汪寿阳等:中国钢铁五年污染下降显著,未来减排任重道远

  • 日期:2021-06-25

2021年6月25日,中国科学院大学经济与管理学院汪寿阳教授(共同通讯作者)联合北京航空航天大学经济管理学院汤铃教授(通讯作者)、生态环境部环境工程评估中心伯鑫高级工程师(第一作者)、伦敦大学学院米志付教授(共同通讯作者)等中国、英国、美国等多家学术机构,以“Effect of strengthened standards on Chinese ironmaking and steelmaking emissions”为题在Nature Sustainability在线发表了最新研究成果。该研究引入实时在线监测系统(CEMS)数据,构建了中国钢铁厂高精度排放大数据库及其评估模型,发现中国钢铁五年内污染下降近一半,明确指出在“碳达峰-碳中和”背景下,其未来减排任重道远,“减污降碳”协同治理应该成为政府的主要政策方针。

 

中国钢铁产量自1996年起稳居全球第一,具有高耗能、排污点多、排放量大等特征,成为“蓝天保卫战”中重点控排对象。为有效控制污染,中国持续收紧钢铁大气污染排放标准限值:2012年,中国引入钢铁烟尘、二氧化硫和氮氧化物的排放浓度限值;2015年,中国加严标准,将其限值最大下降60%,67%和40%;2019年,中国提出比美国、欧盟等发达国家更为严苛的“超低排放标准”。对此,精准剖析中国钢铁的排放特征,科学评估控排举措的减排效果,深入解锁有效减排的成功秘诀,对进一步探寻“碳达峰-碳中和”目标下中国钢铁未来减排走向至关重要。然而,钢铁生产技术复杂多样,构建科学、精准的钢铁排放核算模型一直是国际科学前沿的一个热点和难点问题。

 

在该研究中,研究人员基于大数据技术,系统处理与分析CEMS数据(即钢铁厂烟囱排放浓度的实时监测数据),构建2014-2018年中国钢铁厂时(每小时)-空(各设备)高精度排放大数据库。不同于传统方法采用固定不变的平均排放因子,新方法引入实时动态的异质主体数据,有效克服了参数假设较多、不确定性较高的缺点。此外,研究人员采用了统计分析、不确定性分析、独立验证等多种数理统计方法,多维度验证了研究结果。

 

基于新评估模型测算结果,中国钢铁厂对新标准反应迅速,持续降低排放浓度,快速恢复达标水平:2015年1月标准加严后,中国钢铁厂达标水平迅速下降,却仅用一年半恢复至2014年水平;2015-2018年,达标率持续上升;2018年12月,全国绝大部分钢铁厂实现稳定达标排放。随着排放浓度下降,2014-2018年中国钢铁产量增加14%,但其烟尘和二氧化硫排放量分别下降47%和42%,氮氧化物仅上升3%,其核心减排手段为改进末端治理技术。未来,中国钢铁减排潜力巨大,若超低排放标准全面实施,三种污染物排放将分别下降50%,37%和58%;引入并提升清洁能源使用以改善能源结构,将成为关键减排手段。其中,烧结工序、北部和东部地区及大型企业的减排贡献占比最大。

 

在“碳中和”背景下,2021年5月,中国生态环境部提出拟将碳排放影响评价纳入环评体系,CEMS全面测碳将是大势所趋。在此背景下,新方法将进一步为高精度核算碳排放提供理论与方法支持,将持续发力于“碳达峰-碳中和”背景下中国“减污降碳”协同治理的科学评估与政策制定。

 

中国钢铁厂高分辨率排放大数据库(摘自《Nature Sustainability》发表论文)

 

相关论文:

Bo X, Jia M, Xue X, Tang L,MI ZF,Wang SY, et al. Effect of strengthened standards on Chinese ironmaking and steelmaking emissions. Nat. Sustain, https://doi.org/10.1038/s41893-021-00736-0

Tang L, Qu J, Mi Z, et al. Substantial emission reductions from Chinese power plants after the introduction of ultra-low emissions standards. Nat. Energy, 2019, 4(11): 929-938. https://doi.org/10.1038/s41597-020-00665-1

Tang L, Xue X, Qu J, et al. Air pollution emissions from Chinese power plants based on the continuous emission monitoring systems network. Sci. Data, 2020, 7(1): 1-10. https://doi.org/10.1038/s41560-019-0468-1