2022河北省“十四五”臭氧污染控制目标与气候协同的减排路径研究

河北省“十四五”臭氧污染控制目标与气候协同的减排路径研究 ReportoftheozonetargetandcontrolstrategyinHebeiProvinceduringthe14thFYPperiod 北京大学2022.9 PekingUniversity September,2022 ! "g$%&'()*+,-.0%1234567849:; ACKNOWLEDGEMENT ThisreportisaproductofPekingUniversityandisfundedbyEnergyFoundationChina. !P#$%&() !P+,-ƒ&/012345267829 !P:6-ƒ&;/<34=>6ф@ABCDEFG ;/<HI3452JK9 P# 第1章河北省近地面臭氧污染特征1 1.1近年来河北省环境空气质量变化趋势1 1.1.1综合指数及各项污染物变化情况1 1.1.2超标天数的变化特征与趋势2 1.2地面臭氧污染现状与变化趋势4 1.2.1臭氧浓度年际变化分析4 1.2.2臭氧浓度的月度变化趋势10 1.2.3臭氧浓度日变化趋势20 1.3重点城市臭氧污染现状22 第2章河北省大气污染源排放清单与减排效果27 2.12020年大气污染物排放总体情况27 2.2各类源排放特征与空间分布30 2.2.1工业源30 2.2.2移动源43 2.2.3扬尘源49 2.2.4生活源51 2.2.5其他源56 2.3各类污染物的城市分布特征58 2.3.1一次PM2.5城市分布特征58 2.3.2PM10城市分布特征60 2.3.3SO2城市分布特征62 2.3.4NOX城市分布特征64 2.3.5VOCS城市分布特征66 2.4十三五”期间大气污染物减排效果分析68 2.4.1“十三五”期间实施的大气污染治理方案68 2.4.2“十三五”期间大气污染防治措施减排量分析72 2.4.3“十四五”期间减排效益来源分析74 第3章控制臭氧生成的VOCS关键物种和排放源76 3.12020年河北省人为源VOCS组分排放清单76 3.2VOCS优势物种排放特征82 3.3全省夏季分组分排放特征88 3.4夏季人为源VOCS臭氧生成潜势90 3.4.1全省夏季臭氧生成潜势90 3.4.2各城市夏季臭氧生成潜势92 3.4.3重点城市人为源VOCs臭氧生成潜势95 3.5各市控制O3生成的人为源VOCS关键物种和关键源104 第4章近年河北省VOCS污染特征106 4.12019年/2020年河北省VOCS污染水平及臭氧生成潜势时空分布变化特征106 4.1.1VOCs污染水平时空分布变化特征106 4.1.2VOCs臭氧生成潜势时空分布变化特征109 4.22019年/2020年重点城市VOCS污染水平及臭氧生成潜势变化特征114 4.2.1石家庄市114 4.2.2衡水市116 4.2.3邯郸市119 4.3臭氧高发季VOCS日变化特征122 4.3.1石家庄市VOCs日变化特征122 4.3.2衡水市VOCs日变化特征125 4.3.3邯郸市VOCs日变化特征127 第5章“十四五”河北省臭氧控制目标与减排方案130 5.1“十四五”臭氧污染控制目标设计130 5.1.1“十三五”河北省空气质量优良率变化与现状130 5.1.2“十四五”O3控制目标的确定134 5.1.3臭氧前体物减排目标137 5.2河北省臭氧污染回溯模拟138 5.2.1模拟范围和模拟网格的构建138 5.2.2模拟时段的选择140 5.2.3源排放清单的调整和处理141 5.2.4气象模拟结果评估145 5.2.5空气质量模拟结果评估149 5.2.6模拟的臭氧污染区域特征156 5.3臭氧浓度敏感性回溯模拟分析158 5.3.1DDM-3D模拟的敏感性系数的日变化特征158 5.3.2臭氧日最大8小时均值对前体物排放敏感度的定量分析160 5.3.3臭氧日最大8小时浓度对各类源前体物排放敏感性的空间分布162 5.4基于回溯模拟EKMA曲线的控制方案情景分析165 5.4.1EKMA曲线绘制方法166 5.4.2重点城市EKMA曲线及控制方案情景分析168 5.4.3“十四五”臭氧污染控制情景模拟方法183 5.5基于情景模拟结果的达标分析191 5.5.1分析方法191 5.5.2基于基准年（2020）观测值的城市达标分析193 5.6臭氧改善目标的化石能源削减目标和碳减排分析195 5.6.1化石能源削减目标与碳减排分析195 5.6.2“十四五”空气质量改善与碳减排目标建议201 5.6.3气候协同的减排措施203 5.7臭氧前体物减排路径与措施204 5.7.1调整优化能源与产业结构205 5.7.2推进工业领域污染减排206 5.7.3强化交通污染源减排与推进低碳交通运输体系建设210 5.7.4有序开展生活源农业源污染防治213 5.8小结214 第6章臭氧污染管控政策建议217 6.1建立健全臭氧前体物控制监督管理体系217 6.1.1VOCs地方排放标准制修订建议217 6.1.2建立健全监测监控体系218 6.1.3全面实施排污许可制度219 6.1.4加强统计与调查219 6.1.5加强监督执法219 6.2“十四五”VOCS重点行业管控建议方案220 6.3臭氧污染监测预警体系222 6.4VOCS监督管理体系223 6.5NOX和VOCS非线性协同减排策略225 6.6加强省域大气污染联防联控和大气污染综合治理225 ø1ø#$%&'()*+Y-. 1.1!"#$K&'()*+,-./0 1.1.1综合指数及各项污染物变化情况 图1-1给出了“十三五”期间河北省环境空气质量综合指数的年际变化，由图可见河北省环境空气质量得到了大幅改善，2020年河北省环境空气质量综合指数较2015年降低了32%。从图1-2所示主要污染物的年日均浓度看，PM2.5、PM10、SO2、NO2和CO均呈下降趋势，但O3浓度呈上升趋势。从综合指数改善贡献情况来看，环境空气质量改善PM2.5贡献了29.7%、PM10贡献了25.7%、SO2贡献了14.5%、NO2贡献了21.7%、CO贡献了14.5%，O3由于浓度升反作用了6.2%。 !1-12015-2020"#$%&'()*+3-./0123 !1-245678#$%9:;<=0123>?@Aμg/m3COAmg/m3B 1.1.2超标天数的变化特征与趋势 图1-3给出了河北省十三五期间环境空气质量超标的天数，由图可见，河北省各市平均超标天数减少了46天，其中的主要减少年份在2016年和2020年， 2017-2020年超标天数变化不明显甚至个别年份出现反弹。 超标天数中，河北省首要污染物主要为PM2.5、PM10和O3，其中以PM2.5和 PM10为首要污染物的超标天逐渐减少，见图1-4。 由图1-4可见，2015-2019年期间以O3为首要污染物天数逐年增加，2020年略有降低。2015年-2018年超标天中首要污染物占比最高的均为PM2.5，分别为2015年71.8%、2016年68.6%、2017年54.5%、2018年47.1%，2019年 -2020年O3为首要污染物天数超过PM2.5，O3成为影响河北省空气质量达标天数的首要污染物。 !1-345678#$%CDE/F0123>?@AEB !1-445678#$%GHDEI:;<=JK0123 2019年河北省以O3超标为首要污染物的超标天数为70天，占全年总天数的19.2%，与2015年的21天（占比5.8%）相比增加了49天，因O3超标造成达标天数比率较2015年多损失了13.4个百分点； 2019年河北省以PM2.5超标为首要污染物的超标天数为56天，占全年总天数的15.3%，与2015年的112天（占比30.7%）相比减少了56天，因PM2.5超标造成达标天数比率较2015年少损失15.4个百分点。 2019年，臭氧浓度增长造成的超标天数增加，基本抵消了PM2.5改善对达标天数的贡献。 2020年，通过各项臭氧管控措施实施，以O3超标为首要污染物的超标天数较2019年减少14天，管控效果较为显著。 1.212345678fi-./0 1.2.1臭氧浓度年际变化分析 （1）全省臭氧百分位浓度的年际变化分析 对比分析2015-2020年河北省臭氧浓度的年际变化，如图1-5所示河北省臭氧不同百分位浓度整体均呈上升趋势。 其中2015-2020年，河北省臭氧不同百分位浓度整体均呈上升趋势，其中高值90百分位浓度呈上升趋势，上升速度最快，年均上升幅度为10.75μg/m3；第75百分位逐年上升，年均上升8.5μg/m3；中位50百分位浓度逐年上升，年均上升幅度为5.25μg/m3；低值第25百分位2015-2018年逐年上升，2019年较2018年下降2.0μg/m3，2015-2019年年均上升幅度3.5μg/m3；背景第5百分位浓度2015-2018年逐年上升，2019年较2018年下降6μg/m3，2015-2019年年均上升幅度2μg/m3。由此可见，河北省臭氧基准浓度和低值浓度经过2015-2018年逐年上升后2019年有所下降，但典型气象条件和污染气象条件下臭氧 90百分位、75百分位、50百分位浓度在逐年上升，尤其是污染较重时段90百 分位浓度上升最为明显。 2020年5百分位、25百分位较2019年持续增长，其余浓度有明显回落，50百分位同比下降了4μg/m3、75百分位同比下降了9μg/m3、90百分位同比下降了15μg/m3。2020年臭氧污染水平与2018年基本持平。 !1-52015-2020"#$%LMNӳ@PQRK （2）各市年际变化分析 如图1-6所示各市第90百分位浓度对比图可见，从污染重心来看，2015年 -2017年各市第90百分位浓度污染重心在保定、唐ft等中部和东部城市，2018- 2020年污染重心逐渐变为石家庄、邢台、邯郸、廊坊、唐ft等城市，与秋冬季 PM2.5污染重心基本重合。 从浓度年际变化来看，2015年-2019年浓度呈增长趋势，其中承德、张家口增加不明显，年均上升幅度分别为0.25、4μg/m3；邢台、秦皇岛、邯郸、石家庄浓度增加最为显著，年均上升幅度分别为20.25、20.25、18、17.5μg/m3；其余各市年均上升幅度在5.5μg/m3至10μg/m3之间。2020年各市浓度均较2019年有所降低，降低幅度较大的石家庄、保定、邢台降低了26、25、23μg/m3，廊坊、衡水、张家口、秦皇岛、邯郸下降幅度在11μg/m3至19μg/m3之间，沧州、唐ft、承德下降幅度较小，分别下降了7、8、9μg/m3。 !1-62015-2020"#$%STLMU90Nӳ@PQRK! 图1-7所示各市第75百分位浓度变化趋势与90百分位基本一致，从污染重心来看，2015年-2017年各市第75百分位浓度污染重心在保定、衡水、廊坊、沧州等中部和东部城市，2018-2020年污染重心逐渐变为石家庄、邢台、邯郸等中南部城市。 从浓度年际变化来看，2015年-2019年浓度呈增长趋势，其中承德、张家口增加不明显，年均上升幅度分别为0.25、4μg/m3；邯郸、邢台、石家庄、秦皇岛浓度增加最为显著，年均上升幅度分别为16、15.25、14.75、12.5μg/m3；其余各市年均上升幅度在3.5μg/m3至8μg/m3之间。2020年承德市浓度与2019年持平，其余各市均有所降低，降低幅度较大的保定、邯郸、邢台、石家庄、唐ft降低了11μg/m3至19μg/m3，其余各市下降幅度较小，分别下降了1μg/m3至10μg/m3。 !1-72015-2020"#$%STLMU75Nӳ@PQRK! 图1-8所示各市第50百分位浓度变化趋势图可见，从污染重心来看，2015年-2017年各市第50百分位浓度污染重心在承德、