“所谓大气环境容量是指一个区域在某种环境目标（如空气质量达标或酸沉降临界负荷）约束下的大气污染物最大允许排放量。”环保部环境规划院副院长兼总工程师王金南研究员介绍，“从我国空气质量管理的需求出发，亟须以PM2.5达标为约束核算大气环境容量，为总量减排提供科学依据。”
“《环境空气质量标准》（GB3095-2012）将于2016年在全国实施，PM2.5已成为影响我国城市空气质量达标的首要污染物，环境空气中的PM2.5标准限值相比SO2、NO2、PM10成为更严格的约束。”环保部环境规划院大气环境部环境模拟与评估研究室主任薛文博分析。
历时一年多，环保部环境规划院的王金南研究员、杨金田研究员、薛文博副研究员、雷宇副研究员、付飞助理研究员与清华大学环境学院的贺克斌教授和王书肖教授组成的研究团队，联合完成了以PM2.5达标为约束的大气环境容量分析，这是我国首次估算全国城市PM2.5达标约束下的大气环境容量。
“基于2010年气象条件，估算的全国SO2、NOx、一次PM2.5及NH3的环境容量分别约为1360万吨、1260万吨、620万吨和630万吨。”薛文博介绍， 2010年全国SO2、NOx、一次PM2.5和NH3实际排放量分别超过环境容量的66%、81%、96%、52%，各种污染物排放量均远超过大气环境容量。
首次核定全国城市PM2.5达标下的大气环境容量
围绕不同环境目标下的大气环境容量，我国先后已开展了大量研究工作。
王金南介绍，环境规划院长期从事大气环境容量的研究工作，曾在“十五”期间协助原国家环保总局核算了全国113个环保重点城市的SO2大气环境容量，但当时是基于1996年的环境空气质量标准。
根据环保部环境规划院大气环境部副主任雷宇介绍，在全国层面，任阵海等模拟了全国城市SO2年均浓度达标下的SO2最大允许排放量约为1200万吨；郝吉明、柴发合等计算了硫沉降临界负荷约束下的全国SO2环境容量约为1700万吨。环境规划院也在此方面开展了长期研究，如李云生等核算了113个环保重点城市SO2年均浓度达标下的SO2最大允许排放量；王金南、蒋洪强等根据主体功能区划类型核算了SO2年均浓度达标下的SO2最大允许排放量。
“但由于PM2.5是由污染源排放的SO2、NOx、一次PM2.5、NH3、VOCs等多种污染物经物理、化学转化形成的综合污染结果，具有多因一果的污染成因特点，并可随大气的流动进行长距离传输，呈现典型的区域性、复合型污染特征。”雷宇介绍。
薛文博进一步指出，尽管我国已经开展了大量环境容量研究工作，但在全国尺度、以PM2.5达标为约束、考虑污染物协同效应的多污染物环境容量研究尚属空白。
“因此，我们在第3代空气质量模型WRF-CAMx基础上建立了环境容量迭代计算方法，开发了以PM2.5达标为约束的多污染物环境容量计算系统，在2010年气象条件的背景下，以我国333个地级城市PM2.5年均浓度达标为约束目标，计算了全国31个省市区SO2、NOx、一次PM2.5及NH3的最大允许排放量。”薛文博介绍。
课题组的研究结果显示，基于空气质量反退化原则（空气质量达标地区污染物排放量不允许增加），如果全国所有地级城市PM2.5年均浓度达标，SO2、NOx、一次PM2.5及NH3的环境容量分别约为1360万吨、1260万吨、620万吨和630万吨。
其中，SO2环境容量较大的省份有内蒙古、山西、辽宁、山东，其环境容量均超过70万吨，西藏、海南、北京及天津市SO2环境容量较小，均低于10万吨；NOx环境容量大于60万吨的省份依次为内蒙古、广东、山西及江苏省，小于10万吨的省份包括西藏、北京、海南、青海；一次PM2.5环境容量高值区主要集中在内蒙古、广西及广东等省市，低值区主要包括西藏、北京、海南及天津等省市；NH3环境容量高值省市依次为云南、内蒙古、四川等，而北京、天津、上海等省市NH3环境容量相对较小。
薛文博介绍，我们选择2010年作为大气环境容量测算的基准年，是因为2010年作为“十二五”规划的基准年，其环境统计数据和排放清单基础相对完备。“空气质量标准与气象条件是影响环境容量的重要因素，我们目前正在研究不同环境空气质量标准与不同气象条件下的大气污染物环境容量。”
建议“十三五”期间实施减排指标与减排目标双重差异化管理
那么，以2010年各种污染物实际排放量为基础，那么我国大气污染物实际排放量与大气环境容量是什么关系？
“2010年全国实际SO2、NOx、一次PM2.5和NH3排放量分别超过环境容量的66%、81%、96%、52%。”薛文博介绍。
课题组的研究结果表明，重点区域中，京津冀地区为严重超载区域，北京、天津、河北SO2、NOx、一次PM2.5超载率均大于150%，NH3超载率均大于100%；长三角地区为一般超载区域，上海、江苏、浙江SO2、NOx、一次PM2.5超载率均介于50%到150%之间，NH3超载率介于50%到100%之间；珠三角地区为轻度超载区，广东省SO2、NOx、一次PM2.5及NH3超载率均小于50%。31个省市区中，空气污染较严重的河南、河北、天津、安徽、山东及北京6省市4项污染物排放量均超过环境容量1倍以上，空气污染较轻的省市环境容量超载率明显偏小，其中海南和西藏所辖地市空气质量达标， SO2、NOx、一次PM2.5及NH3均未超载。
薛文博认为，不同省份、不同污染物环境容量超载程度均存在显著差异，因此，以PM2.5达标为目标控制多种大气污染物排放，需要进一步强调不同区域减排指标、减排目标的差异化管理，确保污染减排与环境质量紧密挂钩。
“随着以PM2.5为主的大气污染日益严重，我国急需构建基于环境容量与环境质量约束的污染减排模式，污染减排目标的确定与分解方法必须由单纯的基于污染减排潜力向基于减排潜力与环境质量改善要求相结合的方式转变。”薛文博分析。
薛文博认为，基于环境质量的总量控制，其核心特点可归纳为“质量导向，差异管理”，建议在“十三五”期间可以依据环境容量超载程度，将全国31个省市划分为五大区（见附表），实施减排指标（探索在不同区控制不同污染指标）与减排目标（基于环境容量超载率确定减排目标）双重差异化管理，确保减排指标能够与各省市首要环境问题对应、减排目标能够与各省市大气污染程度相对应。
雷宇进一步指出，特别是针对以“北京-西安-杭州”为顶点的大气重污染三角区（主要包括北京、天津、河北、河南、山东、江苏、浙江、上海、安徽、湖南、湖北等省市）、四川盆地的成渝污染区（四川、重庆等）等环境容量严重超载的区域制定更加严格的总量控制目标。
围绕不同环境目标下的大气环境容量，我国先后已开展了大量研究工作。
王金南介绍，环境规划院长期从事大气环境容量的研究工作，曾在“十五”期间协助原国家环保总局核算了全国113个环保重点城市的SO2大气环境容量，但当时是基于1996年的环境空气质量标准。
根据环保部环境规划院大气环境部副主任雷宇介绍，在全国层面，任阵海等模拟了全国城市SO2年均浓度达标下的SO2最大允许排放量约为1200万吨；郝吉明、柴发合等计算了硫沉降临界负荷约束下的全国SO2环境容量约为1700万吨。环境规划院也在此方面开展了长期研究，如李云生等核算了113个环保重点城市SO2年均浓度达标下的SO2最大允许排放量；王金南、蒋洪强等根据主体功能区划类型核算了SO2年均浓度达标下的SO2最大允许排放量。
“但由于PM2.5是由污染源排放的SO2、NOx、一次PM2.5、NH3、VOCs等多种污染物经物理、化学转化形成的综合污染结果，具有多因一果的污染成因特点，并可随大气的流动进行长距离传输，呈现典型的区域性、复合型污染特征。”雷宇介绍。
薛文博进一步指出，尽管我国已经开展了大量环境容量研究工作，但在全国尺度、以PM2.5达标为约束、考虑污染物协同效应的多污染物环境容量研究尚属空白。
“因此，我们在第3代空气质量模型WRF-CAMx基础上建立了环境容量迭代计算方法，开发了以PM2.5达标为约束的多污染物环境容量计算系统，在2010年气象条件的背景下，以我国333个地级城市PM2.5年均浓度达标为约束目标，计算了全国31个省市区SO2、NOx、一次PM2.5及NH3的最大允许排放量。”薛文博介绍。
课题组的研究结果显示，基于空气质量反退化原则（空气质量达标地区污染物排放量不允许增加），如果全国所有地级城市PM2.5年均浓度达标，SO2、NOx、一次PM2.5及NH3的环境容量分别约为1360万吨、1260万吨、620万吨和630万吨。
其中，SO2环境容量较大的省份有内蒙古、山西、辽宁、山东，其环境容量均超过70万吨，西藏、海南、北京及天津市SO2环境容量较小，均低于10万吨；NOx环境容量大于60万吨的省份依次为内蒙古、广东、山西及江苏省，小于10万吨的省份包括西藏、北京、海南、青海；一次PM2.5环境容量高值区主要集中在内蒙古、广西及广东等省市，低值区主要包括西藏、北京、海南及天津等省市；NH3环境容量高值省市依次为云南、内蒙古、四川等，而北京、天津、上海等省市NH3环境容量相对较小。
薛文博介绍，我们选择2010年作为大气环境容量测算的基准年，是因为2010年作为“十二五”规划的基准年，其环境统计数据和排放清单基础相对完备。“空气质量标准与气象条件是影响环境容量的重要因素，我们目前正在研究不同环境空气质量标准与不同气象条件下的大气污染物环境容量。”
建议“十三五”期间实施减排指标与减排目标双重差异化管理
那么，以2010年各种污染物实际排放量为基础，那么我国大气污染物实际排放量与大气环境容量是什么关系？
“2010年全国实际SO2、NOx、一次PM2.5和NH3排放量分别超过环境容量的66%、81%、96%、52%。”薛文博介绍。
课题组的研究结果表明，重点区域中，京津冀地区为严重超载区域，北京、天津、河北SO2、NOx、一次PM2.5超载率均大于150%，NH3超载率均大于100%；长三角地区为一般超载区域，上海、江苏、浙江SO2、NOx、一次PM2.5超载率均介于50%到150%之间，NH3超载率介于50%到100%之间；珠三角地区为轻度超载区，广东省SO2、NOx、一次PM2.5及NH3超载率均小于50%。31个省市区中，空气污染较严重的河南、河北、天津、安徽、山东及北京6省市4项污染物排放量均超过环境容量1倍以上，空气污染较轻的省市环境容量超载率明显偏小，其中海南和西藏所辖地市空气质量达标， SO2、NOx、一次PM2.5及NH3均未超载。
薛文博认为，不同省份、不同污染物环境容量超载程度均存在显著差异，因此，以PM2.5达标为目标控制多种大气污染物排放，需要进一步强调不同区域减排指标、减排目标的差异化管理，确保污染减排与环境质量紧密挂钩。
“随着以PM2.5为主的大气污染日益严重，我国急需构建基于环境容量与环境质量约束的污染减排模式，污染减排目标的确定与分解方法必须由单纯的基于污染减排潜力向基于减排潜力与环境质量改善要求相结合的方式转变。”薛文博分析。
薛文博认为，基于环境质量的总量控制，其核心特点可归纳为“质量导向，差异管理”，建议在“十三五”期间可以依据环境容量超载程度，将全国31个省市划分为五大区（见附表），实施减排指标（探索在不同区控制不同污染指标）与减排目标（基于环境容量超载率确定减排目标）双重差异化管理，确保减排指标能够与各省市首要环境问题对应、减排目标能够与各省市大气污染程度相对应。
雷宇进一步指出，特别是针对以“北京-西安-杭州”为顶点的大气重污染三角区（主要包括北京、天津、河北、河南、山东、江苏、浙江、上海、安徽、湖南、湖北等省市）、四川盆地的成渝污染区（四川、重庆等）等环境容量严重超载的区域制定更加严格的总量控制目标。
