基于排放-传输-暴露模型的中国碳市场环境影响研究

China’s carbon market will be established at national level in 2017, but the environment and health impact of carbon market has not been sufficiently investigated, in particularly the lack of research on the spatial disparities of environment impact between CO2 emissions and regular pollutants emissions. Given the local effects of co-pollutant emissions, the trading of CO2 emissions between facilities to meet global objectives may either improve or worsen local air quality and public health. Therefore, designing a carbon market while ignoring environmental impacts may exacerbate the overall environmental conditions with negative effects on public health. A bottom-up quantitative spatial model based on emission-transport-exposure processes will be built, coupled with population spatial distribution and facility information dataset, to evaluate the environmental impact of carbon market in China. This model will analyze the mechanism of the spatial change of air quality driven by the carbon trading from facility level to regional level. The model will be applied to the Beijing-Tianjin-Hebei region to test its feasibility, and quantify the regional public health change caused by the CO2 transactions in reality and simulated scenarios. The policy recommendations will be proposed based on the model analysis and case study, which will identify the key issues for maximizing the environmental co-benefits from carbon market and avoiding undesirable environmental damage, and strengthen the sustainable development of carbon market in China.

中国全国性碳市场在2017年实现，但碳市场的环境健康影响研究尚不充分，尤其是对于CO2和污染物排放的空间差异性所带来的环境健康影响空间差异性研究不足。企业CO2排放交易没有空间差异性，而其驱动的大气污染物排放转移则有空间差异性，即碳排放权的空间转移，由于人口密度、污染物浓度等的空间差异会导致区域整体环境健康效应发生变化。不充分评估和应对碳排放权交易的环境影响会忽视其可能的环境健康负面影响。本研究从排放源层面自下而上构建CO2排放—污染物排放与传输—人口空间分布模型—环境健康效应空间模型，结合环境大数据，研究微观层面的碳排放权空间转移所导致的宏观公众环境健康效应变化，并且以京津冀地区为例检验模型。根据模型模拟、情景分析和案例研究，识别优化中国碳排放权交易市场环境健康效益的关键环节，提出切实可行的政策建议，最大限度地利用碳排放权交易市场改善中国环境健康，推动全国碳市场的可持续发展。

中国全国性碳市场在2017年筹备，2021年正式启动，电力行业首先纳入全国性碳市场。但碳市场的环境健康影响研究尚不充分，尤其是对于CO2和污染物排放的空间差异性所带来的环境健康影响空间差异性研究不足。企业CO2排放交易没有空间差异性，而其驱动的大气污染物排放转移则有空间差异性，即碳排放权的空间转移，由于人口密度、污染物浓度等的空间差异会导致区域整体环境健康效应发生变化。不充分评估和应对碳排放权交易的环境影响会忽视其可能的环境健康负面影响。本研究从排放源层面自下而上构建CO2/污染物排放——传输模型—环境健康效应空间模型（Emission-Transport-Exposure Model Based Greenhouse gas and Pollutants Co-management, ETECO），结合环境大数据，研究微观层面的碳排放权空间转移所导致的公众环境健康效应变化。ETECO模型评估了湖北省碳市场的环境健康影响。结果发现，碳交易前，湖北省大气污染物PM2.5浓度是30.4μg/m3，碳交易后，PM2.5浓度是29.9μg/m3，碳交易导致了湖北省区域大气污染物PM2.5浓度下降了0.5μg/m3。从区域人群健康来看，约17万人受益。钢铁和电力行业中的大部分企业是买方，且在污染物排放中占比较高。从碳交易后污染物排放量增加的企业发现，钢铁企业贡献污染物增加的80%，电力行业贡献污染物增加的12%。这些企业主要位于以武汉老城区为中心的周边区域。对每一个网格（1km×1km）碳交易前后PM2.5浓度值进行对比分析，大部分区域碳交易后PM2.5浓度相比碳交易前PM2.5浓度稳中有降，少数网格出现碳交易后PM2.5浓度反而高于碳交易前的PM2.5浓度，浓度升高网格主要分布在宜昌市、武汉市和鄂州市。武汉市中心重工业集聚区碳交易后比碳交易前PM2.5浓度升高了10-60μg/m3，中心城区人口密度较高，是环境质量更为敏感的区域。根据模型分析，案例地区实证研究，建立评估和反映中国碳排放权交易市场的环境健康指标，提出碳市场环境健康管理政策建议，明确对高碳排放、高密集人口区域实行碳交易购入限制，并且鼓励配额卖出等。