“三線一單”大氣環境質量底線體系與劃分技術方法

張南南，秦昌波，王 倩*，田玉玲

（1.生態環境部環境規劃院，北京 100012；2.哈爾濱工業大學環境學院，黑龍江哈爾濱 150090；3.中國人民大學環境學院，北京 100872）

引言

為推進生態文明制度建設，黨的十八屆三中全會提出劃定生態保護紅線的重要部署[1]。生態環境部為進一步落實生態文明建設要求，深化環評制度改革，根據生態保護紅線提出的背景與發展過程，兼顧生態、環境、資源三大領域重大問題與保護需求，提出了構建以“生態保護紅線、環境質量底線、自然資源利用上線和環境準入負面清單”為核心的“三線一單”體系[2]。2017年6月，正式啟動連云港、濟南、鄂爾多斯、承德4個城市“三線一單”試點工作[3]。在試點城市廣泛調研、深入研究、反復對接的基礎上，2017年12月編制印發《“生態保護紅線、環境質量底線、資源利用上線和環境準入負面清單”編制技術指南（試行）》（以下簡稱《指南》）[4]。該指南堅持以改善生態環境質量為核心，以生態保護紅線、環境質量底線、自然資源利用上線為基礎，劃定環境管控單元，在一張圖上落實“三大紅線”的管控要求，編制環境準入負面清單，構建環境分區管控體系。按照工作部署，2018年選取上海、江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重慶、四川、貴州、云南、青海等長江經濟帶12省市開展省級試點培訓與編制工作，邊試點邊總結經驗，2019年完善發布正式版指南，全國推廣。

大氣環境質量底線劃定是《指南》的核心內容之一，并且與水、土壤等要素的劃定存在較大差異。水與土壤質量底線有清晰的空間邊緣，同時其界定有相關法規政策作為支撐，水環境底線與土壤底線可以基于現狀評估和已有法規政策劃定，如飲用水源地、濕地、自然生態保護區及基本農田等均為法定性底線。受氣候特征、天氣系統、地形以及日夜演替等諸多因素影響，大氣系統流動性復雜，空間邊緣不明確，大氣環境底線缺乏相應政策法規界定。考慮大氣環境質量底線劃定更多依賴于理念與技術創新，以及省市間工作基礎的差異性，《指南》中內容更側重于技術框架體系的構建以及成果要求，具體細化技術方法由各省市根據實際管理需求確定。

本文通過對《指南》中大氣環境質量底線的內涵與框架、技術流程、關鍵技術方法、管控措施設計等內容的深入剖析，結合試點城市編制經驗以及指南編制前期研究，提出進一步細化以及可選的技術方法，以期為長江經濟帶12省市“三線一單”編制工作提供技術與方法指引。

1 大氣環境質量底線的內涵與框架

大氣環境質量底線是保障自然環境恢復、生態環境質量提升和居住環境質量提高的基本環境質量需求，是公眾健康的底線和可持續發展的底線。具體而言，是指在符合大氣環境功能區劃和大氣環境質量管理要求的基礎上，按照分階段改善和限期達標要求，結合區域大氣環境質量現狀和污染排放特點，考慮區域大氣環境質量改善潛力與污染傳輸影響，制定分區域分階段環境空氣質量目標。確保空氣質量優良，達到大氣污染物排放總量低于大氣環境容量，大氣環境自凈能力強、有良好的承載力。大氣環境質量底線就是給出大氣環境資源利用的上線，以及改善大氣環境質量的關鍵區域和達到大氣環境質量要求的最低數量值。

按照管理對象和領域，大氣環境質量底線包括空間界定和質量達標、污染物允許排放量控制和風險管控等方面管理要求。管控單元與空間界定是指基于大氣環境功能重要性、敏感性與脆弱性評價的結果，劃定大氣環境管控分區，識別出需要特別保護或治理的空間區域，設立分區域分階段環境空氣質量目標，并將其轉化為不同空間區域污染物允許排放量、能源消耗控制和環境治理的系統管控方案。大氣由于流動性較強，其環境質量底線的確定就應以區域大氣環流、風場風道、地形、土地利用等自然稟賦為出發點，其本質應基于自然要素劃定，劃定目的是實現大氣環境管控措施的空間差異化，促進大氣污染物的減排，改善環境空氣質量，推動形成與區域承載能力相適應的產業布局和國土空間開發格局，確保人類開發活動順應自然規律。

大氣環境質量底線劃定以大氣污染源排放清單為基礎，以空間差異化管控為核心，通過確立大氣環境質量達標紅線、大氣污染物允許排放量控制紅線和環境風險管理紅線，強化環境介質—污染物—污染源全過程的統一管理，以大氣環境質量目標約束確定污染物允許排放上線，要以污染源的削減為主要手段，將污染物排放總量降至大氣環境容量范圍內，通過“源”到“匯”的統一管理，將大氣環境質量提升到底線要求之上。具體包括：①大氣環境質量達標紅線。維護大氣環境功能的最基本要求，即《環境空氣質量標準》（GB 3095—2012）。②大氣污染物允許排放量控制紅線。確保空氣質量達標的最大允許排放量，即環境容量。③環境風險管理紅線。建立重污染天氣監測預警體系，完善的環境與健康風險評估體系、環境風險管理措施、環境功能事故處置和損害賠償恢復機制。

2 大氣環境質量底線技術流程

大氣環境質量底線劃分技術流程一般為“確定評價單元—開展大氣環境系統性評價—劃定大氣環境管控分區—確定質量底線目標—核算污染物允許排放量”五個環節，大氣環境質量底線確定技術路線如圖1所示。

圖1 大氣環境質量底線確定技術路線圖

（1）大氣環境評價單元是大氣環境質量底線確定的基礎空間單元。在全國尺度，大氣環境評價單元主要包括地級及以上城市；在區域尺度，大氣環境評價單元主要包括地級及以上城市或縣級及以上城市；在城市尺度，大氣環境評價單元主要包括空氣質量監測點位、一類大氣環境功能區等。將研究區域劃分為若干個規則（等間距網格）或不規則（依據省、市、縣行政區劃劃分）空間單元，用于模擬評價每一個“排放單元”單位污染物排放對“評價單元”空氣質量影響強度，排放單元的空間概化方案及分辨率直接決定質量底線的空間分辨率[2]。

（2）大氣環境系統評價根據大氣環境系統結構、過程和功能特征，結合環境功能區劃以及大氣環境質量狀況，評價大氣環境系統的重要性、敏感性和脆弱性。評價內容主要包括大氣環境功能區劃、人口聚集區、工業聚集區、主導上風向地區及大氣環流通道、空氣資源小（或大氣環境容量小）、先天自凈能力較弱（如山谷、河谷、盆地等）及空氣污染嚴重的地區。

（3）基于大氣環境功能重要性、敏感性、脆弱性評價結果，劃分大氣環境管控分區。其中，環境空氣一類功能區作為大氣環境優先保護區，工業集聚區等作為高排放重點管控區，上風向、擴散通道、環流通道等污染源布局對城市空氣質量影響較大的區域作為布局敏感重點管控區，靜風或風速較小的區域作為弱擴散區，城鎮中心及集中居住、醫療、教育等區域作為受體敏感重點管控區。

（4）確定大氣環境質量底線目標，并分解至各行政區。結合大氣環境管控分區劃定，以網格化大氣污染源排放清單為基礎，利用大氣環境質量模型，考慮經濟社會發展、產業結構調整、污染控制水平、環境管理水平等因素，構建不同的組合控制情景，分析測算工業、生活、交通、港口船舶等存量源污染減排潛力和新增源污染排放量，評估不同控制情景下大氣環境質量改善潛力與底線目標的可達性。

（5）大氣污染物允許排放量測算與校核。基于大氣環境質量改善潛力和環境質量目標可達性，參考環境容量，綜合考慮經濟技術可行性等因素，并預留一定的安全余量，測算主要大氣污染物允許排放量，對重點工業園區污染排放給出管控要求。各地可根據實際情況，結合排污許可證管理要求，進一步核算主要行業大氣污染物允許排放量。根據大氣環境質量現狀數據與目標的差異，結合現狀污染物排放情況，對允許排放量進行校核，原則上允許排放量不得高于同口徑上級政府下達的污染物排放總量指標要求。

3 大氣環境質量底線實施的關鍵技術方法

大氣環境系統評價是實現質量底線目標空間化、減排措施空間差異化，以及大氣環境系統化和精細化管控的基礎支撐。評價方法是通過評價區域的空間單元劃分，分析評價區域大氣環境功能重要性、敏感性和脆弱性評價要素的空間分布及環境特征，最后制定出綜合的大氣環境管控分區與質量底線空間分布圖。

3.1 大氣環境重要性評價

大氣環境功能重要性主要選擇大氣環境功能區劃、人口聚集度、工業聚集區等指標開展評價。環境功能重要地區一般包括大氣環境一類功能區及人口密度較高的地區，目的是保護人體健康及生態環境。大氣環境重要性等級劃分指標，如表1所示[5]。

表1 大氣環境功能重要性劃分指標

3.2 大氣環境敏感性評價

大氣環境敏感性評價主要基于污染源布局對評價單元的影響強度進行評估分析，大氣環境敏感區主要位于評價單元的主導上風向地區及大氣環流通道。評價工作一般采用大氣擴散模擬方法。將模擬區域劃分為若干個規則網格，利用空氣質量模型逐個模擬每個網格單位排放對空氣質量的影響，識別出布局污染源易對城市空氣質量造成嚴重影響的區域，劃定為布局敏感性區域。評價方法可參考《大氣污染源優先控制分級技術指南（試行）》中污染源空氣質量影響敏感因子推薦計算方法執行[6]。模型運行中排放清單可以采用虛擬等量排放源和實際排放源相結合的方法。

空氣質量模型選擇原則：對于細顆粒物、臭氧等復合型污染突出的城市宜采用復雜模型；對于復合型污染不突出的城市可采用簡易模型。簡易模型：模擬的物理過程較為簡單，對于顆粒物，僅可粗略模擬一次污染源排放的顆粒物的擴散和干濕沉降，建議采用《環境影響評價技術導則 大氣環境》（HJ 2.2－2008）推薦的模型：CALPUFF等。復雜模型：為第三代空氣質量模型，采用多尺度網格嵌套模式，考慮實際大氣中不同物種之間的相互轉換和相互影響，可較好模擬污染物在大氣中的擴散、生成、轉化、清除等過程。代表性模式有Models-3/CMAQ、NAQPMS、CUACE、CAMx、WRF-Chem等。

虛擬等排放量評價法：等排放量評價法是以相同大氣污染物的排放強度來評價某區域污染源的布局敏感性，這種方法能較好地反映某一區域自然條件對污染源空間布局的敏感度。薛文博等將福州市域劃分為3km×3km等間隔網格，假定每個網格排放二氧化硫100t/a，采用CALPUFF模型逐個模擬單位網格排放對城市空氣質量的影響，作為劃分大氣環境布局敏感性區域的量化評價指標[7]，如表2所示。

表2 虛擬源大氣環境敏感性劃分指標

實際排放量評價法：實際排放量評價法是以真實的大氣污染物的排放量來評價自然條件對污染源空間布局的敏感性，這種方法可以反映實際經濟活動中企業排放污染在大氣環境中的聚集特征。

3.3 大氣環境脆弱性評價

大氣環境脆弱性評價主要基于空氣資源大小（表征大氣環境容量大小）及空氣污染現狀進行評價，大氣環境脆弱區一般位于空氣資源小（或大氣環境容量小）、先天自凈能力較弱（如山谷、河谷、盆地等）及空氣污染嚴重的地區。

脆弱性評價通常采用空氣資源大小評估和空氣質量數值模擬兩種情況相結合的方法。張南南等在宜昌城市環境總體規劃中采用中尺度氣象模型WRF耦合局地尺度CALMET模型，基于空氣資源稟賦評估概念模型，計算1km×1km空間分辨率通風系數，作為空氣資源稟賦分區劃定依據[8]，如表3所示。武衛玲等采用CALPUFF模型對宜昌市大氣環境聚集脆弱性開展量化評估[9]，如表4所示。

表3 大氣環境脆弱性劃分指標（空氣資源評估法）

表4 大氣環境脆弱性劃分指標（數值模擬法）

4 大氣環境質量底線管控原則

根據大氣環境系統評價與管控分區結果，銜接各級行政區劃邊界，確定大氣環境質量底線管控單元，提出基于管控單元的空間布局、污染物排放、風險防控、資源開發利用等方面禁止和限制的環境準入要求。各管控單元的管控措施，如表5所示。

表5 大氣環境底線管控措施設計指引

5 結束語

“三線一單”的本質是基于自然稟賦的空間約束性、引導性規劃，其核心技術為空間規劃和區劃技術。重點是通過“劃框子、定規則”，優化空間布局，調整產業結構，控制發展規模，保障生態功能，為戰略環評與規劃環評落地以及項目環評管理提供依據和支撐。結合濟南、連云港、鄂爾多斯、承德等試點城市編制實踐以及《指南》編制前期研究成果，生態環境保護部環境規劃院進一步細化了大氣環境敏感性、脆弱性和重要性評價技術方法，為推進長江經濟帶12省市大氣環境質量底線劃定工作奠定基礎。