專訪中國工程院院士賀克斌：藍(lán)天正在變?yōu)椤俺Ｒ娖贰?我國大氣污染治理已取得一批具有國際水準(zhǔn)的科技成果

賀克斌：直觀地說，就是空氣質(zhì)量越來越好了。2021年，我國PM2.5平均濃度達(dá)到30微克/立方米。北京市PM2.5濃度為33微克/立方米，六項大氣污染物濃度值首次全部達(dá)到國家二級標(biāo)準(zhǔn)。

今年2月冬奧會期間，京津冀及周邊地區(qū)PM2.5平均濃度明顯下降，重污染天數(shù)大幅減少，其間北京市PM2.5濃度僅為23微克/立方米，PM10濃度僅為35微克/立方米。與2008年北京夏季奧運會可比的數(shù)據(jù)是PM10，當(dāng)時的PM10濃度為57微克/立方米。

我們知道，相比夏季，冬季因采暖等原因，污染物的產(chǎn)生量會上升30%以上，因氣象條件變化，對污染物的消納能力會下降30%以上，因此，獲得優(yōu)質(zhì)空氣質(zhì)量要困難得多。

可以說，從“奧運藍(lán)”到“冬奧藍(lán)”，正是我國藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)成效全面提升的一個縮影。對于中國老百姓來講，藍(lán)天正在從“奢侈品”變?yōu)?ldquo;常見品”。

NBD：說起空氣質(zhì)量的改善，人們更多的感受是天更藍(lán)、空氣更清新，但您覺得從技術(shù)層面上，我們有哪些高水平的成果？

賀克斌：多年來，通過國家自然基金委和科技重點專項等的長期穩(wěn)定支持，大氣污染治理領(lǐng)域取得一批具有國際水準(zhǔn)的科技成果。

在立體觀測方面，建立了基于多源衛(wèi)星的監(jiān)測系統(tǒng)，構(gòu)建我國高污染背景下大氣污染物濃度的遙感新算法，實現(xiàn)基于衛(wèi)星遙感的顆粒物與臭氧污染預(yù)警與溯源監(jiān)控。

在排放清單方面，研發(fā)了包括空間、時間和化學(xué)物種分配等功能的多尺度嵌套、高分辨率清單技術(shù)，構(gòu)建了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的中國多尺度動態(tài)清單模型和數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

在數(shù)值模擬方面，突破了全尺度雙向耦合建模和大氣數(shù)據(jù)同化融合等核心技術(shù)，使業(yè)務(wù)預(yù)報時效從1-3天提升至7-10天，空間分辨率從全國平均80公里提升至3公里。

這些成果大幅提升了藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)中的精準(zhǔn)溯源能力、預(yù)警預(yù)報能力和治理方案的效果推演與成效評估能力。在秋冬季攻堅和冬奧會期間，高水平的科技研判，使應(yīng)對措施可以逐日精準(zhǔn)到具體企業(yè)、生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)和車輛。

通過國家大氣污染防治聯(lián)合攻關(guān)中心，開展“一市一策”駐點跟蹤研究和技術(shù)指導(dǎo)，將多年積累的前沿基礎(chǔ)研究和共性技術(shù)研發(fā)成果集成提升、落地應(yīng)用。構(gòu)成了藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)完整的科技支撐鏈，有力地保障了“科學(xué)治污、精準(zhǔn)治污、依法治污”體系的有效運行。推動我國大氣污染的現(xiàn)代治理體系和治理能力大幅提升。

工作人員使用無人機進(jìn)行大氣監(jiān)測 圖片來源：新華社記者 徐昱 攝

碳達(dá)峰碳中和是具有全球影響力的重要行動

NBD：與現(xiàn)行清潔空氣措施相比，“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)有哪些優(yōu)勢？

賀克斌：“雙碳”目標(biāo)特別是碳中和已經(jīng)在世界范圍形成廣泛影響。截至去年底，全球有130多個國家提出相關(guān)戰(zhàn)略和目標(biāo)。

截至今年上半年，全球提出“雙碳”目標(biāo)的覆蓋范圍，可以用三個90%來表述：覆蓋全球大約90%的二氧化碳排放，90%的GDP和90%的人口。所以，推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)是名副其實具有全球影響力的重要行動。

研究表明：現(xiàn)行清潔空氣政策可以在2030年之前保持排放下降，屆時全國絕大部分地區(qū)PM2.5年均濃度可達(dá)35微克/立方米，但之后減排潛力大幅收窄，如不采取進(jìn)一步措施，PM2.5濃度持續(xù)下降空間不大。

而在碳中和路徑下，氮氧化物和二氧化硫排放在2030-2060年間將進(jìn)一步下降67%和83%。到2060年全國絕大部分地區(qū)PM2.5年均濃度降會降到10微克/立方米以下，空氣污染問題將得到根本解決。

NBD：我國提出推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)，您認(rèn)為是基于哪些考慮？

賀克斌：“雙碳”目標(biāo)的提出，一方面是履行我們作出的莊嚴(yán)承諾，另一方面是建設(shè)美麗中國的現(xiàn)實需要。

我們知道，在氣候領(lǐng)域，全球有三個里程碑式的公約，即1992年的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》，1997年的《京都議定書》和2015年的《巴黎協(xié)定》。我國不僅是這三項公約的簽署國，同時還作出莊嚴(yán)的承諾，并會努力實現(xiàn)提出的目標(biāo)。這三個公約最核心的內(nèi)容就是使全球進(jìn)入碳中和時代。

大家特別關(guān)心過去一段時期我國的PM2.5。從2000年到2020年這20年間來看PM2.5的變化過程，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)路徑的治理在前7年。PM2.5是一個增長的過程，但是我們抑制了它增長的速度，到了總量控制階段，它是一個高濃度穩(wěn)定的過程，接著又到了總量加質(zhì)量控制的階段。

從最近十年來看，PM2.5有一個明顯降低的過程，但如何更有“效率”更有“質(zhì)量”地降低，它的出路在哪兒？我認(rèn)為，減污降碳、協(xié)同增效大大提高了對降低碳污染的促進(jìn)作用。

我們做過這樣一個分析，2020年我國的337個城市PM2.5平均基數(shù)在33微克/立方米，如果按照傳統(tǒng)路徑方法持續(xù)60年，城市的平均基數(shù)最多降到25微克/立方米。

但如果按照2030年碳達(dá)峰要求，2060年能降到20微克/立方米，如果是2028年實現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年能降到18微克/立方米。如果2060年實現(xiàn)碳中和，全國的PM2.5會降到10微克/立方米以下。這會給人民群眾的生活環(huán)境品質(zhì)帶來巨大提升。

從能源的資源依賴走向技術(shù)依賴

NBD：說到碳減排就不得不提到能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)、技術(shù)的調(diào)整，您認(rèn)為“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)會對我國能源產(chǎn)業(yè)、相關(guān)技術(shù)帶來哪些影響？

賀克斌：國際能源署做過一個分析，關(guān)于未來全世界實現(xiàn)碳中和以風(fēng)光水和多能互補的能源量的供應(yīng)，分析結(jié)果表明再生能源的資源量是足夠的。它在一定程度上緩解了化石能源逐漸不能滿足未來長期發(fā)展的資源約束。所以有人說，世界經(jīng)濟(jì)從碳中和時代開始，正在從能源的資源依賴型逐漸走向技術(shù)依賴型。

如何理解呢？

過去三種化石能源，排在前5位的國家占據(jù)了世界的75%、67%、62%，也就是2/3到3/4的化石能源被前5位儲量國占有。

但是如果按照以“風(fēng)光資源”為代表的新的可再生能源來看，我們找不出由幾個國家占據(jù)全球儲量的情況。也就是說，未來的世界，大家都有風(fēng)、光資源，只是程度不同，誰能夠利用好風(fēng)、光資源，完全取決于誰能更早地建成大規(guī)模穩(wěn)定使用這些新能源的技術(shù)體系。從這個角度講，世界經(jīng)濟(jì)正在從資源依賴型走向技術(shù)依賴型。

我們看到，歐、美、日等都在布局這些領(lǐng)域，同時全球氣候投融資在快速增長，全球能源轉(zhuǎn)型投資超過7500億美元，我國的投資是美國的2至3倍。全球綠色債券的發(fā)行、碳市場等都給出了一個非常強的技術(shù)和市場互動的信號，那就是正在形成技術(shù)依賴型且非常強烈的競爭。

我國現(xiàn)在啟動了碳市場、碳交易，這表明碳開始有價格了，而這個價格日后還會增長。我國現(xiàn)在的碳價格是每噸50元左右，同期歐洲市場是每噸80歐元左右，所以碳價格上升的空間是比較大的。它在一定程度上也會對技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生影響。

雖然我國傳統(tǒng)的環(huán)境污染問題還沒有完全解決，但我們已經(jīng)有了關(guān)鍵方案。在根本性解決環(huán)境污染這個問題上，“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)會促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，最終實現(xiàn)美麗中國目標(biāo)。

浙江寧波積極推進(jìn)清潔能源示范島建設(shè) 圖片來源：新華社記者 徐昱 攝

NBD：實現(xiàn)碳減排、推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)是今后一個時期生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的工作重點，在各項政策措施指導(dǎo)下，我們具體有哪些路徑？

賀克斌：中國要實現(xiàn)碳中和，我們大概有減100億噸二氧化碳的任務(wù)，如何實現(xiàn)它？大致上可以分成五個板塊，就是資源增效減碳、能源結(jié)構(gòu)降碳、地質(zhì)空間存碳和生態(tài)系統(tǒng)固碳，以及市場機制融碳，這就是“五碳并舉”。

第一個板塊是資源增效減碳，主要集中于節(jié)能和能效提升。我國能源強度是世界平均水平的1.3倍，如果我國采取各種措施達(dá)到同樣的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，但將能源需求降到最低，當(dāng)前消費水平下，能耗每降1%，可減排1億多噸二氧化碳。推動“雙碳”目標(biāo)后，國家“無廢城市”行動將從固廢逐漸擴(kuò)展到廢水、廢氣、廢熱、廢碳四廢打通，最終實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用，從無廢城市走向無廢社會。

第二個板塊是能源結(jié)構(gòu)降碳，就是從以化石能源為主體逐漸提升到以新能源、可再生能源為主體。建立“多能互補、源網(wǎng)荷儲”的新型電力系統(tǒng)。

未來的新型電力系統(tǒng)，電網(wǎng)對于數(shù)據(jù)的判斷和反應(yīng)要求非常快，如果我們現(xiàn)在是毫秒級的電網(wǎng)反應(yīng)，未來可能是納秒級反應(yīng)，所以信息技術(shù)在賦能“雙碳”進(jìn)程中會發(fā)揮越來越重要的作用。

第三個板塊是地質(zhì)空間存碳。即使到未來大規(guī)?？稍偕茉礊橹黧w的新能源體系建成之后，我們?nèi)匀粚⒈Ａ粢欢ū壤幕茉?，以保障能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性，電力系統(tǒng)安全性等。這部分化石能源產(chǎn)生的碳將通過碳捕集、利用與封存技術(shù)（CCUS）來減掉。

第四個板塊是生態(tài)系統(tǒng)固碳。生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作做得越好，固碳增匯的作用就越大，而碳匯能力越高，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整壓力就越小。

第五個板塊是市場機制融碳。把新技術(shù)投入市場，主要取決于兩點，一是政策引導(dǎo)，二是市場機制。

實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)面臨三大挑戰(zhàn)

NBD：“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)過程中，會出現(xiàn)一些新問題、新領(lǐng)域，您認(rèn)為還有哪些挑戰(zhàn)是我們必須要面對的？

賀克斌：第一個挑戰(zhàn)就是核心關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新。從資源依賴型走向技術(shù)依賴型，技術(shù)的競爭成了重中之重。國際能源署分析表明，全球能源資源量是足夠的，但是技術(shù)量是不夠的，以全球來看，大概50%的減碳技術(shù)是成熟的，還有一半是不成熟的，大家要去爭奪技術(shù)先機。

在我國，相關(guān)部門做過關(guān)于我國實現(xiàn)碳中和的分析，我們面臨的問題是目前商業(yè)化只有三分之一是成熟的，有三分之一在示范中，還有三分之一在概念研發(fā)階段。

歐洲專利局做過分析，目前傳統(tǒng)的風(fēng)能、太陽能、地?zé)?、水電這些專利的申請量在下降，更多的是在交叉領(lǐng)域，比如電池、氫氣、智能電網(wǎng)、CCUS，這些申請量在增加。

第二個挑戰(zhàn)是新能源產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈。特別是關(guān)鍵材料，在所有可再生能源電力中，光伏的度電材料消耗是最高的，除鋼、銅、光伏級玻璃等之外，還有鎳、銦、鎵、鍺、碲等稀有金屬。風(fēng)電中所含釹、鐠、鏑三種稀土元素在未來也都面臨嚴(yán)重短缺的問題，可能會成為風(fēng)電裝機的制約因素。

最后一個挑戰(zhàn)是氣候和環(huán)境的協(xié)同綜合決策。大家都知道環(huán)境的改善是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，對其的判斷需要支撐工具。比如說從微觀來看，數(shù)據(jù)的核算系統(tǒng)、溫室氣體的國內(nèi)外數(shù)據(jù)庫可以支撐標(biāo)準(zhǔn)體系、市場機制、政策法規(guī)體系等的建立。

但是這些數(shù)據(jù)從哪來？首先要去采集，要依靠“天空地”一體化的碳源碳匯監(jiān)測技術(shù)。不可否認(rèn)，在碳監(jiān)測方面，我們還存在短板，立體觀測、垂直觀測、動態(tài)精細(xì)不同背景下的觀測，包括海洋連續(xù)觀測等，這些都需要提升。

此外還要有綜合研判。例如，如何保證減碳是快速的，同時生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展又是良性的，現(xiàn)在這些研判工具全世界都存在不足。我們要跟國際同行繼續(xù)加強合作，盡快形成研判工具，致力于最終實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。

實現(xiàn)碳中和，人才問題不可忽視。我們要盡快建立起相適應(yīng)的教材體系、課程體系，對教師的知識結(jié)構(gòu)也會有全新要求，自然科學(xué)、工程科學(xué)、社會科學(xué)各學(xué)科要一起協(xié)同創(chuàng)新，共同培養(yǎng)面向碳中和時代的人才。這是需要我們共同努力的目標(biāo)。

封面圖片來源：新華社