才被PM10所取代。根据联合国环境项目和世界卫生组织分布的报告,上世纪80年代,世界卫生组织(WHO)当时建议的空气TSP浓度标准在每立方米60-90微克之间。1973年至1985年,日本东京的空气污染物中的TSP从每立方米80微克下降到60微克。英国伦敦的TSP约在50微克左右,比利时的布鲁塞尔甚至低于30微克。

联合国全球环境监测系统(GEMS)曾对40多个主要城市持续监测,结果明显分为两大阵营,达标的多为发达国家城市,超标的基本上都是发展中国家城市。法兰克福、哥本哈根、大阪、东京、纽约、温哥华等发达国家主要城市TSP年均值不到60微克,蒙特利尔、墨尔本、多伦多、休斯顿、悉尼、等城市TSP年均值都低于90微克。

在1980-1984年监测的40多个城市中,TSP超标严重的前10个城市为:科威特、沈阳、西安、新德里、北京、加尔各答、德黑兰、雅加达、上海和广州,均为发展中国家主要城市。1980-1984年北京年平均颗粒物浓度是399微克/立方米,是世界卫生组织的建议的90微克/立方米的年平均浓度上限的4.3倍,全年有272天空气中TSP浓度超过当时世界卫生组织建议的日平均TSP浓度标准每立方米230微克。除了夏秋季节外,TSP日均浓度超过500微克的现象频频发生。

美国环保局是在长时间追踪研究、数据开放和广泛评估的基础上,1984年建议采用可吸入颗粒物(PM10)代替TSP。这种建议并非一刀切式的行政命令,各地可以根据实际情况决定监测指标的替代。污染较为严重的洛杉矶直到2012年还在公布监测的TSP情况。尽管洛杉矶的TSP已经从1990年的100微克/立方米下降到60微克/立方米。

学习和借鉴发达国家的做法不应该囫囵吞枣,应该认真分析决定环境指标变换的特定经济发展水平和污染变换状况。我们不应该邯郸学步失其故行。忽视我国与发达国家在气候和社会经济条件方面的巨大差别,跟在发达国家后面终止我国TSP的监测与发布,无异于关闭了一个原本可以持续观察和向公众展示我国空气污染治理成效的窗口。

由于空气污染物中的粗颗粒物与沙尘和建筑运输扬尘密切相关,采取针对性的治理措施较为容易取得成效。根据学术研究成果和环保部门发布的TSP和PM10监测数据,我们通过建立计量经济模型估算北京地区TSP的年平均下降速度约在每立方米13微克至15微克之间。这一结果与环境监测部门2006至2011年间在北京远郊本底站观测到的TSP浓度每年下降14微克的监测结果一致。

2013年,曾有学者在研究我国上世纪90年代TSP监测数据与疾控中心患病数据关联关系的基础上,通过数学模型推断:“总悬浮颗粒物(TSP)每上升100微克/立方米,中国人的平均预期寿命将缩短3年,对北方5亿居民而言,则是5.5年”。此结果在国内一经报道,立刻引发争议。暂且不论谁对谁错,假若模型推断的因果关系确实成立,对北京居民来说并不见得是件坏事。数学模型得到的参数估计还可以解释为:自上世纪末到本世纪出的十余年间,由于北京的TSP浓度大约下降了150微克,北京人的预期寿命至少应该增加了8年!

PM2.5遭遇战与信息公开

在北京市各项空气污染治理措施中,耗资巨大的“煤改气”作用最为显著,空气质量监测指标二氧化硫持续改善。1994年为83每立方米微克,1998年曾上升到120微克,此后持续下降,平均每年降幅为11.5%,2015年北京年平均二氧化硫浓度仅每立方米15微克,低于我国环境空气污染物浓度限值20微克的一级标准。

但对公众感受影响更大的是能见度的变化。然而,在环保部门发布的各项监测指标中,大多是气态污染物,并不直接影响能见度。自上世纪90年代以来,国内外学术研究结果不断得到验证:悬浮在空气中更为细小的颗粒物(如PM2.5)对能见度的影响更大。

北京冬天通常的气候特征是干冷多风,然而2011年10月中旬至2012年2月中旬,北京却经历了一个多雪的冬天,先后下了10场中雪或雨夹雪。平均风速低于常年,空气相对湿度高,这些气象条件都不利于空气中污染物的扩散。平均能见度只有往年的50%至60%。

2011年10月,美国驻华大使馆公布的空气质量监测数据,让PM2.5(细颗粒物)质量浓度走进了公众视野。“北京空气质量指数439,PM2.5细颗粒浓度408,空气有害……”

对此,我国有关部门负责同志的回应为:“PM2.5是老问题,不是新问题,更不是新发现” 。2012年1月,“环保部门整理文献资料后得出的结论是,北京市PM2.5年均浓度已由2000年的每立方米100到110微克降至2010年的每立方米70到80微克”。

2012年2月,中国国务院同意发布新修订的《环境空气质量标准》,该标准增加了PM2.5监测指标。与此同时,北京开始实验性的监测并实时发布每日PM2.5监测数据。在“2013北京市环境状况公报”中首次公布了PM2.5质量浓度年日均值为每立方米90微克,美国大使馆监测的2013年北京PM2.5质量浓度年日均值为每立方米102微克。围绕北京PM2.5数据,“中美监测结果比较”在实时检测结果公布之初曾经引发媒体的热议和公众的广泛关注。

下图是我们收集到的、公开发表的有关北京年均PM2.5浓度的研究与监测结果,其中右侧2013至2015年PM2.5浓度监测数据是2014年以后北京市环境状况公报中正式发布的。如果我们将时间到推至2010年,不难看出“北京10年来PM2.5呈下降趋势”并不明显。无论是美国大使馆的每立方米102微克,还是1993年北京环境状况公报中的每立方米90微克,均明显高于 “2010年的每立方米70到80微克”的结论。

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美国大使馆的PM2.5年均浓度由于监测数据信息公开,便于核对,因而容易被公众认为可信。而北京环保部门并未公布PM2.5年均值的具体计算方法和监测数据,无法核对,因此被认为容易受行政干预而降低可信度。尽管有关部门正式发布了PM2.5的实时监测数据,但实时数据通常需要进行必要的审核及补充修正后生成正式记录,年均值应该是在正式记录的日均值基础上计算出来的。此外,北京35个监测点的记录如何平均?是否加权?均应该明确说明。可核对是公众监督的基础,不可核对又怎样保证数据的准确?更谈不上获得公众的信任。这场由特殊天气条件引发的北京PM2.5遭遇战,客观上推动了我国空气质量监测数据的信息公开,体现了我国与发达国家在空气质量上存在的巨大差距。

北京PM2.5的变化趋势

与TSP和PM10相比,PM2.5(空气中的细颗粒物)对能见度影响最大。然而北京有关部门发布的PM2.5年均浓度监测数据只有短短的三年。因此,推断和探讨过去10余年间北京的PM2.5浓度状况,就成为分析判断北京空气质量变化趋势的关键。国内外研究成果均表明,PM2.5在PM10的占比的变化有一定的规律可循。我们收集了过去十余年年全国304个PM2.5和PM10的年均浓度数据,通过建立计量经济模型,推算出北京在2000年之前PM2.5浓度约在125微克左右,与最近三年平均浓度86微克相比,总的来看,呈现出持续波动下降的趋势。

下图为北京PM10监测值与PM2.5模型推测值的变化趋势

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事实上,北京的各项空气污染治理确实取得了显著的成效。我们收集了北京1999-2015期间140个PM2.5浓度月度数据,在控制主要天气因素(如风速)和季节变化等解释变量的基础上,分析能源结构调整和烟尘粉尘减排等治理措施与PM2.5浓度变化之间的关联关系。计量经济模型结果表明,北京市日均天然气消费每增加100万立方米,PM2.5浓度就平均下降1微克/立方米。2000年北京市日均天然气消费量为353万立方米,2015年涨到了3983万立方米,15年间增长了3600万立方米。从理论上看,在其它解释变量不变的情况下,“煤改气”对北京PM2.5下降做出的贡献高达36微克/立方米。为此,北京居民也付出了很大的代价,单就供暖一项来粗略估算,成本就增加了3倍左右。

与TSP相比,在北京对于可吸入颗粒物PM10的治理难度通常会更大一些,根据我们收集到的北京年均监测记录估算的PM10平均每年降幅约在每立方米4至5微克之间。根据监测记录建立模型估算的结果为:北京PM2.5浓度平均每年下降2至3微克。

从理论上讲,PM2.5的下降幅度不大可能超过PM10。这不仅由于PM2.5是PM10的组成部分,而且由于PM2.5组成成分更为复杂,治理过程不仅事关工业排放,还会涉及居民出行与日常生活习惯,因而持续下降的难度也会越来越大。三年来北京PM2.5的持续下降既是人努力的结果,也有天帮忙的成分。既然目前北京空气污染物的清除主要靠“等风来”,那么对未来几年风速风向变化的不确定性就应当有充分的预期。一旦遇到2011年和2012年冬季那样的持续静稳天气,PM2.5年均浓度很可能还会出现反弹。

长期以来,政府有关部门对于环境治理只注意到其自然科学和工程技术的一面,而忽视了涉及社会经济与传媒沟通方面的规律。从社会心理学的角度来看,多年来环境信息不公开的一个后果就是导致判断评价事物时的参照系错位。

2002年诺贝尔经济学奖获得者卡尼曼在《思考,快与慢》一书中讲述前景理论时谈到:“评估与中性参照点(如现状)有关,高于参照点的结果就是所得,低于参照点的结果就是损失”。尽管北京十多年前的空气质量更糟糕,然而由于环境质量信息公开程度低,公众与传媒不了解实际情况,一遇突发情况,政府有关部门的回应又难以服众,致使媒体和公众在批判北京空气质量变化趋势时,单凭感觉和记忆,或以发达国家的现状作为参照系,代替了北京以往的空气质量变化实情,从而得出结论:北京的空气质量变差了。

这种参照系错位,不但不利于公众对已有成就的认同,而且增大了未来空气污染治理取得成效的难度。暂且不论北京PM2.5下降到每立方米60微克需要付出的何等代价及其不确定性,即便几年后达到了上述目标,仍与主要发达国家十几微克的现状相距甚远。

来源:北京大学国家发展研究院

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