中國大氣環境資源的地理分布

蔡銀寅

（南京信息工程大學大氣環境經濟研究院， 南京 210044）

0 引言

大氣環境成為一種資源是社會發展到某個階段的經濟產物，就像煤炭、石油、天然氣和水一樣，因其可以滿足人類的某種需求而又無法零成本獲得使然。在人類發展的初級階段，人類活動水平相對較低，對大氣環境造成的影響很小，清潔空氣無限供應，也不存在所謂大氣環境資源問題。隨著工業文明的不斷進步，人類活動產生的污染物越來越多，不斷釋放到大氣環境中，造成不可忽略的影響，大氣環境也隨即成為一種資源。

簡單地說，大氣環境的資源性主要體現在其自然凈化能力方面。如果大氣環境不具備自然凈化能力，污染物排放就會對大氣環境產生持續性的不可逆改變，大氣污染呈現線性上升的態勢，人類將無法生存，當然也就不用考慮其資源性的問題。正因為大氣環境存在一定的自然調節和恢復能力，才使得其具有成為一種資源的可能性。大氣自然凈化能力的產生包含溫度、濕度、氣壓、風、降水等多要素的共同作用，是大氣活動綜合水平的體現，既有實時性，又有周期性的特征[1]。大氣自然凈化能力指大氣環境對進入其中的污染物的自然清除能力，而這種清除能力與天氣條件有關。同一個地方，不同時間會經歷不同的天氣過程，因此不同時間的大氣自然凈化能力也會不同，這就決定了大氣自然凈化能力具有實時性特征。然而，同一個地方，一個周期內（如一年）天氣變化的總體情況卻保持著相對的穩定性，也即所謂的氣候特征，則決定了大氣自然凈化能力的周期性規律。

除自然源排放以外，大氣污染物主要是人類經濟活動的副產品。當人類活動產生的污染物超出大氣環境的最低自然凈化能力時，污染物就會在大氣環境中留存并持續一段時間，從而對人類健康、動植物和資產等產生一定程度的損害[2]。此時，人們面臨兩個選擇：一是承受大氣污染造成的損失；二是犧牲經濟增長，減少一些排放。也就是說，這種情況下想要獲得完全無害的大氣環境（清潔空氣）就必須要支付一定的成本，大氣自然凈化能力不再無限供應（獲取的邊際成本不再為零），已經成為一種稀缺資源，需要考慮其經濟配置，才能獲得最大的經濟效益[3]。

然而，在傳統的環境經濟學框架下，大氣環境的異質性通常沒有得到充分的體現，自然也就不存在所謂大氣環境資源的概念以及配置的問題。如果接受大氣環境存在顯著差異的事實，就不得不重新考慮大氣污染的問題。一方面，大氣污染不再是污染物排放單方面的事情，而是污染物排放與大氣自然凈化能力之間的平衡問題；另一方面，大氣自然凈化能力的時空分布，意味著大氣污染防治成本的差異性。在不同的地方，不同的時間，削減一個單位的污染物排放，其產生的空氣質量改良結果不同。也就是說，獲得相同水平的空氣質量改善（或惡化），在不同的地方，不同的時間，所產生的經濟成本（或效益）也大不相同。

大氣環境資源作為一個經濟學概念，相當于擴大了生產要素的投入范圍。在傳統的經濟學框架下，生產要素包括勞動力、土地、資本、技術等，隨著生產力水平的提高，以及人類對生存環境的重視，環境也被看作是一種要素投入，因為環境改變會帶來一些損失（環境污染對人、動植物、資產的損害），或者想要保持環境狀態不變，就需要支付更多的成本（比如使用污染物回收技術）。單位污染物對環境的改變程度，與環境的耐受力有關。當然，這個問題比較復雜，如果把污染物分為積累性污染物和非積累性污染物，則單位污染物對環境造成的邊際改變程度，不僅與環境的耐受力有關，也與污染物的積累量（保有量）有關。對于大氣污染來說，大氣污染物既有積累性污染物的性質，又有非積累性污染物的性質。

本文主要考慮大氣污染物作為非積累性污染物的性質，即污染物在大氣環境中的留存時間有限，屬于能夠被及時清理類型的污染物。同時，還要考慮大氣污染物的影響范圍，是局地的，還是區域的，或者是全球的，同樣，這里主要側重于其局地性特征的考慮，即本地大氣污染物主要污染本地的情況。歷史上，大氣污染特別嚴重的時期，大氣污染的區域性也比較突出，比如上個世紀中期的倫敦，20世紀90年代中國南方的酸雨，都是典型的區域性污染。隨著工業脫硫脫硝技術的普及，大部分工廠電廠都實現了達標排放，大氣污染也從超重污染階段轉向較重污染或中度污染階段，局地污染也就成了主要方面。

因此，大氣環境資源的經濟學含義是：大氣環境的邊際改變程度所接受的污染物排放量，或者單位污染物排放量所產生的大氣環境的邊際改變程度。相同的污染物排放量，如果造成的大氣環境邊際改變程度小，則意味著大氣環境資源豐富。如果將大氣環境資源看作是一種生產投入，其含義則是，單位產量產生的污染物所需大氣環境的邊際改變程度。由于大氣自然凈化能力具有實時性和周期性特征，所以大氣環境資源也是一種不可存儲的資源。生產（消費）活動中，大氣環境資源的投入，取決于其生產的時間和空間安排，生產（消費）過程（污染物排放過程）即大氣環境資源的消耗過程。

值得注意的是，大氣環境資源的多寡，主要體現在其趨勢上，而與實際消耗程度無關。對大氣環境資源的優化配置，也可以描述為對大氣自然凈化能力的充分利用，即對污染物排放在時間和空間上的安排問題。由于不同地方自然地理環境和氣象氣候特征不同，就造成了不同地方大氣環境資源的顯著差異，特別是對于中國這樣幅員遼闊、地形復雜多變的大國來說更是如此。想要提升污染物排放空間安排的效率，首先要掌握大氣環境資源的空間特征。因此，厘清中國大氣環境資源的地理分布，具有重要的戰略意義。

1 大氣環境資源及其統計方法

清潔空氣不能無限供應，是大氣環境成為資源的前提條件。污染物在大氣環境中的留存量和持續時間是大氣污染的核心問題。現實中，空氣中污染物的濃度是衡量大氣污染程度的主要指標[4]。大氣環境的資源性，主要源于其對污染物這兩個方面的影響。

大氣環境對進入其中污染物的作用主要表現為兩個方面：一是清除作用，即大氣環境的自然凈化作用；二是強化作用，即對二次污染物生成的影響。二次污染物的生成依賴兩個因素，一是生成原料，二是生成條件。作為二次污染物生成的外部條件，大氣環境實際上相當于增加了污染物的排放強度。在《中國大氣環境資源報告2018》中，二次污染物生成系數（GCSP）描述了大氣環境的這一特征[5]。嚴格意義上說，大氣環境的二次污染物生成特征，也是大氣環境資源的一部分。假定其他條件不變，較大的二次污染物生成能力，意味著相同排放條件下，二次污染物生成量多，大氣污染程度高。二次污染物生成能力相當于給污染物排放加了一個放大系數，不同大氣環境下，放大程度不一樣。

大氣環境對污染物的清除作用，是大氣環境資源的本質體現。污染物進入大氣環境后，會經歷擴散、搬運、沉降、移除等一系列過程，最終離開大氣環境回到地面、水體、動植物表面等，這個過程稱為大氣環境的自然凈化過程。在不同的大氣環境下，污染物經歷這一過程的時間長短不同。這一過程的時間反映了大氣自然凈化能力的強弱，時間越短，意味著大氣的自然凈化能力越強，反之則越弱。大氣自然凈化能力反映了大氣環境對污染物的清除能力和制造清潔空氣的速度，是大氣環境資源配置的主要依據。

概括起來，二次污染物生成能力和大氣自然凈化能力共同構成了大氣環境的資源特征。現實計算中，二次污染物生成能力相當于給大氣環境資源做減法，可以看作是對污染物排放的強化或對大氣自然凈化能力的削弱。當然，大氣自然凈化能力的強弱，對二次污染物的生成也有一定的影響，因為較強的大氣自然凈化能力，會顯著減少二次污染物的生成原料。長期看，自然凈化能力是大氣環境資源的主要方面。因此，對中國大氣環境資源地理分布的研究，主要是對不同地區大氣自然凈化能力總量差異和時間特征的分析。

大氣自然凈化能力指數模型（ASPI-Model）是實時計算大氣自然凈化能力強弱的一種方法，其原理如下：首先，針對污染物在大氣環境中的留存時間與氣象要素之間的關系建立方程。其次，使用計量模型和大數據分析方法，對氣象歷史數據、空氣質量歷史數據和自然地理條件進行經驗分析，反復計算查找影響空氣質量的主要氣象因子，并對其貢獻按照大小排序。第三，將氣象因子的貢獻轉化為對污染物在大氣環境中留存時間的影響程度。第四，將轉化后的氣象因子作為自變量引入方程，同時將自然地理條件等固化為可變常參數，方程的左邊為污染物在大氣環境中的留存時間，右側為氣象因子和可變常參數。最后，對污染物在大氣環境中的留存時間進行標準化處理，變成 0～100的實數，作為衡量大氣自然凈化能力強弱的一個指標。

理論上，大氣自然凈化能力指數模型是一個經驗模型，它大致描述了不同地區、不同時間、不同氣象條件下，大氣自然凈化污染物的能力強弱。利用這一模型，輸入氣象歷史數據、地理信息數據和常參數數據，就可以計算該地區某一時間點的大氣自然凈化能力強弱，也可以評估某一時間段，該地區的大氣自然凈化能力的強弱。《中國大氣環境資源報告2018》列舉了中國2018年2290個地方的大氣環境資源樣本，覆蓋到縣一級。單個樣本包括該地的ASPI、GCSP等五項指標數據，數據頻次為3 h或8 h，基本反映了該地的大氣環境資源狀況。利用《中國大氣環境資源報告2018》的數據，可以對中國大氣環境資源的地理分布，做一個簡要的分析。

2 大氣環境資源的戰略分級

一個地區一年內大氣自然凈化能力的總量，反映了一個地區大氣環境資源的相對豐腴程度。然而，大氣自然凈化能力強弱在時間上的分布，對大氣環境資源也有重要意義。假定污染物的排放由經濟活動規律決定，相對于大氣自然凈化能力的時間分布是一個隨機事件。也就是說，污染物的排放并不會考慮大氣自然凈化能力的變化，只是根據自身活動需要進行。基于這種假定，將大氣自然凈化能力看作是一個外生變量，其時間分布特征對大氣環境資源的意義就顯得尤為重要。例如，A地和B地全年的大氣自然凈化能力總量相等，A地大氣自然凈化能力的時間分布比較平均，而B地大氣自然凈化能力的時間分布則比較集中，且強弱懸殊。如果AB兩地的污染物排放情況一致，則B地更容易出現大氣污染。因為在大氣自然凈化能力較弱的時段，污染物排放很容易超過大氣自然凈化能力，產生大氣污染，而在大氣自然凈化能力較強的時段，由于污染物排放不會隨之提高，大氣自然凈化能力的作用沒有完全發揮。

當然，如果污染物排放強弱可以根據大氣自然凈化能力進行適時調節，那么大氣自然凈化能力的時間分布就不那么重要了。但是，除非適時調節的成本可以忽略或者調節成本相對于減少排放來說收益更為明顯，否則這種理想的適時調節都不可能。至少在目前看來，調節污染物排放時間的成本還不能忽略。因此，在不考慮污染物排放適時調節的情況下，可以根據一個地方大氣自然凈化能力的時間（強弱）分布情況，對大氣環境資源進行戰略分級。

大氣環境資源戰略分級的基本假設如下：1）污染物排放與大氣自然凈化能力是兩個相對獨立的事件，不存在相互依存關系；2）一個地方的大氣自然凈化能力變化具有明顯的周期性特征，即具有整體穩定性的特征，年度波動不明顯或者可以忽略；3）一個地方大氣自然凈化能力強弱的時間分布雖然不同，但不同水平的大氣自然凈化能力占全年的比重相對穩定。例如，一個地方較弱的凈化能力可能出現在3月，也可能出現在4月，但全年較弱大氣自然凈化能力出現的頻次和時間長短大致穩定。基于這三個假設，可以對大氣環境資源進行戰略分級（表1）。

表1 大氣環境資源的戰略分級標準和含義Table 1 The strategic grading standard and implications of atmospheric environmental resources

不考慮污染物排放的適時調整，想要獲得相應的空氣質量，就需要根據如表1所示的標準制定排放計劃。假定，想要保持空氣質量處于生態保護區水平，污染物排放強度超過大氣自然凈化能力的時間，不能超過全年的10%。也就是說，對該地大氣自然凈化能力進行強弱排序，找到倒數第10%的那個大氣自然凈化能力，然后將污染物排放水平定在該大氣自然凈化能力以下，就可以獲得生態級的空氣質量。以此類推，想要獲得宜居級的空氣質量，也可以找到對應的污染物排放強度限值。

按照表1的思路，大氣環境資源的戰略分級實際上是先確定大氣環境的控制目標，然后再根據這個控制目標，結合本地的大氣自然凈化能力特征，計算對應的污染物排放水平。換句話說，在相同的控制目標下，對應的污染物排放水平越高，意味著該地的大氣環境資源越豐富。如果將污染物排放強度與大氣自然凈化能力看作是一組對應關系，則可以直接用大氣自然凈化能力來表示大氣環境資源的多寡。因此，《中國大氣環境資源報告2018》將大氣環境資源分為生態、宜居和發展三級，分別用ASPI的10%、25%和50%分位數來表示對應目標下大氣環境資源的豐富程度。

其實，大氣環境資源的戰略分級主要是考慮到污染損失和減排損失的平衡關系。如前面所說，當污染物排放強度超過大氣自然凈化能力時，產生大氣污染，此時人們面臨兩個選擇：一是直接承受大氣污染帶來的損失；二是用控制排放的方式保持空氣質量，承受減排帶來的經濟損失。到底該選擇哪種方式，實際上是一個經濟問題。在經濟發展的初級階段，物質生活相對匱乏，人們對環境的效用評價較低，經濟增長的收益高，承受污染的損失低，人們大概率會選擇直接承受大氣污染的損失。隨著經濟發展水平越來越高，物質條件越來越好，人們對環境的效用評價也會越來越高，直接承受大氣污染的損失越來越大。相對而言，由于經濟活動的選擇范圍擴大，替代性增強，減排的經濟損失則越來越小，兩者相較，這時候，通過排放控制獲得較好的空氣質量是一個好的選擇。中國的大氣污染治理歷程，大致也反映了這一事實[6]。

選擇什么樣的空氣質量控制目標，就等于確定了大氣環境資源的分級標準。如果將空氣質量管理目標定在宜居級，那么就應該考慮宜居級的大氣環境資源分布狀況及其配置方案。類似地，如果將空氣質量管理目標定在生態級，就應該考慮生態級大氣環境資源分布狀況。因此，在分析中國大氣環境資源地理分布的過程中，同樣要考慮大氣環境資源的分級問題。不同分級條件下，中國大氣環境資源的地理分布不同，其空間配置方式和結果也不會相同。

對大氣環境資源進行戰略分級，主要是考慮到污染物排放的不可適時調節性。如果污染物排放的時間調整成本降低，就可以更充分地利用大氣自然凈化能力。這時候，大氣環境資源的豐富程度，則主要由大氣自然凈化能力的總量來反映。如表1所示，本文將考慮污染物排放時間調整時的大氣環境資源定義為大氣環境資源儲量，用大氣自然凈化能力的均值表示。值得注意的是，大氣環境資源儲量與發展級大氣環境資源在數值上雖然比較接近，但含義卻不相同。發展級大氣環境資源，強調的是在不考慮污染物排放時間調整的情況下，為了獲得較好的經濟發展，而承受一定程度污染損失時，大氣環境資源的可利用狀況。大氣環境資源儲量，強調的則是污染物排放時間調整的空間，即最大可利用的大氣環境資源狀況。

3 中國大氣環境資源的地理分布

無論按照什么樣的分級標準，由于自然地理條件和氣象氣候特征的差異，中國的大氣環境資源都應該有明顯的地理分布規律。《中國大氣環境資源報告2018》分別列出了2018年全國2290個樣本的生態級大氣環境資源、宜居級大氣環境資源、發展級大氣環境資源和大氣環境資源儲量數據。利用這些數據，可以對中國大氣環境資源的地理分布情況進行初步的分析。

雖然大氣環境資源與煤炭、石油、天然氣等礦藏資源，以及土地、水資源等類似，其豐富程度都可以用多寡來衡量，但大氣環境資源還有一些相對特殊的特征。首先，大氣環境資源與其他資源相比，不是有無的概念，而更多是大小或多少的概念。即使在大氣環境資源極度匱乏的地區，也不能說其大氣環境資源為零，只能說該地的大氣環境資源，比較接近基準低量。大氣環境資源的這一特征主要是由大氣自然凈化能力的最低水平決定的。也就是說，即使在最不利的氣象條件和地形下，開放性的大氣環境所具備的自然凈化能力也不是零，而只是一個相對低值。比如，可以將這個相對低值，定義為基準低量。任何一個地方，其大氣環境資源的匱乏程度，最多也就是無限趨近這個基準低量。其次，無論是用大氣自然凈化能力的總量還是分位數來衡量大氣環境資源，都是一個相對概念。不像煤炭、石油那樣，用蘊含量來反映多寡。

基于以上兩點，簡單起見，用高值樣本占比這一指標來反映大氣環境資源的豐富程度。其含義是，在一個區域內，如果大氣環境資源高值樣本占比較高，意味著該區域的大氣環境資源豐富。具體計算方法是，對于不同等級的大氣環境資源數據，先對《中國大氣環境資源報告2018》中的2290個樣本進行排序，規定排在前25%左右的樣本為高值樣本，具體分類標準如表2所示。

表2 高值樣本分類標準Table 2 Classification criteria of high-value samples

按照表2的分類標準，首先分析中國大氣環境資源沿經度的變化規律（圖1）。縱軸表示不同分級條件下高值樣本的占比（為自然比，比值區間為0～1），橫軸表示經度基準線，即中國該經度以東的地區。例如，橫軸110表示中國110°E以東地區，橫軸115則表示中國115°E以東地區。圖1中的曲線，代表中國每向東移動1個經度，區域內高值樣本所占比例的變化趨勢，也即大氣環境資源豐富程度的變化趨勢。

圖1 中國大氣環境資源沿經度變化Fig. 1 The change of atmospheric environmental resources in China with longitude

從圖1可以大致看出，中國大氣環境資源分布東西方向上存在顯著差異，在109°E附近，有一個明顯的變化。也就是說，109°E以東地區，中國的大氣環境資源分布與以西地區相比，存在顯著差異。為了更清楚地顯示這一變化，表3列出了95°—125°E，每向東移2個經度高值樣本所占比例的變化，用百分比表示。同樣可以大致看出，109°E具有分界線的作用。

類似地，用同樣的方式分析中國大氣環境資源沿緯度的變化（圖2）。縱軸表示不同分級條件下高值樣本的占比（為自然比，比值區間為0～1），橫軸表示緯度基準線，即中國該緯度以南的地區。例如，30表示中國30°N以南的區域，40表示中國40°N以南的區域。

從圖2可以大致看出，整體而言，中國大氣環境資源呈現南多北少的狀況，隨著緯度基準線的北移，大氣環境資源豐富程度下降。在33°—47°N附近，中國大氣環境資源分布有兩個典型的變化。與109°E分界線類似， 33°N和47°N，同樣可能具有緯度分界線的含義。

表4列出了21°—53°N，每向北移動2個緯度，中國大氣環境資源的變化情況。可以看出，33°N以南地區，大氣環境資源相對豐富。33°N以北地區，每向北移動2個緯度，大氣環境資源豐富程度的下降趨勢開始趨于平緩，說明33°N以北地區，大氣環境資源相對匱乏，移動到47°N附近，大氣環境資源的豐富程度幾乎不再變化。由于中國47°N以北區域占全國比重較小，所以47°N線沒有多少實際的分界意義。

由圖1、圖2、表3和表4的分析可以大致確定，中國的大氣環境資源存在明顯的地理分布特征，下面將對其地理分布特征和含義做進一步的闡述。

4 安康分界線

如前面分析，中國大氣環境資源分布東西方向大致以109°E為界，南北方向大致以33°N為界。根據這一分界原則，中國大體被分為四個區域。由于109°E，33°N位于陜西省安康市境內，因此可以稱之為中國大氣環境資源的安康分界線。地理分界線的確定，有利于提高對中國大氣環境資源的空間認知水平，促進大氣環境資源的空間優化配置。在不同的歷史時期，有很多著名的地理分界線[7]，對社會經濟發展和知識傳播都起到非常重要的作用，如標記中國人口疏密分布的胡煥庸線[8-9]、劃分南北方的秦嶺淮河線等，一直深深地影響著人民生活的種種方面。同時，在較小的專業領域，也有一些地理分界線的提法，如風速與能見度關系的地理分界線[10]，但影響范圍較小。安康分界線的提出，對于中國大氣環境資源的空間配置來說，希望能起到化繁為簡的效果。

表3 中國大氣環境資源沿經度變化趨勢（自西向東）[5]Table 3 The change tendency of atmospheric environmental resources in China with longitude(from west to east)[5]

圖2 中國大氣環境資源沿緯度變化Fig. 2 The change of atmospheric environmental resources in China with latitude

首先，考慮安康分界線下生態級大氣環境資源的分布（表5）。可以看出，109°E以東，33°N以南地區，生態級大氣環境資源非常豐富，高值樣本占比接近一半。109°E以西，33°N以南地區，生態級大氣環境資源下降，高值樣本占比不到三分之一。而在33°N以北地區，生態級大氣環境資源非常匱乏，尤其109°E以西地區，高值樣本占比僅為8.01%。

從經濟發展的長期規律看，空氣質量的最終控制目標應該是生態級。基于這個考慮，對中國大氣環境資源的地理劃分，應該以生態級大氣環境資源為基礎，然后再研究其他分級條件下，大氣環境資源變化情況。因此，根據表5的數據，可以將中國的大氣環境資源大致劃分為四個區域（圖3），即安康以東以南地區為豐富區，以南以西地區為一般區，以西以北地區為匱乏區，以東以北地區為相對匱乏區。

從圖3可以看出，中國生態級大氣環境資源大致呈現了南多北少、東多西少的基本規律。在豐富區，廣東、海南、廣西東部、福建大部，江西、安徽、湖北、江蘇、浙江的部分地區，生態級大氣環境資源相對豐富。在匱乏區和相對匱乏區，華北大部、西北大部，生態級大氣環境資源都比較匱乏。

在生態級大氣環境資源分區的基礎上，考察宜居級大氣環境資源的分布情況（表6）。可以看出，放寬空氣質量控制標準，中國大氣環境資源分布的地區差距縮小。與生態級大氣環境資源相比，豐富區宜居級大氣環境資源高值占比下降了5.51%，一般區宜居級大氣環境資源高值占比下降了5.03%，而匱乏區宜居級大氣環境資源高值占比上升了1.75%，相對匱乏區宜居級大氣環境資源高值占比上升了6.3%。當然，四個區域的整體趨勢并沒有發生逆轉。

表6呈現的規律，從圖4可以更明顯地看出，中國宜居級大氣環境資源的區域差異明顯縮小，尤其在匱乏區和相對匱乏區，還出現了零星的高值集中區，使得這兩個區域宜居級大氣環境資源上升。在一般區，

西藏東部一部分地區拉低了整體水平。豐富區雖然沒有明顯的高值集中區，但海南、廣東、福建、浙江沿海的優勢比較突出，更重要的是，豐富區與其他三個區域相比，沒有明顯的低值集中區。因此，在大氣環境資源的宜居級水平下，四個區域的劃分仍然是合理的，豐富區的優勢也是明確的，這一點與表6中的數據也相一致。

表4 中國大氣環境資源沿緯度變化趨勢（自南向北）[5]Table 4 The change tendency of atmospheric environmental resources in China with latitude (from south to north) [5]

表5 安康分界線下生態級大氣環境資源分布Table 5 The geographical distribution of the atmospheric environmental resources with ecological criteria divided by Ankang borderline

表6 安康分界線下宜居級大氣環境資源分布Table 6 The geographical distribution of the atmospheric environmental resources with livable criteria divided by Ankang borderline

圖3 中國生態級大氣環境資源的地理分界線－安康線Fig. 3 The geographic boundary of the atmospheric environmental resources in China with ecological criteria-Ankang borderline

圖4 中國宜居級大氣環境資源的地理分界線－安康線Fig. 4 The geographic boundary of the atmospheric environmental resources in China with livable criteria-Ankang borderline

繼續降低大氣污染控制目標，將大氣環境資源分級下調到發展級。如表7所示，四個區域的發展級大氣環境資源的差距進一步縮小，豐富區和一般區高值占比繼續下降，相對匱乏區和匱乏區的高值占比繼續上升，并且發生了逆轉。如果按照發展級大氣污染控制目標，相對匱乏區的大氣環境資源最為豐富，甚至還高于豐富區1.43%。匱乏區的發展級大氣環境資源已經與一般區接近。

表7 安康分界線下發展級大氣環境資源分布Table 7 The geographical distribution of the atmospheric environmental resources with developmental criteria divided by Ankang borderline

圖5 中國發展級大氣環境資源的地理分界線－安康線Fig. 5 The geographic boundary of the atmospheric environmental resources in China with developmental criteria-Ankang borderline

從圖5可以看出，相對匱乏區發展級大氣環境資源上升，主要是因為在內蒙古東部、東北大部分、山東半島、遼東半島等地區出現了大量的高值集中區。在豐富區，雖然發展級大氣環境資源整體上仍處于優勢，但缺乏明顯的高值集中區，這也是造成豐富區整體水平下降的原因。發展級水平下，匱乏區也出現了明顯的高值集中區，這使得匱乏區與一般區的差距縮小。

進一步考察四個區域的大氣環境資源儲量分布（表8）。相對匱乏區的大氣環境資源儲量，高值占比已經超過了1/3，而豐富區大氣環境資源儲量的高值占比與生態級相比，下降了一半以上，減少了24.35%，已經不足1/4。匱乏區與一般區相比，高值占比已經非常接近，且出現了逆轉。也就是說，就大氣環境資源的儲量而言，一般區已經成了匱乏區，豐富區變成了一般區，相對匱乏區變成了豐富區。

表8 安康分界線下大氣環境資源儲量的分布Table 8 The geographical distribution of the atmospheric environmental resources in reserve divided by Ankang borderline

從圖6可以看出，除了京津冀、陜北外，相對匱乏區的大氣環境資源儲量豐富。對于豐富區來說，江西大部、福建西部山區、皖南、浙西南、以及湘鄂西部，大氣環境資源儲量都相對較少，使得豐富區的大氣環境資源儲量整體下降。一般區的情況和豐富區類似，川渝黔大部分地區大氣環境資源儲量不足，拉低了一般區的整體水平，使其成為大氣環境資源儲量的匱乏區。匱乏區的情況則與相對匱乏區相似，出現了儲量豐富的集中區，拉高了整體水平。

圖6 中國大氣環境資源儲量的地理分界線－安康線Fig. 6 The geographic boundary of the atmospheric environmental resources in China in reserve criteria-Ankang borderline

由于圖3—圖6為渲染圖，每個色階代表的ASPI相差為5，并且同時畫出了所有的樣本點，使得四個區域的顏色區分看上去不是特別明顯，尤其是圖4。實際上，只要ASPI的周期性數值相差超過1，就可以將兩地的大氣環境資源看作是具有明顯差異。因此，圖3—圖6很難突出ASPI數值在1～5的差別。

為了清楚地呈現安康分界線的區分效果，圖7給出了不同分級條件下中國大氣環境資源高值樣本分布的散點圖。其中圖7a是生態級大氣環境資源的高值樣本分布，可以比較清楚地看出，安康以南以東地區，高值樣本比較集中。值得注意的是，安康分界線劃分的四個區域，樣本總量不同，不能只通過高值樣本的絕對數量來判斷大氣環境資源的豐富程度，而應該用高值占比來衡量。盡管如此，通過對圖7中四張子圖的比較，以及結合圖1和圖2所反映的高值樣本占比沿經緯度的變化趨勢，還是可以比較清楚地看出，安康線下四個區域大氣環境資源的顯著差異。

圖7 中國大氣環境資源的高值樣本分布（不同分級）Fig. 7 The distribution of high-value samples of the atmospheric environmental resources in China(different classification criteria)

圖7 對不同分級條件下四個區域大氣環境資源豐富程度的變化規律，表現得更為明顯。圖7c與圖7b相比，豐富區和一般區的高值樣本數量顯著減少，而相對匱乏區的高值樣本數量顯著增加。很明顯，發展級大氣環境資源，是相對匱乏區發生逆轉的分野，這同樣也可以看作是中國大氣環境資源南北方的等級分野。這意味著，如果將大氣污染防治的標準定在發展級，即允許一定程度的污染，這時候，南北方的大氣環境資源相差并沒有那么懸殊。然而，一旦上調大氣污染防治的標準，比如將空氣質量定在宜居級，南北方大氣環境資源的差距就會變得比較明顯。

整體而言，安康分界線對于中國大氣環境資源的地理劃分具有典型意義。不考慮污染物排放的時間調整問題，安康分界線下，豐富區的大氣環境資源較為豐富。尤為重要的是，豐富區的大氣環境資源，很少出現低值集中區。因此在豐富區，只要不是污染物排放強度特別高，出現重污染的幾率一般較低。與豐富區相比，一般區內出現污染的幾率上升，但總體的風險并不高。而對于相對匱乏區和匱乏區來說，大氣污染的幾率很高。

前面提到，當污染物排放強度超過大氣自然凈化能力的最低值時，就會出現大氣污染。從這個角度看，大氣環境資源匱乏區和相對匱乏區最先出現污染的概率很高。當然，如果考慮到具體的排放問題，由于匱乏區地處西北，人口較少、經濟發展相對落后，排放強度有限，出現大面積污染的可能性較低，而地處華北、東北的相對匱乏區，人口密集、經濟發達，尤其存在集中布局的重工業，排放強度很大，最容易出現大面積的重污染。相對匱乏區的京津冀及其周邊地區，就是典型的代表。當然，在匱乏區的關中地區，由于工業也相對集中，也出現了重污染。相對而言，匱乏區雖然大氣環境資源匱乏，但由于排放強度有限，大氣污染的程度并不是特別嚴重。

大氣環境資源豐富區，實際上也是經濟發達區，中國的經濟產出，有一半以上布局在這個區域，排放強度遠超其他三個區域。然而，由于這個區域的大氣環境資源豐富，尤其是超低凈化能力的占比較低，使這個區域的大氣污染程度與相對匱乏區相比，還不算嚴重。雖然在長三角地區，部分城市的空氣質量達不到優良水平，但考慮到其龐大的經濟總量和排放強度，空氣質量則屬于較好的區域，大氣環境資源的意義非常明顯[11]。

5 大氣環境資源分級變化規律的含義

下調大氣環境資源的等級，相對匱乏區和匱乏區的大氣環境資源上升，而豐富區和一般區的大氣環境資源下降。這一規律可以用大氣自然凈化能力波形特征來解釋（圖8）。其中縱軸表示大氣自然凈化能力指數，即ASPI的大小，取值區間為0～100，值越大，代表大氣自然凈化能力越強，反之越弱。橫軸表示不同的ASPI值占總體的比例。圖8給出了四個區域大氣自然凈化能力的代表波形示意，大致反映了不同區域大氣自然凈化能力的典型特征。

圖8 四大區域大氣自然凈化能力波形特征示意Fig. 8 Schematic characteristic of air self-purification in four area

豐富區的大氣自然凈化能力波形整體呈正態分布狀，較低的大氣自然凈化能力和較高的大氣自然凈化能力占比都較小，中等水平的大氣自然凈化能力占比較高，并呈現向兩側遞減的趨勢。這意味著，在不考慮污染物排放時間調整的條件下，污染物排放和大氣自然凈化能力作為兩個相互獨立的事件，大氣環境自然凈化能力的自然配置水平較高。也就是說，處于完全放任狀態的污染物排放，由于大氣自然凈化能力趨于正態分布狀，較高排放水平遇到較低凈化能力的概率較低，相當于自然狀態下提高了大氣自然凈化能力的利用效率，從而減少了大氣污染發生的頻次。

一般區的大氣自然凈化能力波形可以看作是變異的正態分布狀，較低的大氣自然凈化能力占比升高，較高的大氣自然凈化能力占比下降，大氣自然凈化能力整體在中等以下水平集中。這種波形特征的含義是，大氣環境資源的整體水平下降，且較低水平的大氣自然凈化能力占比較高，與豐富區相比，自然狀態下的配置效率降低，相同排放情況下，發生大氣污染的頻次上升。

匱乏區的大氣自然凈化能力波形特征也比較明顯，它已經完全不再具備正態分布的特征，而是整體呈現明顯的向下集中趨勢，即低水平的大氣自然凈化能力占比較高，隨著大氣自然凈化能力的提高，占比越來越低。從自然狀態下的配置效率看，匱乏區出現大氣污染的概率最高。大氣自然凈化能力的這種分布特征，最容易出現污染物排放超過大氣自然凈化能力的情況，而出現大氣污染。同時，由于較低大氣自然凈化能力連續出現的比例較大，其發生超重污染的可能性也比較高。

相對匱乏區的大氣自然凈化能力波形特征比較特殊，它既有匱乏區的特征，又有豐富區的特征。相對匱乏區的大氣自然凈化能力波形具有兩個占比高值，一個是較低的大氣自然凈化能力占比較高，另一個是中等以上水平的大氣自然凈化能力也有一個相對顯著的占比。當然，中等以上水平大氣自然凈化能力占比與較低水平大氣自然凈化能力占比相比，其絕對水平還是較低的，只是從趨勢上看，相對匱乏區的大氣自然凈化能力在相對高值部分有一個顯著的優勢，這是其他三個區域不具備的。

其實，可以將相對匱乏區的大氣自然凈化能力波形分作兩部分看。中等凈化能力水平以下，它更接近匱乏區的大氣自然凈化能力波形特征。較低水平的大氣自然凈化能力占比較大，隨著凈化能力的升高，占比較小。在發生大氣污染的幾率方面，相對匱乏區與匱乏區的特點相似，都比較容易發生。由于較低水平的大氣自然凈化能力占比較高，且容易集中。在相同排放條件下，與豐富區相比，相對匱乏區更容易發生大氣污染。同時，相對匱乏區中等水平以上的大氣自然凈化能力也有一個相對較高水平的占比，這就使得相對匱乏區的大氣環境資源，又部分具有豐富區的特征。從統計數據看，相對匱乏區的這一特征主要表現為發展級大氣環境資源和大氣環境資源儲量較高。

中國大氣環境資源分級變化規律具有重要的現實意義，具體表現如下：

第一，如果采取放任的環境政策，對大氣污染物的排放不進行控制。從大氣污染的結果看，大氣環境資源儲量高的區域具有一定的優勢。也就是說，如果走先污染后治理的路子，一開始污染物排放自由放任，工業任意布局（不考慮大氣污染因素），等到發展級大氣環境資源消耗完畢，大氣污染處于超重階段時再進行治理。在這個過程中，大氣環境資源儲量高的地區具有更大的環境容量和納污能力優勢。1990年之前的中國大致就處于這個狀態，大氣環境政策相對寬松，污染物排放控制主要集中在煙塵方面。隨著工業化進程的加速，接下來的10年間（1991—2000年），大氣污染問題主要表現為酸雨。這一階段，地處豐富區的東南部發達省份的大氣污染比地處相對匱乏區的華北省份要嚴重，因為此時大氣污染處于超重階段，豐富區的大氣環境資源儲量并不具有明顯的優勢。21世紀第一個10年（2001—2010年）間，中國工業化過程逐漸完成，二氧化硫排放增幅放緩，總量進入穩定階段。當然，此時也是中國大氣污染最嚴重的階段，大氣環境資源儲量消耗殆盡，重污染天氣頻發。2012年開始，中國進入了以結構性減排為代表的大氣污染治理新階段，同時采用新的空氣質量標準，并從總量控制思路轉向結果控制思路，以扭轉超重污染的局面。

事實上，2010年之前，相對匱乏區的大氣環境資源具有一定的優勢。由于此時對大氣污染的容忍程度較高，空氣質量等級較低，環境政策比較寬松，相對匱乏區憑借其豐富的大氣環境資源儲量，一直在增加污染物的排放強度，直到進入超重污染階段。2010年前后，京津冀地區的污染物排放總量，比地處豐富區的長三角、珠三角要高出3～4倍甚至更多，而大氣污染程度并不比豐富區嚴重太多。也就是說，在超重污染階段，相對匱乏區的大氣環境資源優勢是明顯的，這一點對于深入理解中國大氣污染的歷史過程非常重要。

第二，2012年，中國大氣污染治理工作進入新階段。此后，污染物排放開始出現下降趨勢，大氣污染從超重階段轉向較重階段。在這個過程中，相對匱乏區的大氣污染治理成效與其他區域相比會比較明顯。正如圖8所示，相對匱乏區的大氣自然凈化能力在中等水平以上有一個明顯的集中區。這意味著，隨著污染物排放強度的下降，一旦觸及大氣自然凈化能力的中等水平區，空氣質量就會有一個明顯的好轉過程，此時相當于釋放了一個較大比重的大氣自然凈化能力，對于空氣質量改善具有顯著的作用。2013—2019年，京津冀地區通過大幅度削減排放使空氣質量獲得明顯改善就是這個道理。其實，京津冀地區作為大氣環境資源相對匱乏區的核心區域，大氣污染從超重階段轉向較重階段的過程中，起作用的正是圖7（c）中波形的上半部分，這個過程，減排的效果會比較明顯。

第三，隨著大氣污染治理的不斷深入，污染進入較重階段后，相對匱乏區的大氣環境資源儲量優勢不再起作用，可利用的大氣環境資源進入下半段，開始表現為相對匱乏的一面。這意味著，2020年以后，安康以東以北地區，也即華北大部和東北地區，將進入大氣污染治理的新階段。這一階段，結構性減排的效果會越來越差，空氣質量每向前改進一步，都需要付出較大的代價。也就是說，在相對匱乏區，空氣質量達到發展級是相對容易，但想要從發展級進入宜居級，則要付出很大代價，而想要從宜居級進入生態級，成本會更高。本質上，這是由相對匱乏區的大氣環境資源特征決定的。對于未來10年相對匱乏區的大氣污染治理成效，決不能以2013—2019年的經驗推定。

第四，從現實的大氣污染控制標準看，安康分界線的意義明顯。如果最終要實現生態級的空氣質量標準，則豐富區的大氣環境資源優勢明顯。相對匱乏區和匱乏區需要付出很大的經濟代價，才能獲得生態級空氣質量。雖然現階段相對匱乏區的大氣污染治理取得了一定的成績，但以后的工作會越來越難。大氣污染治理成效與污染物排放減少不是等比例變動的，其變動關系主要取決于該地區的大氣自然凈化能力波形特征，以及大氣污染所處的階段。或者也可以表述為，大氣污染治理成效與污染物排放的關系，主要取決于大氣環境資源的整體特征，以及大氣環境資源的消耗程度。

第五，大氣環境的分級管理問題，應該以大氣環境資源為基礎，而不是以大氣污染的現實狀況為基礎[12]。如果不考慮各區域大氣環境資源的差異，制定相同的空氣質量標準。對于大氣環境資源較少的區域來說，就必須犧牲大量的經濟活動，以減少大氣環境資源的消耗。當然，這還要看空氣質量的具體標準。如果將空氣質量標準定在發展級，即承受一定程度的大氣污染，此時各區域只要將大氣環境資源的消耗控制在發展級以下就行。這種情況下，發展級大氣環境資源是各區域制定排放控制目標的依據。是否具有大氣環境資源方面的優勢，主要取決于發展級大氣環境資源的多寡。類似地，如果將空氣質量標準定在宜居級，就需要按照宜居級大氣環境資源的多寡來判定是否具有大氣環境資源優勢。因此，對于以安康線為基礎劃分的四個區域來說，采用不同的空氣質量標準，其大氣環境資源的優勢也不同。如果采取相對嚴格的空氣質量標準，則相對匱乏區和匱乏區的劣勢明顯。最近幾年，中國加快了生態文明建設的步驟，空氣質量標準提升，環境政策收緊，執行力加強，地處相對匱乏區的華北地區、東北地區和地處匱乏區的關中地區，經濟增長與大氣污染治理的矛盾明顯加劇，表現出前所未有的壓力。

不同地區采取相同的空氣質量標準，主要考慮的是生態公平問題，不能因為大氣環境資源少就應該承受污染。當然，如果考慮到經濟公平問題，則不同地區應該采取不同的空氣質量標準，進而建立大氣環境分級管理體系。現階段，一種比較適宜的分級原則是，堅持生態公平優先，同時兼顧經濟公平。首先，劃定一個空氣質量的下限，比如發展級空氣質量標準，所有區域的空氣質量不能低于該標準，以保障生態公平。同時，為了體現經濟公平，大氣環境分級管理的目標應該是讓各地的排放水平接近相同，而空氣質量標準不同。然后，根據不同地方的大氣環境資源狀況，在保障空氣質量基本目標的前提下，制定差異化的空氣質量標準。既保障生態公平，又不失經濟公平。例如，在大氣環境資源匱乏區和相對匱乏區，可以將空氣質量標準定在發展級，在大氣環境資源一般區，則定在宜居級，而在大氣環境資源豐富區，則定在生態級。當然，在大的區劃內，還應該考慮小尺度的大氣環境資源差異，如不同地市和縣域之間。不管如何，大氣環境的分級管理思路，應該以大氣環境資源為基礎，而不應該以大氣污染的現實情況為基礎。根據大氣污染的現實情況制定大氣環境分級管理標準，既不可能保證生態公平，也不能保證經濟公平。

其實，堅持生態公平優先，同時兼顧經濟公平的原則也只是權宜之計，只是相對于單一標準的優化，并不能從根本上解決問題。長期看來，想要實現大氣環境資源的有效配置，最好的方法是收取類似大氣環境資源使用稅性質的資源費，讓大氣環境資源以生產要素的形式真正參與到經濟活動中來[13]。結合不同地區的經濟發展狀況，核算大氣污染造成的邊際損失，按照損失等價原則，推動大氣環境資源的合理定價，通過價格機制，最終實現中國大氣環境資源的空間優化配置。

6 結論

大氣環境資源是大氣環境經濟性的體現，也是人類發展到一定階段的產物。中國的大氣環境資源整體呈現南多北少，東多西少的狀況。109°E線和33°N線可以作為中國大氣環境資源分布的地理分界線，即安康分界線。安康分界線根據生態級大氣環境資源分布情況將中國大致分為四個區域，陜西省安康市以東以南地區為豐富區，以西以南地區為一般區，以東以北地區為相對匱乏區，以西以北地區為匱乏區。中國生態級大氣環境資源分布空間差異明顯，豐富區與匱乏區相差懸殊。下調大氣環境資源等級，大氣環境資源分布的空間差異性縮小趨勢明顯。尤其大氣環境資源儲量方面，豐富區與相對匱乏區甚至出現了逆轉。中國大氣環境資源分級變化規律具有重要的現實含義，不僅可以解釋近幾十年來中國大氣污染治理的歷史進程，還可以作為大氣環境分級管理的基礎，指導未來的大氣污染防治工作。明確中國大氣環境資源的地理分布，有助于平衡大氣污染治理與經濟發展的矛盾，為制定差異化的大氣環境管理目標提供理論依據和數據支撐，做到生態公平優先，兼顧經濟公平。當然，想要實現大氣環境資源的長期有效配置，還要結合地區經濟差異，核算污染物排放的邊際影響和經濟損失，進而通過大氣環境資源的有效定價來實現長期可持續發展。