中国大气污染物与二氧化碳协同减排的时空格局与驱动机制研究

本研究针对中国285个城市2000-2020年大气污染物(SO2 /NOx /PM)与CO2 排放的协同治理难题，运用GIS空间分析和GTWR模型，揭示了"先增后降"的排放轨迹和"沿海高-内陆低"的空间分异特征，发现能源强度是主要抑制因子而科技投入是核心促进因子，为"双碳"目标下的区域差异化治理提供了科学依据。

　　

在全球气候变化与空气污染双重挑战下，中国作为世界最大的温室气体排放国和制造业中心，正面临前所未有的环境治理压力。大气污染物(PM_2.5
/SO₂
/NO_x
)与二氧化碳(CO₂
)具有同根同源特性，但现有研究多聚焦单一污染物控制，缺乏对两者协同关系的系统认知。更关键的是，中国区域发展不平衡导致减排政策效果存在显著空间异质性，如何实现"减污降碳"协同增效成为实现"30·60"双碳目标的核心命题。

针对这一科学难题，来自国内科研机构的研究团队在《Research in Cold and Arid Regions》发表重要成果。研究团队创新性地整合了地理信息系统(GIS)空间分析、耦合协调度模型和地理时空加权回归(GTWR)三大技术方法，基于285个地级市20年的排放数据，首次构建了覆盖全国的多尺度协同评估框架。研究特别注重数据代表性，排放数据源自《中国能源统计年鉴》《中国城市统计年鉴》等权威来源，并通过污染当量换算实现多污染物标准化整合。

研究结果揭示四大关键发现：

1. 排放时空演变特征
   通过核密度分析和标准差椭圆显示，2000-2020年中国城市大气污染物与CO₂
   排放呈"倒U型"曲线，峰值出现在2010年前后。空间分布呈现明显的"胡焕庸线"指向性，长三角、珠三角和华北平原始终是排放热点区，而西北内陆城市保持低值。

2. 协同水平动态评估
   耦合协调度模型测算表明，中国城市协同减排整体处于轻度失调状态（协调区占比仅23.86%），但呈现"东高西低、北高南低"的梯度特征。值得注意的是，东部沿海地区协调度增速放缓，而中西部地区提升明显，反映区域差距正在缩小。

3. 治理重心战略转移
   研究发现2010年后中国环境治理出现标志性转折：聚焦碳减排的城市数量从26.6%跃升至63.8%，形成"东南沿海→西北内陆"的政策扩散路径。典型如长三角城市群早在2006年就完成从污染控制到碳减排的转型，比西北地区领先达10年。

4. 驱动因子空间异质性
   GTWR模型识别出能源消费强度（抑制系数-0.32）和科技支出占比（促进系数+0.28）分别是最强抑制和促进因素。特别发现城镇化率在东部呈现抑制效应（路径依赖效应），在西部却表现为促进效应（清洁能源优势），这一发现颠覆了传统认知。

在讨论环节，研究团队强调该成果对完善中国环境治理体系的三重价值：方法学上创新性地将时空异质性纳入协同效应评估；实践层面为制定区域差异化政策提供量化依据；战略维度证实了"科技创新驱动"对实现双碳目标的关键作用。研究建议未来应建立"东部试点-西部跟进"的协同治理传导机制，重点突破能源强度约束，这对全球发展中国家探索绿色转型路径具有重要参考价值。