二氧化碳与大气污染物同根同源，均主要来源于化石燃料的燃烧和利用过程。因此，致力于减缓气候变化的碳减排政策同时也会带来大气污染物减排，进而带来空气质量改善和健康效益，即“协同效益”。已有相关研究一般认为协同效益主要与碳减排路径（即碳减排力度）相关，多关注不同碳减排路径协同效益的对比分析，并据此敦促决策者加大碳减排力度。然而，污染源的大气污染物排放和导致的健康损失还受到污染控制水平、大气扩散条件、周边人口密度等多种因素影响，不同污染源每单位碳排放对应的健康损失差异巨大。近年来已有研究者注意到这一问题，并开始探讨如何将实现协同效益最大化纳入碳减排政策设计，但如何充分释放全球碳减排路径的协同效益，目前尚无系统性研究。
图1 不同减排路径下全球电力行业未来碳排放及健康影响变化
针对上述问题，研究团队以全球火电行业为研究对象，在前期工作构建的全球9万多个在役火电机组能耗与排放数据库基础上，通过耦合综合评估模型、大气化学模型和健康效应模型，研发了首个全球火电行业机组尺度排放及空气污染健康影响预测模型系统，并利用该系统评估了全球火电行业减排的协同效益。研究发现，碳减排路径并不是协同效益的唯一决定因素，只有通过实施与碳减排路径协同的高污染机组提前淘汰和逐步加严污染控制水平等靶向治理策略，大力释放碳减排路径的协同减排潜力，才能实现健康协同效益的最大化。
研究发现，火电行业高污染机组（即污染物排放水平远高于当地平均水平）每单位碳排放的健康影响是平均水平的三倍以上，占全球不足15%装机容量的高污染燃煤机组排放导致的过早死亡占全球电力行业总排放导致过早死亡的50%。在全球2℃和1.5℃碳减排路径下，如果不采取针对性的靶向治理策略，2030年全球火电行业碳排放将分别比2010年增加14%和减少7%，而火电行业排放导致的过早死亡人数将分别比2010年增加38%（33万人/年）和8%（7万人/年)。这是由于2030年前可再生能源电力在全球的推广潜力有限，而未来人口总量增长和人口老龄化使得人群对污染更为敏感，抵消了碳减排的协同效益。到2050年，随着可再生能源电力比例的大幅提高，2℃和1.5℃碳减排路径下全球火电行业碳排放将分别比2010年减少66%和77%，对应的过早死亡人数比2010年分别减少33%（29万人/年）和66%（57万人/年）。
而如果在相同碳减排路径下加严污染控制水平，在1.5℃路径下，2030年和2050年全球火电行业排放导致的过早死亡人数将分别比2010年减少31万人/年和62万人/年。如在此基础上进一步推动高污染机组提前加速淘汰，2030年和2050年可比2010年分别减少过早死亡56万人/年和68万人/年。研究显示，与碳减排政策协同的靶向污染治理政策能够大幅提升健康协同效益，尤其是近中期效益。由于高污染机组能效低下且健康影响大，提前淘汰这部分机组可同时增加碳减排和健康协同效益。与自然淘汰情景相比，在1.5℃路径下通过提前淘汰高污染机组可在2010-2050年期间累积减少430亿吨碳排放，并累积避免近600万人的过早死亡，实现巨大的减污降碳协同效益。
研究揭示了全球火电行业实现减污降碳协同增效的新路径，表明了加速推进全球高污染排放机组的退出对于减轻空气污染和保护人群健康具有重要意义。研究给出了一个在气候变化减缓与应对领域具有普适性的结论，即气候变化政策并不一定会自动带来协同健康效益，在碳减排的同时必须协同实施靶向污染治理策略，才能够实现协同效益最大化。对于同时面临气候和环境问题的发展中国家，应将保护健康作为气候变化与空气污染协同治理的出发点，在设计和实施应对气候变化政策时考虑最大化降低公共健康风险，推动减污降碳协同增效，保护公众健康。
上述成果以题为“全球电厂减排的健康协同效益对于退役策略和污染控制路径的依赖性”（Health co-benefits of climate change mitigation depend on strategic power plant retirements and pollution controls）的研究论文在线发表在《自然·气候变化》（Nature Climate Change）期刊上。
清华大学地学系助理教授同丹和清华大学环境学院助理研究员耿冠楠为论文共同第一作者，清华大学地学系张强教授和加州大学欧文分校史蒂夫·戴维斯（Steven J. Davis）教授为论文通讯作者。论文合作者包括清华大学地学系博士研究生程静、覃馨莹，加州大学欧文分校原博士后研究员、现清华大学深圳国际研究生院助理教授洪朝鹏，清华大学环境学院教授、碳中和研究院院长贺克斌院士。研究得到国家自然科学基金委和能源基金会的支持。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41558-021-01216-1
供稿：地学系
编辑：李华山
审核：吕婷
2021年12月09日 08:08:10
