2010年以来中国大湾区空气污染物与温室气体排放的驱动因素

《Atmospheric Environment》：Drivers of air pollutant and greenhouse gas emissions since 2010 in Greater Bay Area, China

　　

摘要

中国实施了一系列空气质量治理政策，有效提升了空气质量。然而，这些政策对粤港澳大湾区的空气污染物和温室气体排放的综合影响，以及它们与快速经济社会发展之间的相互作用，目前仍不十分清楚。本研究整合了粤港澳大湾区的统一排放清单，并运用加性对数平均迪维西亚指数分解方法，分析了2010年至2020年间各主要行业空气污染物与温室气体排放变化的驱动因素。2010年至2020年间，粤港澳大湾区的空气污染物排放量大幅下降：二氧化硫减少了87%，PM2.5减少了68%，氮氧化物减少了48%，氨气减少了27%，挥发性有机物减少了25%。LMDI分析表明，排放强度和能源强度的变化是推动减排的主要因素，其中工业和电力行业的影响最为显著。在交通运输行业，排放强度变化的作用减弱，而能源强度变化及运输结构调整成为推动减排的主要因素。在居民商业和农业行业中，由于末端治理措施不足，减排效果相对有限。自2010年以来，包括二氧化碳、甲烷和一氧化二氮在内的温室气体排放量增长了20%，尽管能源强度变化是主要的减排驱动因素，但仍不足以抵消能源消耗的持续增长。本研究揭示了排放强度、能源强度以及经济社会发展如何影响粤港澳大湾区的空气污染物和温室气体状况，为制定更有效的空气质量与低碳政策提供了依据。

引言

粤港澳大湾区是中国重要的经济和人口中心，涵盖香港、澳门以及广东省的九个主要城市。由于快速的经济社会发展以及能源需求的持续增长，该地区面临着空气污染和大量温室气体排放的双重压力（Fang等，2019；Li等，2023；Liu等，2026；Xie等，2023）。随着中国致力于实现碳达峰和碳中和目标，并努力将粤港澳大湾区建设成世界级的湾区，实现空气清洁和低碳能源转型变得越来越重要（Yang等，2021；Zhang等，2024）。因此，迫切需要全面了解粤港澳大湾区空气污染物和温室气体排放的趋势及其驱动因素，以便制定有效的减排策略。

自2010年以来，中国实施了严格的空气污染控制措施，尤其是通过分两个阶段的政策框架，显著改善了全国空气质量。第一阶段（2013–2017年）主要针对电力和工业行业的末端治理，以解决严重的PM2.5污染问题（Geng等，2019；Zhang等，2019；Zheng等，2018）。第二阶段（2018–2020年）在延续第一阶段政策的基础上，进一步出台了更严格的措施来控制挥发性有机物排放，以减轻臭氧污染（Geng等，2024；Liu等，2023）。以往的研究已经全面分析了这些环境政策对空气污染物和温室气体排放的影响或益处（Geng等，2021；Liu和Wang，2020；Xiao等，2022；Zhai等，2019；Zhao等，2022a）。然而，粤港澳大湾区对国家政策的响应机制仍需进一步研究。尽管广东省已经开展了大量的污染物排放和治理措施评估，但大多数研究仅限于城市或省级层面的分析，且往往未将香港和澳门纳入考量（Wang等，2014；Xu等，2020）。该地区的污染物来源结构、能源使用模式以及治理体系存在明显的内部差异。此外，严格的排放控制措施实施期间，粤港澳大湾区也经历了快速的经济社会发展。这些控制措施的效果与同期经济社会发展趋势之间如何相互作用尚不清楚，因为这些因素可能会相互抵消或增强，从而影响区域内的空气污染物和温室气体排放。虽然有一些研究使用了对数平均迪维西亚指数来分析经济发展和治理措施对温室气体排放的影响，但同时考虑空气污染物和温室气体的跨行业分析仍然较少（Xu等，2018；Zhou等，2023）。

本研究运用LMDI方法，分析了2010年至2020年间粤港澳大湾区主要空气污染物（包括二氧化硫、PM2.5、氮氧化物、挥发性有机物和氨气）以及温室气体排放（包括二氧化碳、甲烷和一氧化二氮）的变化及其驱动因素。首先，我们整合了粤港澳大湾区的统一排放清单，并将区域排放量划分为四个主要行业：工业和电力、交通运输、居民商业以及农业和畜牧业。通过将这一排放清单与经济、人口和能源消费数据相结合，我们定量分析了不同政策阶段各类因素对各行业排放变化的影响。所考虑的因素包括：（1）经济增长（GDP）；（2）人口增长；（3）排放强度（单位能源消费量的排放量）；（4）能源强度（单位GDP的能源消耗量）；（5）经济结构（各行业在GDP中的占比）；（6）运输强度（单位运输周转量的能源消耗量）；（7）运输结构（不同运输方式在运输周转量中的占比）；（8）农业劳动强度（第一产业人口占比）。我们的研究结果揭示了粤港澳大湾区各行业对环境控制政策和社会经济发展的不同反应，为制定更有针对性的区域减排策略提供了科学依据。

章节节选

分解空气污染物和温室气体排放变化的驱动因素

图S1显示了粤港澳大湾区在中国境内的地理位置。本研究运用LMDI方法，分解了2010年至2020年间空气污染物和温室气体排放的变化情况。LMDI方法具有多种优点，比如能够实现无残差的全分解、具备聚合一致性，还能处理零值，因此特别适用于涉及多个行业和多种污染物的研究（Chen等，2026；Cheng等，2023；Li等，2026；Li）

粤港澳大湾区的排放变化

自2010年以来，粤港澳大湾区的主要人为空气污染物排放量大幅下降，二氧化硫减少了87%，PM2.5减少了68%，氮氧化物减少了48%，氨气减少了27%，挥发性有机物减少了25%（见图1A）。相比之下，同一时期温室气体排放量却增长了20%。其中，二氧化硫和PM2.5的减排幅度最为明显，这主要是由于各地广泛采用了末端控制技术。这些技术包括实施更严格的排放标准，以及对发电厂等进行改造

结论

根据我们的估算，2010年至2020年间，二氧化硫排放量减少了87%，PM2.5减少了68%，氮氧化物减少了48%，氨气减少了27%，挥发性有机物减少了25%。LMDI分析结果表明，在三个阶段中，工业和电力行业在各类传统污染物排放方面都实现了显著下降，其中排放强度和能源强度的变化是推动减排的主要因素。在交通运输行业，排放强度变化的作用有所减弱，而能源强度变化则继续发挥重要作用

CRediT作者贡献说明

李杰：数据整理、方法论、软件应用、可视化处理、初稿撰写、审稿与编辑。谢宇航：正式分析、方法论、软件应用、结果验证。黄志勇：数据整理、软件应用、审稿与编辑。郑俊宇：数据整理、软件应用、审稿与编辑。傅晓：概念构建、方法论、软件应用、初稿撰写、审稿与编辑。

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家重点研发计划（项目编号：2023YFC3709204）、广东省自然科学基金（项目编号：2025A1515012215）以及广东省人才计划（项目编号：2023QN10L113）的支持。

Jie Li|Yuhang Xie|Zhijiong Huang|Junyu Zheng|Xiao Fu

清华大学深圳国际研究生院环境与生态研究所，中国深圳，518055