中国的空气污染：在新的标准下取得的显著进展与仍面临的挑战（基于地面与卫星数据的综合观测，2015–2024年）

《Journal of Hazardous Materials》：China’s Air Pollution: Remarkable Progress and Ongoing Challenges Under New Standards from Combined Surface-Satellite Observations (2015–2024)

　　

陈玉佳|王壮|夏聪子|陈新通|霍彦峰|孙尚培|吴文宇|何斌芳|张洪群|陈家琪|江星星|刘成|苏文静

中国安徽省大气科学与卫星遥感重点实验室，安徽省气象科学研究院，合肥230031

摘要

随着中国向以健康为导向的空气质量管理策略转变，这种策略是由公众对更高生活质量的日益增长的需求所驱动的，评估是否准备好实施更严格、基于健康的环境标准变得至关重要。本研究整合了全国范围内的地面观测数据（1,312个站点）、多卫星反演数据以及中国多分辨率排放清单，分析了2015年至2024年间PM_2.5、PM₁₀、CO、SO₂、NO₂、NMVOCs和O₃的时空变化。结果显示主要污染物显著减少：全国平均水平分别下降了41.3%（PM_2.5）、39.3%（PM₁₀）、36.6%（CO）、67.7%（SO₂）和26.6%（NO₂）。然而，当前的标准仍不足以满足国际基准所要求的日益提高的公共卫生期望。根据新提出的2026年标准，各地区达标率将大幅下降；例如，长江三角洲的PM_2.5达标率将从93.5%降至10.3%。对于二次污染物，卫星数据显示甲醛和乙二醛等NMVOCs的浓度持续较高，没有显著下降。此外，地表臭氧浓度在十年间增加了21%，且污染模式趋向于受NO_x限制。地区间存在差异：京津冀地区污染最严重，但也是减排幅度最大的地区；而珠江三角洲虽然在新标准下大部分时间符合标准，但在臭氧方面仍面临挑战，并且仍然是乙二醛的高发区。COVID-19限制解除后，PM_2.5和NO₂出现短暂反弹，随后在2024年再次下降，这凸显了结构性减排措施的有效性。未来的工作应重点关注收紧PM标准、加强VOC监测、整合多平台观测数据与先进模型，并利用多平台观测数据支持下一阶段的以健康为中心的空气质量治理。

引言

过去三十年间，中国的经济快速增长[64]，这主要得益于工业化和城市化的推进[99]，但同时也导致了空气质量严重恶化[63]。颗粒物（PM）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO₂）、二氧化氮（NO₂）、非甲烷挥发性有机化合物（NMVOCs）和臭氧（O₃）水平的升高对气候[46]和公共卫生[115],[32],[44]产生了深远影响，显著增加了呼吸系统和心血管疾病的发病率[1],[82],[83]。

作为回应，中国实施了一系列逐步严格的全国性清洁空气行动[108]。2013年的《大气污染防治行动计划》优先考虑了PM的减排，并针对关键地区控制NO_x和硫化合物[122]。随后是2018年的《蓝天保卫战三年行动计划》，该计划将控制范围扩大到包括VOCs和O₃前体物质，并扩大了区域覆盖范围。最新的《持续改善空气质量行动计划》（2023年）继续以PM为目标，同时强调NO_x–VOC的协同减排，并启动了氨控制试点项目。

因此，主要污染物显著减少。中国PM_2.5（空气动力学直径小于2.5微米的颗粒物）的减少主要归因于人为排放的减少，气象因素仅贡献了12%[118]。地面监测网络监测到的CO浓度在2013年至2022年间也呈下降趋势，下降率为每年?3.7 ± 1.8%，其中人为排放的减少贡献了80%[111]。基于排放清单的结果表明，中国的SO₂排放量在2005年至2010年间减少了10%，主要是由于烟气脱硫装置的安装率提高[86]。2005年至2018年的卫星观测数据证实了SO₂的减少[120]。卫星观测到的NO₂柱浓度在2013年至2021年间呈下降趋势，而甲醛（HCHO）柱浓度没有显著变化[78]。HCHO和乙二醛（CHOCHO）是NMVOCs的重要氧化产物，常用于指示其排放量[10],[123],[81],[84]。排放清单结果显示，自2010年以来，中国工业部门和溶剂使用领域的NMVOCs排放量持续增长，而交通运输领域的控制措施和住宅炉具的燃料转换成功减缓了这一增长趋势（M. [57]）。与其他显著减少的排放物（如NO₂、SO₂和PM）相比，NMVOCs的排放趋势相对稳定。地面观测到的臭氧浓度显示，自2013年以来臭氧浓度呈上升趋势（K. [53],[101]; Y. [104]）。中国的长期减排战略显著促进了工业和能源结构的优化，改善了空气质量[119],[22],[49],[51]。

然而，仍存在三个关键的研究空白。首先，尽管最近的研究在中国多平台空气质量评估方面取得了重要进展[109],[122],[22]，但这些研究大多集中在特定污染物或特定平台上。同时评估最近十年内三个互补平台（地面监测、卫星反演、排放清单）的主要污染物的综合研究仍然很少。其次，长期趋势分析通常在2019年之前结束，导致最近一段时间（包括COVID-19大流行和随后的经济复苏）的研究相对不足。第三，与新政策最为相关的是，中国于2026年3月1日实施了修订后的《环境空气质量标准》（GB 3095-2026）[a class="anchor anchor-primary" href="https://std.samr.gov.cn/gb/" target="_blank">https://std.samr.gov.cn/gb/；最后一次访问时间为2026年4月9日），这标志着相关浓度限制的显著收紧。然而，对于当前和即将实施的标准下的空气质量达标情况进行系统评估仍然很少。迫切需要定量分析不同地区在新基准下的达标率变化情况，以及这些标准与国际指南的比较，以指导下一阶段的治理工作。

为了解决这些空白，本研究提供了2015年至2024年中国空气质量演变的新评估，具有三个独特的贡献：（1）涵盖整个十年的最新分析，包括COVID-19大流行和疫情后的恢复期（2020–2024年）；（2）首次系统评估中国提出的2026年环境空气质量标准下的达标率，为理解未来的政策挑战提供定量基础；（3）对四个关键工业地区进行全面的区域比较，揭示不同的污染特征和控制重点，这对于制定针对地区的政策至关重要。该分析整合了全国范围内的地面观测数据（1,312个站点）、多卫星反演数据和中国多分辨率排放清单（MEIC），提供了连贯且经过交叉验证的评估。我们的工作旨在客观评估过去十年政策的有效性，并为制定有针对性的、地区差异化的未来空气质量管理策略提供科学依据。

章节摘录

研究区域

本研究的主要区域是中国东部大陆地区，范围为北纬20°–45°、东经100°–125°，时间跨度为2015年至2024年。该地区包括中国的主要工业区和人口密集区，因此代表了中国的整体大气污染水平。由于缺乏有效的地面观测数据，台湾地区未被纳入数据分析。

中国地域辽阔。由于地理

颗粒物

中国东部的年平均AOD（光散射密度）范围为0.17至0.22，呈每年?1.9 ± 0.5%的下降趋势（图1）。高AOD值主要分布在华北平原（NCP）、汾河-渭河平原、四川盆地以及几个大型城市地区。此外，地面观测数据和MEIC清单数据显示，过去十年中国东部的PM呈现显著下降趋势，PM_2.5和PM₁₀的下降速率分别为?6.4 ± 0.7%

讨论

本讨论重点关注三个方面：（1）收紧空气质量标准对地区达标率的影响；（2）主要污染物和二次污染物之间的不同趋势及其政策响应；（3）多平台见解的综合以及剩余挑战和未来研究需求。

结论

本研究结合了地面监测（1,312个站点）、多卫星反演数据和排放清单，评估了2015年至2024年中国东部的空气质量趋势，重点关注中国新实施的GB 3095—2026环境空气质量标准下的达标情况。

十年间，主要污染物的地表浓度显著下降：PM_2.5下降了41.3%，PM₁₀下降了39.3%，CO下降了36.6%，SO₂下降了67.7%，NO₂下降了26.6%。京津冀地区降幅最大，而

环境影响

研究表明，虽然中国的严格排放控制显著减少了主要空气污染物，但由持续存在的NMVOC排放驱动的二次污染——尤其是臭氧——已成为日益严重的环境健康危害。根据新提出的2026年空气质量标准，PM和NO₂的达标率大幅下降，显示出当前改善措施与基于健康的标准之间存在较大差距。这些发现强调了协调控制NO_x–VOC的必要性

未引用参考文献

[28], [31], [38], [68]

CRediT作者贡献声明

何斌芳：资源提供。江星星：数据管理。陈玉佳：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，正式分析，数据管理。刘成：方法论。王壮：撰写 – 审稿与编辑，方法论，资金获取，概念化。苏文静：撰写 – 审稿与编辑，方法论，资金获取，概念化。夏聪子：数据管理。陈新通：数据管理。霍彦峰：资源提供，方法论。孙尚培：资源提供，方法论。吴文宇：

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢中国生态环境部（MEE）提供地面观测数据。我们感谢MODIS MAIAC团队提供的数据。我们感谢美国国家航空航天局（NASA）地球观测系统（EOS）项目提供的MOPITT CO数据。我们还要感谢OMI、OMPS和TROPOMI数据开发者提供的免费和开源材料。我们感谢清华大学MEIC团队提供的开放