北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 1 制 定 和 实 施 中 国 PM2.5 空 气 质 量 标 准 的 经 济 分 析 以京 津冀区域 为例 北京大学环境 与经 济 研究所 项目负 责人张世秋 核心参 加人黄德生 北京大 学主要参加人 吴丹、 谢旭轩、 万 薇、 穆泉 、 易如、 徐建 华、 张 秀丽、余嘉玲、马 训舟 能源基 金会参加人赵立 建、胡敏、才婧婧 二 〇 一 一 年 七 月十 五 日 北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 2 目录 1 前言 4 1.1 PM 2.5 及其损 害 . 5 1.1.1 健康损害 . 6 1.1.2 能见度损 害 . 7 1.2 PM 2.5 空气质 量标准 . 7 1.2.1 中国现行 标准 . 8 1.2.2 WHO 健康指 导值 . 9 1.3 研究目的 和意义 10 1.3.1 PM 2.5 标准制 定的必 要性 . 11 1.3.2 经济影响 分析之 重要性 . 11 1.3.3 分析框架 和方法 体系的 构建 . 12 1.3.4 案例分析 与实证 研究 . 12 1.4 研究思路 和方法 12 2 京 津 冀 区域 细 颗粒 物 污染 现状 . 14 2.1 京津冀区 域地理 区 位 14 2.2 京津冀区 域细颗 粒物污 染特 征 16 2.2.1 空气污染 指数（API ）分 析 . 16 2.2.2 细颗粒物 时空分 布特征 . 21 2.2.3 细颗粒物 成分和 粒径 . 24 2.2.4 细颗粒物 排放 源 分析 . 28 3 制 定 和 实施 PM 2.5 标 准 的 效益 分 析 31 3.1 效益评估 基本内 容 31 3.2 健康效益 评估 32 3.2.1 总体评估 思路 . 32 3.2.2 总体评估 模型 . 33 北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 3 3.2.3 评估技术 路线图 . 34 3.2.4 评估方法 概述 . 35 3.2.5 数据处理 与分析 . 40 3.2.6 健康效益 估算结 果 . 48 3.2.7 健康效益 评估小 结 . 72 3.3 能见度效 益评估 72 3.3.1 总体评估 思路 . 72 3.3.2 能见度及 其损害 的度量 和价 值评估方 法 . 73 3.3.3 京津冀区 域能见 度的现 状和 变化趋势 . 81 3.3.4 京津冀区 域 PM 2.5 对 能见度 的影响. 90 3.3.5 京津冀区 域能见 度效益 评估 . 98 3.4 效益评估 总结 108 4 不 确 定 性分 析 及讨 论 108 4.1 PM 2.5 浓度转 换 . 108 4.1.1 数据来源 描述 . 108 4.1.2 API 转换数据 处理过 程 109 4.1.3 结果对比 . 109 4.2 剂量- 反应系 数的选 取 . 112 4.3 健康终端 的选取 112 4.4 能见度评 估 112 5 结 论 和 政策 建 议 113 参考文献 . 115 图表目录 . 124 北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 4 1 前言 随着城市化和工业化的快速进行， 我国的空气污染日益严重， 由此造成的健 康损害引起人们的广泛关注。 近年来， 流行病 学研究的结果证实了大气颗粒物与 人体健康密切相关，其中可吸入颗粒物特别是细颗粒物 PM2.5 对人 体健康的危 害更大。 国外相关研究结果也揭示了大气颗粒物带来的健康损失以及城市灰霾 对 能见度影响损失在空气污染造成的总损失中占的比例很大。 因此， 控 制大气颗粒 物， 尤其是可吸入颗粒物的污染， 不仅有助于改善空气质量， 更重要的是可以避 免对人体健康的不利影响，减少相应的社会经济损失，改善民众的生活质量。 随着城市化、 工业化、 区 域经济一体化的进程加快， 我国大气污染正从局地、 单一的城市空气污染向区域、 复合型大气污染转变， 部分地区出现区域范围的空 气重污染现象， 京津冀、 长三角、 珠三角以及其他部分城市群已表现出明显的区 域大气污 染特征 ，并呈 蔓延加重 趋势， 严重制 约了区域 社会经 济的可 持续发展， 威胁了人民群众的身体健 康。 以京津冀、 长三角和珠三角地区为代表， 大气污染已经从传统的煤烟型污染 转变为更加复杂的煤烟型和机动车尾气复合型大气污染， 并且从城市和局地污染 发展成为影响范围更广、更不易控制和治理的区域性污染。 大量的流行病学研究证实， 颗粒物是对人体健康危害最大的大气污染物， 会 对人体呼吸系统和心血管系统造成损害， 其中又以细颗粒物 （PM2.5 ） 与人体不 利健康影响的关系最为显著。 为更好地保护环境和人体健康， 防治大气污染， 我 国 2012 年出台了新的 国家空气质量标准 （GB3095-2012） （下文简称 标准 ） ， 增设了 PM2.5 的浓度限值， 并计划在 2016 年全面实施。 新标准的颁布和实施有 利于 PM2.5 排放量的削减和浓度的控制，从而减少 PM2.5 的污染损害，提高人 们的生活质量和社会福利。 有鉴于学术界已经广泛认同 PM2.5 严重危害性、但中国尚未将 PM2.5 作为 污染物指标纳入空气质量标准的现实，2010 年 1 月-2011 年 6 月， 受美国能源基 金会资助 ， 北京大学张世秋所主持的环境经济学与政策研究团队， 针对京津冀地 区地区的细颗粒污染问题，进行了 PM2.5 标 准制定的经济分析，作为一项前瞻 性的效益评估研究， 本研究力图基于学术研究， 为在中国推动和制 定 PM2.5 标北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 5 准提供决策参考。 同时， 也期望 为开展大气区域联防联控、 区域环境质量管理和 跨地区环境合作提供 决策支持。 1.1 PM 2.5 及其损害 大气是人类赖以生存的基本环境要素， 而大气颗粒物是 主要的空气污染物 之 一 ， 包括分散在大气中的固态或液态颗粒物质。 根据颗粒物的粒径大小， 可以分 为总悬浮颗粒物 TSP （空气动力学直径小于等于 100μm ） 和可吸入颗粒物 PM 10 （空气动力学直径小于等于 10μm ） ，其中 PM 10 又分为细颗粒物 PM 2.5 （空气动 力学直径小于等于 2.5μm ）和粗颗粒物 PM 2.5-10 （介于 2.5μm 和 10 μm 之间） 。 作为空气质量指标中一项重要的污染物， 大气中的颗粒物污染 会对人体健康 带来 非常严重的损害，给经济发展和社会生活 造成 极大的影响。 大量的流行病学研究证实， 颗粒物是在大气污染物中对人体健康危害最大的 污染物（Wilson ，Spengler ，1996 ；阚海东，陈秉衡，2002 ；李 延 红， 袁 东 等 ， 2003 ） ，尤其是细颗粒物和不利健康影响 的 关系最为紧密。WHO 对全球 3211 个 城市的研 究表明 ，2000 年全球 室外空 气中可 吸入颗粒 物污染 引起的 早死人数约 为 79.9 万人，其中亚 太地区就有 48.7 万人 （WHO ，2002；Cohen ，Anderson ， Ostro ，et al.，2005）。 颗粒物污染也是导致呼吸系统和心血管系统疾病的重要原 因。 其次， 自 20 世纪 70 年代以来， 大气颗粒物对能见度的影响就一直是环保部 门所关注 的问题 之一。 能见度的 降低对 公路、 航海和航 空运输 带来 直接 的影响， 同时城市 低能见度对市民的身心健康非常不利。 尽管在大气中只占很少的一部分， 但颗粒物对城市大气光学性质的影响可达 99 。 大量的研究表明， 颗 粒物的性质 与能见度的降低密切相关， 尤其是以气溶胶形式存在的细颗粒物。 此外， 颗粒物 中的硫酸盐、 硝酸盐等成分作为降雨的凝结核， 容易 形成酸沉降对生态系统和农 业、 城市建筑和材料等方面都造成一定的损害。 总之， 大气颗粒物污染已经对人 群健康和社会经济生活造成极大的不利影响， 而越来越多的研究发现， 颗粒物中 细粒子 PM 2.5 （空气动 力学直径小于 2.5μm ）对健康和能见度的影响更为重要， 对 PM 2.5 的研究、控制 和治理显得更为关键。 北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 6 1.1.1 健康 损害 对健康的损害是 PM 2.5 造成的各种损害中最主要的方面， 也是与人们生活质 量和福利关系最直接 、最密切的部分。PM 2.5 对健康的影响是多方面的，主要影 响呼吸系统和心血管系统； 所有人群都可 能 受到 PM 2.5 的影响 ， 其易 感性视健康 状况或年龄而异。 流行病学研究表明，PM 2.5 的短期或长期暴露都会对人体产生 不利的健康效应。 随着 PM 2.5 暴露水平的增加 ， 各种健康效应的风险也会随之增 大， 但很少有证据证明 PM 2.5 存在浓度阈值 （ 即低于该浓度的暴露不会出现预期 的健康危害效应 ） 。Morgan 等人（2003）发现 ，当 PM 10 浓度低至 16～26μg/m 3 时， 大气颗粒物和健康之间依然存在着 相关 关系； 在美国癌症协会 （ACS ） 进行 的队列研究中，Pope 等人 （1995） 追踪研究观察到的最低浓度是 15μg/m 3 ， 结果 表明 该浓度 下依然存在由 大气颗粒物引起的不良 健康效应。 因此， 学 术界普遍认 为 大气颗粒物健康效应的阈值浓度并不存在（Quah and Boon ，2003）。 颗粒的大小和形状决定颗粒最终进入人体的部位。大于 10μm 的颗粒会被 人的鼻子阻挡; 10 μm ～5μm 的颗粒会被呼吸道阻挡。 进入呼吸系 统的颗粒物可 引起肺部和全身的氧化应激或炎症反应， 削弱血管功能和增加动脉硬化 ， 导致心 律不齐，也 可引起血液成分的改变， 并导致动脉血压升高。 而小于 2. 5μm 的颗 粒可进入肺泡中, 并可能导致与心和肺的功能障碍有关的疾病 如心血管病 。细 颗粒 物往往附有许多有毒物质（如重金属和有机物等） ， 这些有毒物质在肺中更 容易溶解, 毒性加剧 。 PM 2.5 中有害化学成分 （如多环芳烃、重金属等 ）的存在和它们的浓度也决 定了其毒性的大小。 根据 1995-1996 年在中国的广州、 武汉、 兰州、 重庆 4 大城 市 8 个采样点 数据， 魏复盛等人 （2001） 用 XRF 分析了 PM 2.5 、PM 2.5-10 中 42 种 化学元素， 结果表明， 燃煤、 燃油和其它工业 污染的元素 As 、 Pb 、 Se 、 Zn 、 Cu 、 Cl 、Br 、S 在这些颗粒物中有明显富集，特别是在 PM 2.5 中的富集倍 数达数十倍 至数万倍， 对人体健康 有很大危害 ； 对 PM 10 的化学组成研究表明,由较细小的颗 粒组成的复杂结构 集合 体 如 M900 炭黑 比 由较大颗粒组成的 简单 结构集合体 如 M120 炭黑 比表面积大, 所以更容易吸附一些对人体健康有害的重金属和 有机物， 因而其毒性更大 （魏复盛等，2001 ） 。 总之，PM 2.5 对人体 的健康造成极北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 7 大的影响，对人们的健康和生活质量造成极大的损害。 1.1.2 能 见度 损害 Wang 等人 （2009 ） 报告了 1973-2007 年全球性的陆地上空大气能见度下降 ， 越来越多的国内外研究也证实了大气能见度的主要影响因素是大气气溶胶的散 射 （Zhang et al., 2010 ） 。 而大量的研究也表明了大气能见度与大气颗粒物尤其是 细颗粒物（PM 2.5 ）之 间的密切关系，包括美国地区的研究 （Malm, 1999; Hyslop, 2009 ）和中国北京 （宋 宇等, 2003; Liu and Shao, 2004; Wang et al., 2006 ）和珠三 角地区 （Deng et al., 2008; Tao et al., 2009; Wan et al., 2011 ）等研究。 能见度的降 低主要是由于气体分子与颗粒物 （主要是细颗粒物 PM 2.5 ）对光的吸 收和散射减 弱了光 辐射 ，并由于散射作用减小了目标物与天空背景之 间 的 对 比 度 而 造 成 的 。 能见度损害是在大气中颗粒物及气体散射和吸收光线时发生的， 是 最重要的 空气污染影响之一。大气颗粒物尤其是细颗粒物（通常是人为排放的 PM 2.5 ）是 导致能见度损害的最主要的 因 素 。 这 种 细 颗 粒 物 主 要 是 气 体 如 SO 2 、氮 氧 化 物 、 碳氢化物等通过一定的化学反应生成的。 能见度损害的人为源主要包括电厂排放、 机动车排放、 工业制造过程排放、 工程建筑排放等， 当然， 来自自然的颗粒物如 沙尘、 海浪飞沫、 火山爆发、 森林大火等也对能见度产生一定的损害。 当湿度大 于 70 时，这些颗粒物对能见度的损害更加严重（Sophie le Clue，2004）。 1.2 PM 2.5 空气质 量标准 PM 2.5 对人体健康、能 见度等造成的损害严重影响了人们的 生产和 生活，而 对 PM 2.5 制定和实施严 格的空气质量标准显得尤其重要。 空气质量标准的科学设 定将有利于实现空气质量管理从排 放量控制到浓度控制的转变， 以最终的空气质 量水平为控制目标， 能够明确而有效地进行大气污染控制和空气质量管理。 但是， 在过去相当长的时间里， 中国针对颗粒物的空气质量标准仅有 对 PM 10 的规定， 而对健康和能见度等影响更大、 危害更严重的 PM 2.5 的浓度标准仍尚 未得到正式 颁 布 和 实 施 。 无 论 是 从 中 国 PM 2.5 的 严 重 污 染 形 势 和 治 理 需 求 还 是 从 国 外 现 行 PM 2.5 标准 的实施效果 来看，中国 PM 2.5 标准 的 颁布和实施都是环保部门当前一 个极为紧急而重要的 工作。 北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 8 1.2.1 中国 现行 标准 中国 现行环 境空气 质量 标准为 GB3905-1996 环境空气质 量标准 （ 以下简 称 标准 ） ， 是中国国家环保部依据 中华人民共和国环境保护法 和 中华人 民共和国大气污染防治法于 1996 年在 GB3905-82 环境空气质量 标准的基 础上修订编制的，自 1996 年制定后沿用至今 。 标准 中对颗粒物的规定 项目包 括 TSP 和 PM 10 ， 但没 有 PM 2.5 这一项 ， 并按 照不同功能区均规定了三个不同等级 的年均浓度和日均浓度（详见 表 1-1）。 表 1-1 中国和美国关于颗 粒物浓度的 现行 标准 （单 位为 mg/m 3 ） 污染物 中国现行 标准 美国现行 标准 说明 TSP 年均 日均 美国无 此项 标准 中 国 标 准 按 年 平 均 、 日 平 均 取 值 时 间分别 给出 3 个 级别 的质 量浓度 限 值 一级 0.08 0.12 二级 0.20 0.30 三级 0.30 0.50 PM 10年均 日均 年均 日均 美国 2006 年 取消 了按 年平 均给出 一 级 和 二 级 质 量 浓 度 限 值 （ 均 为 0.05mg/m 3 ） ， 仅 按 日 平 均 给 出 二 级 质 量 浓 度 限 值 ； 中国 按 年 平 均 、 日 平 均 取 值 时 间 分 别 给 出 三 个 级 别 的 质量浓 度限 值； 一级 0.04 0.05 一级 / / 二级 0.10 0.15 二级 / 0.15 三级 0.15 0.25 PM 2.5年均 日均 中国尚 无此 项标 准 美 国 标 准 按 年 平 均 的 取 值 时 间 分 别 给 出 一 级 、 二 级 质 量 浓 度 限 值 ， 按 日均给 出了 一级 标准 ，2006 年 取消 一级 0.015 0.035 二级 0.015 / 北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 9 了日均二级标准（0.065mg/m 3 ）并 将日均 一级 标准 从 0.065mg/m 3 改成 0.035mg/m 3美国的环境空气质量标准是美国 EPA 根据 清洁空气法于 1997 年编制， 并在此后进行多次修订的基础上重新编制的，其中对颗粒物的规定包括 PM 10 和 PM 2.5 的浓度，但不包 括 TSP 。且最近的一次修改是 2006 年取消了 PM 10 的年均 浓度标准，以及 PM 2.5 日均浓度的二级标准。 由表 1-1 中国现行标准 和美国现行 标准的比 较可以 看出， 中国颗粒 物空气 质量标 准与美国 有极大 的不同 ，2006 年 前 美国的一级标准比中国同类标准 宽松， 二级标准则比中国同类标准 严格， 2006 年修订后则在总体上比中国现行标准严格。 虽然中国和美国经济社会发展水平尚 存在较大差距， 但是中国 人民生活水平和环保意识 的不断提高、对 良好空气质量 的诉求 也对空气质量标准 提出了更高的要求 。 中国应 尽快制定并实施 PM 2.5 的浓 度标准， 改善空气质量水平和人们健康状况 与生活质量， 以适应国际环境形势和 国内环境质量未来发展的趋势。 1.2.2 WHO 健康 指导 值 世 界 卫 生 组织 （WHO ） 认 为 ， 由于 尚 未 确定颗 粒 物 的 阈值 ， 而 且个体 的 暴 露水平和在特定暴露水平下产生的健康效应存在差异， 因此任何标准或准则都不 可能完全保护每个个体的健康不受颗粒物的危害 （WHO ，2006） 。 制 定标准的过 程需要考虑当地条件的限制、 能力和公共卫生的优先重点问题， 并且以实现最低 的颗粒物浓度为目标。WHO 鼓励各国采用一系列日益严格的颗粒物标准， 通过 监测排放的减少来追踪相关进展， 实现颗粒物浓度的下降。 为了帮助实现这一过 程，WHO 以近期的科 学发现为基础， 提出了数字化的准则值和过渡时期的目标 值，以反映在某一浓度水平人群死亡率的增加与颗粒物空气污染之间的关系。 WHO 将年平均暴露浓度 10ug/m 3 作为 PM 2.5 长期暴露的准则值， 将 25ug/m 3 作为 PM 2.5 短期暴露的准则 值，并相应地分别设置了 PM 2.5 长期和短期暴 露的 3 个过 渡时期目标值 （interim targets ，IT ） （如表 1-2 和表 1-3 所示） 。 通过采 取连续、 持 久的污染控制措施， 这些目标值是可以 逐步 实现的。 这些过渡时期的目标值有助 于各国评价在逐步减少人群颗粒物暴露的艰难过程中所取得的进展， 同样， 也适北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 10 用于作为发展中国家的中国。因此， 在制定中国 PM 2.5 空气质量标准 的过程中， WHO 的准则值和过渡时期目标值也应该作为重要的参考依据。 表 1-2 WHO 对于颗粒物的 空气质量准则值和过 渡时 期目标（年平均浓度 ，ug/m 3 ） 目标和 准则 PM 10PM 2.5选择浓 度的 依据 过 渡 时 期 目 标 -1 （IT-1） 70 35 相对 于 AQG 水平 而言 ， 在 这些水 平的 长期 暴露 会增 加大 约 15 的死 亡风 险 过 渡 时 期 目 标 -2 （IT-2） 50 25 除了其 他健 康效 益外 ，与 过渡时 期目 标-1 相比 ，在 这个 水平的 暴露 会降 低大 约 6[2-11] 的死亡 风险 过 渡 时 期 目 标 -3 （IT-3） 30 15 除了其 他健 康效 益外 ，与 过渡时 期目 标-2 相比 ，在 这个 水平的 暴露 会降 低大 约 6[2-11] 的死亡 风险 空 气 质 量 准 则 值 （AQG ） 20 10 对于 PM 2.5 的长 期暴 露， 这是一 个最 低水 平， 超过 这个 水平 ，总死亡 率、心肺疾病死 亡率和肺癌 的死亡率会 显 著增加 （95 以 上可 信度 ） 表 1-3 WHO 对于颗粒物的 空气质量准则值和过 渡时 期目标（24 小时平均浓度 1 ，ug/m 3 ） 目标和 准则 PM 10PM 2.5选择浓 度的 依据 过 渡 时 期 目 标 -1 （IT-1） 150 75 以已发表的多中心研 究和 Meta 分析得出的危险 度系数 为基础 （超 过 AQG 值 的短 期暴露 会增 加 5 的死 亡率 ） 过 渡 时 期 目 标 -2 （IT-2） 100 50 以已发表的多中心研 究和 Meta 分析得出的危险 度系数 为基础 （ 超 过 AQG 值的 短 期暴露 会增 加 2.5 的 死亡 率） 过 渡 时 期 目 标 -3 （IT-3） 275 37.5 以已发表的多中心研 究和 Meta 分析得出的危险 度系数 为基础 （ 超 过 AQG 值的 短 期暴露 会增 加 1.2 的 死亡 率） 空 气 质 量 准 则 值 （AQG ） 50 25 建立 在 24 小时 和年 均暴 露 的基础 上 1 ． 第 99 百分位数（3 天/ 年） 2 ． 以卫生管理为目的。 以年平均浓度准则值为基础； 准确数的选择取决于当地日平均浓度频率分布； PM2.5 或 PM10 日平均浓度的分布频率 通常接近对数正态分布。 1.3 研究目 的 和意义 本研究着眼于中国 PM 2.5 空气质量标准的经济 分析， 构建一个可供参考的经 济分析框 架和方 法体系 ，旨在 改 进中国 环境质 量标准制 定过程 的科学 决策基础， 特别是将经济分析纳入到标准的制定过程中， 使得标准的制定能够综合考量技术 可行性、 环境质量可接受性、 健康影响以及社会经济影响。 本研究的重要意义 具 体体现在 以下几个主要方面  构建一个 可供借鉴和参考的经济分析框架 和方法体系，促进中国 PM 2.5 标准 制定过程中 纳入 对经济影响的考虑， 使得 制定和实施的标准具有费用有效性 ； 北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 11  通过 经济分析推动和促进中国 PM 2.5 标准的制 定 和实施，从而逐步实现 空气 质量 的改善，减少公众健康损害以及相关的健康公共财政开支水平 ；  提高能见度水平， 改善景观和提高公众身心健康； 减少因能见度等原因导致 的交通事故，增加公共福利 ；  促进 不同行业各类 企业的环境行为改善和污染控制技术的应用与研发 ， 降低 大气污染物排放量，从而逐步实现空气质量标准达标，提高空气质量水 平 。 1.3.1 PM 2.5 标准 制定 的必要性 国外已有大量研究证实并定量估算了 PM 2.5 对 健康和能见度造成的影响， 美 国 EPA 早在 1997 年便制定了 PM 2.5 的年均浓 度和日均浓度标准， 并于 2006 年进 行了修订， 标准制定更加严格。 尽管已经认识到了 PM 2.5 更严重的危 害性， 但是 中国关于颗粒物的空气质量标准中 迟迟未将 PM 2.5 作为污染物指标纳 入其中。 在中国经济持续快速发展的背景下， 中国空气污染 虽在一定程度上得到了治 理， 但大部分城市的空气质量仍未得到根本的改善 ， 特别是与民众生活质量和健 康密切相关的灰霾等问题突出 。 随着国民收入 和环境意识的进一步提高， 公众对 健康和生活环境质量也提出了更高的要求。 为进一步改善空气质量， 增加公众的 健康和福利， 应该加速制定和实施 更严格的颗粒物的空气质量标准， 以便有针对 性的制定环境战略、 环境管理措施并引导企业的行为。 因此， 中国 PM 2.5 的空气 质量标准的制定 和实施 也就显得尤为必要和紧迫 。 1.3.2 经 济影 响分析 之重 要性 一项新的环境质量标准， 其目的在于通过改进环境质量降低污染物对人体健 康以及环境的影响， 一项标准的实施， 将带来污染控制技术的变革， 同时 也将对 企业的污染减排以及其他的工业和产业调整具有很大的影响。 因此， 空气质量标 准的制定 和实施， 不仅涉及到技术可行性以及环境质量的目标设定， 同时， 对标 准制定 和实施进行 经济分析也是 科学决策过程中的 关键环节。 大气质量标准的经 济分析， 有助于确保标准的目标能够具有费用有效性特征， 即政策目标符合效率 原则； 避免控制不足或控制过度的问题 ， 亦即确保环境质量改善的成本不超过效 益。 但 目前在中国， 环境质量标准的制定 和实施 却通常缺乏经济分析 ， 这也是开北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 12 展本研究的重要意义所在 。 1.3.3 分析 框 架和 方 法体 系的构 建 本研究通过对中国 PM 2.5 标准的经济分析 并以京津冀区域为案例进行实证分 析， 旨在建立一个可供借鉴和参考的环境标准制定 和实施的经济分析框架 ， 建立 一套 系统 可靠的分析方法， 以改善政策或法规的设计和制定等决策过程， 提高决 策的科学性和 规范性。 同时， 本研究构建的分析框架和方法体系亦可为其他同类 或相关研究分析提供一定的借鉴和参考， 尤其是对 相关环境标准、 政策和法规在 制定和设计过程中的经济分析研究提供指导性和规范性的建议。 1.3.4 案 例分 析 与实 证研 究 本研究将在建立的整体方法体系和分析框架下， 以北京- 天津- 河北区域 为例， 进行实证研究 。 京津冀 区域属于中国三大城市群 之一， 作为中国经济高速发展的 典型区域 ，同时也备受严重的大气污染的影响和 严重制约，PM 2.5 空 气质量标准 的制定和实施在这个区域具有更迫切的必要性和更现实的可行性。 因此， 在这 个 区域 进行 PM 2.5 标准经 济分析研究示范， 既是为该区域的 标准制定和实施决策提 供信息参考和科学支撑， 也在一定程度上 作为试点 为 PM 2.5 空气质量 标准 在全国 整体 层面的设计和制定提供重要 参考依据和 推广借鉴意义。 1.4 研究思 路和 方法 对制定和实施 中国 PM 2.5 空气质量标准的经济 分析， 一般的研究思路主要包 括效益分析和成本分析两条主线， 并采用成本有效性分析或费用效益分析的基本 方法进行分析，如 图 1-1 所示。具体的研究思 路和步骤为首先是通过分析中国 或区域 PM 2.5 的时空分 布特征与污染现状， 按照当前空气质量标准规定的大气环 境功能区划，结合当前和未来 PM 2.5 控制技术 和治理政策法规，以及 PM 2.5 与人 群健康和经济社会发展的科学研究和认识， 设计科学的、 合理的、 现实的、 具有 可操作性的 PM 2.5 标准 的方案及一个或多个替代备选方案； 然后 以这些不同方案 的标准浓度为基础，分别进行效益分析和成本分析。其中效益分析主要是通过 PM 2.5 的浓度- 反应关系和模型建立 PM 2.5 浓度 与健康效应终端 之间的 量化关系， 并由此计算制定和实现 PM 2.5 空气质量标准 所带来的效益； 而成本分析则通常是北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 13 通过空气质量模型 根据 设计的 PM 2.5 标准浓度 和现实浓度推算排放量的减少， 进 而计算不同的减排量在各种减排技术或技术组合下的 最小成本， 从而得到制定和 实现 PM 2.5 标准最费用 有效的技术或技术组合， 分析其最小成本。 最后， 在效益 分析和成本分析的基础上， 可以将效益和成本进行贴现并进行比较， 进行费用效 益分析，从而得到制定 PM 2.5 标准决策的科 学依据和具有针对性的政策建议。 图 1-1 制定 PM 2.5 空气质量标准的经济分析的 整体 研究思路 本研究 从京津冀 区域的颗粒物污染特征分析入手， 重点分析制定和实施 PM 2.5 标准所能够实现 的 效益方面，利用效益评估的基本方法，着重对健康效益 和能见度改善效益进行评估， 并基于不同的标准浓度水平进行情景模拟， 比较在 不同情景下所带来的总效益。 鉴于成本分析的复杂性和真实数据的可得性， 本研 究 暂未对成本进行量化分析。 但需要强调的是， 即便不考虑成本， 如果 实现 PM 2.5 标准的所能够带来的 PM 2.5 浓度的降低足够显 著 以及相应的效益足够大， 也足以 体现 制定 和实施 PM 2.5 空气质量标准的重要性和必要性。 此外， 本研 究也针对经 济分析中存在的不确定性进行了较充分的分析和讨论，并 在 深 入 分 析 的 基 础 上 ，北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 14 为中国 PM 2.5 污染控制 和治理的决策分析和政策制定提供科学依据， 提出合理有 效、切实可行的政策建议。 2 京 津冀 区域 细颗 粒物 污染 现状 2.1 京津冀 区域 地理区位 本研究选取京津冀 区域作为案例地区进行分析， 主要是基于京津冀 区域在中 国 政治、 经济和社会 发展中的突出地位， 以及 环境区域污染尤其是大气颗粒物污 染的严重性和典型性 。 在京津冀区域率先制定和实施 PM 2.5 空气质量 标准并进行 经济分析， 作为 PM 2.5 标准在中国的试点区域， 将具有很好的推广示范性和指导 性。 在学术研究尤其是区域经济相关研究中， 京津冀区域通常指包括北京和 天津 两个直辖市以及 河北 省八个城市所在行政区域， 即所谓的 “28” 区域。 如 2004 年 2 月在河北廊坊召开的 “京津冀区域经济发展战略研讨会” 上， 政府和学术界 对京津冀都市圈做出了明确的界定， 即是指北京市和天津市为双核的、 囊括河北 八个城市 的“28”区域城市发展框架（包括 北京、天津、石家庄、秦皇岛、 唐山、廊坊、保定、沧州、张家口、承德 ） 。 该区域既是我国的政治和文化中心， 也是人口和经济的高度密集区， 是未来 中国参与国际竞争的重要依托， 拥有十分突出的战略地位。 从资源总量上看， 京 津冀都市圈的范围为 183704 平方公里， 占全国总面积的比重为 1.9 ， 人口 7479 万， 占全国总人口的比重为 5.72 。 而从经济 总量上看， 2005 年该区域 国内生产 总值达到 18040.6 亿元， 占全国 GDP 的 9.89 。 地方财政收入 1644.58 亿元， 占 全国财政总收入的 11 。 表 2-1 描述了 2005 年京 津冀都市圈各城市经济发展的基本情况。 无论是从人 口总量还是从 GDP 总量来看，北京和天津都是该 区域的核心城市。北京和天津 与河北省的八个城市一起， 与长江三角洲都市圈、 珠江三角洲都市圈一道被称为 中国“三大都市圈” ，分别是华北、华东和华南三 区域经济发展和社会进步的龙 头。 在环渤海经济圈开发的大潮中， 京津冀都市圈无疑将是其经济腾飞的 “领头北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 15 雁” 之一； 而在东北亚地区的国际经济合作过 程中， 该区域所扮演的重要角色同 样是无可替代的。 表 2-1 2005 年京津冀区域 经济发展基本情况 城市 人口（万） 面积（km 2 ） GDP （亿元） GDP 在全国城 市中的排名 北京 1538 16411 6814.5 2 天津 1043 11920 3663.9 5 石家庄 927.3 15800 1852.0 20 唐山 720 13472 1843.7 22 保定 1100 22112 1100.0 36 沧州 680 13419 774.0 56 廊坊 391.6 6429 680.6 68 秦皇岛 280 7812 511.0 98 张家口 450 36829 452.0 109 承德 350 39500 348.9 155 合计 7479.9 183704 18040.6 占全国的比重 5.72 1.9 9.89 以上 对京津冀区域 的界定是从经济发展和合作的角度所界定的， 但从空气质 量污染传输情况和区域整体控制策略而言， 同时也是为了研究的方便和政策实施 以及评估的可行性， 本研究将河北省其他三个地级市 （即衡水市、 邯郸市和邢台 市） 也纳入进来统一考虑， 作为京津冀 区域 PM 2.5 标准实施覆盖的整个 地理范围， 如 图 2-1 所示。 北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 16 图 2-1 京津冀区域各城市 地理区位图 2.2 京津冀 区域 细颗粒物污染 特征 随着京津冀 区域 经济一体化进程的快速发展， 该区域的环境质量， 特别是空 气质量正在持续下降， 其中颗粒物作为该区域大气污染的首要污染物， 已引起广 泛的 关 注 。 由 于 目 前 尚 未 有 对 PM 2.5 的 常 规 观 测 ， 本 研 究 中 结 合 各 市 监 测 站 对 PM 10 的常规监测和空 气污染指数 （API ） ， 以 及研究人员对部分地区 PM 2.5 的短期 集中 观测结果，对京津冀 区域的细颗粒物污染特征进行分析。 2.2.1 空 气污 染指数 （API ）分析 空气质量综合状况通常用空气污染指数 （Air Pollution Index ， 简称 API ）来 表征。 根据中华人民共和国环境保护标准 （HJ-2008） 城市空气质量日报和预报北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 17 技术规定 中的定义， 空气污染指数是指将空气中污染物的浓度依据适当的分级 浓度限值对其进行等标化， 计算得到简单的无量纲的指数， 可以直观、 简明、 定 量地描述和比较环境污染的程度。 作为一种反映和评价空气质量的方法， 空气污 染指数将常规监测的几种空气污染物 （目前为可吸入颗粒、 二氧化硫和二氧化氮） 的浓度简化成为一种单一的概念性数值形式， 并分级表征空气质量状况 和空气污 染的程度。 空气污染指数划分为 0-50、 51-100 、 101-150、 151-200、 201-250 、 251-300 和大于 300 七档数值， 分别对应于空气质量的七个级别，指数越大，级别越高， 说明污染越严重，对人体健康的影响也越明显 ，如表 2-2 所示。 表 2-2 空气污染指数（API ） 级别及其对应污染 程度 （API ） 空气质量 级别 空气质量 状况 空气污染危害程度 0－50 I 级 优 不 存 在 空 气 污 染 问 题 ， 对 公 众 的 健 康 没 有任何危害。 51 －100 II 级 良 空 气 质 量 被 认 为 是 可 以 接 受 的 ， 除 极 少 数 对 某 种 污 染 物 特 别 敏 感 的 人 以 外 ， 对 公众健康没有危害。 100 －150 III（1 ）级 轻微污染 对 污 染 物 比 较 敏 感 的 人 群 ， 例 如 儿 童 和 老年人 、 呼 吸 道 疾 病 或 心脏病患者及喜 爱 户 外 活 动 的 人 ， 他 们 的 健 康 状 况 会 受 到影响，但对健康人群基本没有影响。 151 －200 III（2 ）级 轻度污染 几 乎 每 个 人 的 健 康 都 会 受 到 影 响 ， 对 敏 感人群的不利影响尤为明显。 201 －300 IV（1）级 IV（2）级 中度污染 中度重污染 每 个 人 的 健 康 都 会 受 到 比 较 严 重 的 影 响。 300 V 级 重度污染 所有人的健康都会受到严重影响。 （环境保护部城市空气质量日报和预报技术规定（二次征求意见稿） ，2008） 表 2-3 空气污染指数对应 的颗粒物浓度限值 空气污染指数 API 50 100 200 300 400 500 北京大学 环境科学与工程学院 环境与经济研究所 18 日均 PM 10 浓度 （微克/ 立 方米 ） 50 150 350 420 500 600 （环境保护部城市空气质量日报和预报技术规定（二次征求意见稿） ，2008） 从北京及周边地区近十年来空气污染指数综合来看 （如 图 2-2 ） ， 北京 及周边 各城市的 API 中位数 值均有逐年减小的趋势，且 2004 年后均降低 到 100 以下。 从历年 API 的最大值 的变化可