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大氣污染治理的中國道路:走出囚徒困境

原文:洪流教授

洪流教授,現任香港城市大學經濟及金融系管理科學系講座教授,2004年獲得美國西北大學博士學位。在城大任職前,他曾是香港科技大學教授、金融工程實驗室主任。洪教授主要研究方向包括商業數據分析、運籌學及金融工程等。他在商科領域的知名學術期刊上發表過大量論文,曾獲得多個國際學術機構頒發的學術獎項。閒暇時,他喜歡閱讀有關歷史與經濟的書籍。

北京紫禁城
照片鳴謝:Pixelflake, via Wikimedia Commons

2015年的3月上旬,是屬於《穹頂之下》1的。這部有關中國大氣污染的紀錄片,在其發佈的首三天內就獲得了超過1.5億次的互聯網觀看記錄,並隨即席捲中國各大主流媒體平台的頭條位置,引起各界人士的激烈討論。《穹頂之下》由中國知名記者和電視主播柴靜女士製作,講述了她從自身角度所看到的中國大氣污染,尤其是PM2.5污染問題的現狀和她對其背後成因的思考。PM2.5是一種直徑小於2.5微米的顆粒物。它們是如此微小,以至於能夠輕易滲透入我們的肺部以及血管並引發肺癌和心臟病等疾病。因此它也被認為是大氣中最具危險性的污染物之一。

這不是PM2.5首次進入公眾媒體的視野。2008年之前,大多數的中國人可能從未聽說過PM2.5,更不知道它與日趨惡化的空氣質量有什麼關係。然而在2008年,北京的美國大使館開始在Twitter上實時發報在使館屋頂上檢測到的PM2.5濃度指數,所有人都被震撼了。這些數字觸目驚心,因為它們表明北京的空氣不僅污染嚴重,有時甚至達到了有毒的程度。在民意的推動下,中國政府從2012年開始報告實時PM2.5數據,並提高了對PM2.5污染的重視程度。

一個環保概念,通過紀錄片的方式和公眾人物的明星效應, 迅速為人們熟悉和接受。這樣的故事對於研究過環境問題的我們來講並不陌生。2006年,美國前任副總統艾伯特•戈爾發佈了一部關於全球變暖及氣候變化的紀錄片《絕望真相》2。當時,該片也佔據了各大媒體版面,並引發了大規模的公眾討論。戈爾本人也因此與聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)一起獲得了2007年的諾貝爾和平獎。儘管全球變暖已經廣為人知,但從2006年至今,在應對此問題上卻無重大進展,問題依舊。那在應對中國的大氣污染問題時,我們可以從全球變暖問題中吸取哪些教訓呢?

全球變暖

有許多科學證據表明我們的地球真的在變暖。圖1中的數據來自IPCC最新的評估報告3。從中我們可以看到,全球氣溫在過去一個世紀內一直在上升,而同期的全球海平面高度也隨之顯著上升。大多數科學家認為目前的全球變暖是由於人類活動造成的。尤其是工業革命至今,人類燃燒了大量的化石燃料(包括煤、石油、天然氣等),致使大氣中溫室氣體(主要是二氧化碳)濃度急劇增加(見圖1)。而這些溫室氣體會帶來溫室效應,導致地球變暖。當然,也有科學家對此表示懷疑。但由於大氣系統十分複雜,科學家在實驗室中永遠無法得到100%可信的結果。因此,IPCC在其評估報告中提到:「自二十世紀中期以來大部分已觀測到的全球平均溫度增長非常可能是由我們觀測到經人類產生的溫室氣體濃度的增加而造成的。」

"為了減緩甚至停止全球溫度上升,我們必須限制溫室氣體排放。"

因此,為了減緩甚至停止全球溫度上升,我們必須限制溫室氣體排放。人類在這方面最早的嘗試可追溯到1992年聯合國氣候變化框架公約的建立。以穩定全球大氣環境中的溫室氣體濃度為目標,公約在其196個成員國家和地區間組織了一系列的談判,試圖達成一份設定各國溫室氣體排放上限的協議。1997年的《京都協議》是一個重要的里程碑。簽訂協議的國家溫室氣體排放總量佔全世界的85%。他們承諾在第一個承諾期內(2008至2012年),使溫室氣體平均排放量比1990年減少5%。37個工業化國家和歐洲共同體同意設立具有約束力的排放目標。然而,作為當時全球最大溫室氣體排放國,美國並沒有簽訂該協議。到了2012年,這些國家中只有大約一半完成了最初承諾的排放目標,其中大部分是東歐國家。而這些國家的成功往往不是因為它們實施了積極有效的環境政策,而是因為1990年代的政治革命造成這些國家在經濟上大幅度倒退,從而降低了對化石燃料的需求。更重要的是,從圖1中我們可看出,《京都協議》並沒有成功地減緩全球溫室氣體的排放。

圖1. 2014年聯合國政府間氣候變化專門委員會綜合報告統計數據 - 第1部分 圖1. 2014年聯合國政府間氣候變化專門委員會綜合報告統計數據 - 第2部分 圖1. 2014年聯合國政府間氣候變化專門委員會綜合報告統計數據 - 第3部分 圖1. 2014年聯合國政府間氣候變化專門委員會綜合報告統計數據 - 第4部分

到了第二個承諾期,形勢愈發嚴峻。2009年,聯合國氣候變化框架公約希望成員國能通過哥本哈根會議就2012年後的氣候變化控制框架達成一致意見。儘管包括美國總統奧巴馬和中國總理溫家寶在內的各國領導人出席了此次會議,然而會議的結果卻非常令人失望。最終,在2012年末的多哈會議上,各國就第二承諾期(2012至2020年)的目標達成了一份協議。但直至2015年7月,只有36個國家同意設立具有約束力的排放目標。而協議的生效需要144個國家的認可。作為當今全球最大溫室氣體排放國,中國參與了兩次承諾期,但沒有接受任何具有約束力的排放目標。而美國作為當今全球第二的排放國,則沒有簽署過這兩份協議。

IPCC預測到本世紀末,全球氣溫將相對於1980-1990年水平上升1.8°C到4.0°C。這一變化可能對居住在地球上的每一個人都會產生巨大的影響。正如柴靜女士所言,我們生活在同一片穹蒼之下,減少溫室氣體排放和減緩全球變暖對我們每一個人、每一個國家都會帶來好處。那麼,為什麼達成一個全球減排方案會如此困難呢?

囚徒困境

工業革命始於十八世紀晚期,其標誌性事件就是詹姆斯•瓦特發明了蒸汽機。蒸汽機背後的原理就是把化石能源轉換成機械能,從而實現了生產力的關鍵突破。自此,整個世界發生了天翻地覆的變化,而全球能源消耗量也隨之增長了二十餘倍。直至今天,全球80%的能源消耗仍然來自化石燃料,它們是經濟增長和生活水平提高的基礎。因此我們必須理解,對許多國家和地區而言,化石燃料的使用權-及其附屬污染氣體的排放權-和發展權是密不可分的。控制溫室氣體的排放也就意味著控制經濟增長。對很多人來說,這是難以接受的。特別是很多發展中國家,可能還有大量人口生活在貧困線之下。於它們而言,減緩全球變暖或防治空氣污染等問題或許是虛無縹緲的空中樓閣。這就解釋了為什麼活躍在環保領域的人士總來自發達地區,為什麼關注著中國空氣污染問題的往往是生活在大城市的中高收入階層。要解決環境問題,首先我們必須承認在經濟增長和污染氣體排放之間需要做出平衡的事實,也需要理解不同地區和不同階層的人群往往有著不同的訴求和不同的優次順序。

溫室氣體是全球性的污染物,這一特點使全球變暖問題變得更為複雜,因為這意味著一個地區的排放不僅影響這一地區,也影響著全世界。如果污染物是地域性的,如土壤污染或水污染,該區域的國家會更有動力去治理,因為負擔成本的人群往往也是得着益處的人群。全球性的污染問題則完全不同。每個國家都會傾向於依靠他國治理污染,這樣就可以在不付出任何代價的情況下享受環境改善的好處,最終結果便是每個國家都想搭順風車,卻沒有一個願意支付賬單。經濟學家稱這一情況為囚徒困境,困境中的兩個囚徒都將因為他們不合作而受到懲處,但他們仍然不會選擇合作。(見下方「囚徒困境」註解。)

再者,在全球變暖的爭端中,一個國家的積極性與其應對氣候變化的能力有時並不一致。有許多例子可以說明這個問題:一、處於太平洋中部的島國圖瓦盧是受海平面上升威脅最大的國家,因此他們非常積極地尋求全球變暖的解決方案。然而在氣候變化的談判中,作為小國的他們卻沒有太多的話語權。二、發達國家擁有更多的資金和技術以應對氣候變化。在面臨自然災害時,他們可以更好地保護自己的農業,也有更多資金在世界各地採購農產品。而相對貧窮落後的農業國則只能靠天吃飯。三、美國、中國、俄羅斯等國是全球溫室氣體排放量最大的國家,但遼闊的國土賦予他們比別國更強的抵禦氣候變化的能力。有人甚至認為,俄羅斯會是全球變暖的受益者。當北極冰層消退,俄羅斯將擁有更多資源豐富的土地,同時北冰洋航線也將打開,大大縮短來往歐洲與亞洲間的貿易航線。

作為囚徒困境的直接結果,我們在氣候變化談判中看到了各式各樣的減排提案和相互指責。我們在此列舉部分(假設性的)提案及其批評意見,讓大家更好地理解這個局面。

  • 等比例減排,即每個國家降低同等百分比的溫室氣體排放。這一提案有利於發達國家,因為它們現有的排放量大,也就更有轉圜餘地去改善。這一提案也給了發達國家永久的優勢,讓它們可以一直比發展中國家排放更多的溫室氣體。
  • 等人均排放放,即全球所有人都應擁有同等的排放權。這一提案更符合發展中國家的利益,因為目前發達國家的人均排放量是發展中國家的好幾倍。在這一提案下,大部分發展中國家不需要做任何事情,而發達國家則需要大幅減排。然而,鑒於發展中國家的人口數量龐大,這一議案可能無法有效降低全球溫室氣體的排放水平。
  • 歷史因素:目前的全球變暖現象主要是由發達國家造成的。從1890年至2007年,美國和歐盟與能源相關的二氧化碳排放量分別佔全世界總量的28%和23%。而包括中國、印度在內的所有發展中國家則只佔30%。因此,有人提出在設定排放目標時必須考慮歷史責任,發展中國家應獲得更多的排放權。
  • 碳密度,即每單位GDP所產生的溫室氣體排放量。包括中國在內的一些國家更傾向於使用這一指標來設定減排目標,因為他們認為需要鼓勵經濟增長。例如,中國提出在2020年以前把碳密度降低至2005年水平的40%-50%。儘管這一目標驚人,但它可能無法降低中國的溫室氣體排放。假設中國的GDP在2005年至2020年間保持平均每年8%的增速,即使碳密度降低50%,2020年的排放總量仍將比2005年高出60%。
  • 碳足跡,即生產某一產品所排放的溫室氣體總和。有人認為排放目標不應按各國的排放量去設定,而是基於各國所消耗的最終產品的碳足跡。在全球化的背景下,以生產製造為主導產業的國家會產生更多的溫室氣體排放,但這些排放不應歸咎於生產者,因為他們並沒有耗用這些產品。通過碳足跡便可把部分排放轉移到消費國(也被稱碳轉移),以免除製造國的排放責任。

上述所羅列的每項提案都是言之有據的,其相關的反對意見亦有理有據,以致國際間的討論莫衷一是,由此可見整個氣候變化議題的複雜性。我們相信,如果沒有眾大國願意犧牲部分自身利益,通過合作來尋求全球社會福祉,是無法達成一個能兼顧公平與效率的減排方案的。

囚徒困境

警方逮捕甲、乙兩名嫌疑犯,但沒有足夠證據指控二人有罪。於是警方分開囚禁嫌疑犯,分別和二人見面,並向雙方提供以下相同的選擇:若一人認罪並作證檢控對方(相關術語稱"背叛"對方),而對方保持沉默,此人將即時獲釋,沉默者將判監10年。若二人都保持沉默(相關術語稱互相"合作"),則二人同樣判監半年。若二人都互相檢舉(互相"背叛"),則二人同樣判監5年。用表格概述如下:

  嫌疑乙保持沉默(合作) 嫌疑乙檢舉(背叛)
嫌疑甲保持沉默(合作) 各判監半年 嫌疑甲判監10年 嫌疑乙獲釋
嫌疑甲檢舉(背叛) 嫌疑甲獲釋 嫌疑乙判監10年 各判監5年

就個人的理性選擇而言,檢舉背叛對方所得刑期,總比沉默要來得低。試設想困境中兩名理性囚徒會如何作出選擇:

  • 若對方沉默、我背叛會讓我獲釋,所以會選擇背叛。
  • 若對方背叛指控我,我也要指控對方才能得到較低的刑期,所以也是會選擇背叛。

二人面對的情況一樣,所以二人的理性思考都會得出相同的結論-選擇背叛。背叛是兩種策略之中的支配性策略。因此,這場博弈中唯一可能達到的納什均衡,就是雙方參與者都背叛對方,結果二人同樣服刑5年。

引用維基百科解釋

中國大氣污染問題

當我們重新聚焦在中國的大氣污染問題時,會發現情況與全球暖化的困境異常相似。首先,PM2.5不僅僅是區域性的污染物,它會飄浮到周邊地區,是一種「不分地界」,影響着全中國的污染物。2013年冬天,PM2.5形成的霧霾不僅侵襲了華北城市,華東地區的上海、南京和杭州,甚至華南地區的廣州、深圳和香港也未能倖免。因此,沒有任何一個城市或省份能獨自解決這個問題。

其次,中國的經濟發展在地域上是不平衡的, 北京和上海這樣的一線城市的人均GDP4高於貴州和甘肅等貧困省份4倍。因此,不同地區的民眾對空氣污染問題的重視程度也大不相同。沿海經濟發達地區的居民比較關注空氣污染問題,而貧困地區的居民則可能更加關注如何脫離貧窮和改善物質生活水平。

第三,PM2.5排放量較多的地區不一定是經濟較發達的區域,因此它們往往缺乏相應的技術和經濟動機去降低排放。根據清華大學和亞洲開發銀行在2013年完成的一項研究表明,世界上污染最嚴重的城市中有七個在中國,它們分別是太原、北京、烏魯木齊、蘭州、重慶、濟南和石家莊。除了北京和濟南,其它城市都來自於中國的欠發達地區。其中大部分為產煤及燃煤發電中心。他們為北京和其它沿海發達地區提供煤炭和電力,但要發展其他領域的經濟產業卻需假以時日。

第四,與全球變暖問題一樣,中國的大氣污染問題也存在歷史排放和碳轉移的因素。發達地區在過去三十年中的排放更多,而它們的居民也耗用更多產品,因此留下更多的碳足跡。

在處理中國大氣污染的問題中,我們也看到了在全球變暖中常見的相互指責的場景。比如在《穹頂之下》中,柴靜女士就曾指責中國的煤炭使用。她說:

「你們知道中國燒了多少煤嗎?2013年的時候我們已經是三十六億噸了。你知道全世界其他國家燒了多少煤嗎?我們比全世界其他國家加起來燒的煤還要多,上一個達到過這樣消費量的是1960年的英國,但在這之後,他們為此付出了沉重的代價。所以,1960年代,大煙霧事件發生後,其他的國家紛紛減少和控制自己的煤炭用量。然而,當時恰逢中國改革開放開始,這個已經封閉了多年和落後了多年的國家,迫切的需要一種巨大的能量來讓自己起飛。它的選擇就是煤炭……那中國這麼多煤用在了哪兒呢?2013年的這三十六億噸我們可以看一下,它其中三億八千萬噸燒在京津冀,而在三億八千萬噸當中,有三個億燒在河北。」

從字裡行間,我們能感受到柴靜女士對中國大量使用煤炭的憤怒,尤其是對河北這個環繞北京的省份的憤怒。但眼前有其他選擇麼?要維持和發展中國的經濟,所需要的能源是異常龐大的。而現階段,中國無法擺脫對化石能源(包括煤、石油和天然氣)的依賴。其實,我們已經很幸運了,中國有著豐富的煤炭儲備,它們支撐了中國過去三十多年經濟的高速增長。誠然,煤的潔淨程度要低於石油和天然氣。然而我們不能忽視中國是一個「煤多油少」的國家。假如中國全面以石油代替煤炭發電,國際油價必將飊升,從而大幅度提高中國的能源成本。再者,在現有的國際環境下,中國的政治和軍事實力未必可以確保其原油供給線的安全與穩定。因此,這也將大大增加中國經濟發展的風險。

在其紀錄片中,柴靜女士亦曾提及英國治理大氣污染的經驗。事實上,為了確保原油供應, 英國政府曾經採取了很多的外交、政治及軍事手段。1920年,摩蘇爾地區發現了石油,英國不顧當地庫爾德人的反對,把該地區劃入新成立的國家伊拉克。此舉令當地成為了現今世界爭端最激烈的地區之一。如今在摩蘇爾,庫爾德武裝部隊正在美國的空軍援助下與伊斯蘭國(ISIS)展開激烈的戰鬥。1953年,英國政府為了維護其石油利益,武力推翻了當時伊朗的民選總理穆罕默德•摩薩台,造成伊朗君主復辟。而聞名於世的英國石油公司(British Petroleum)正是此次軍事政變的結果。不知道柴靜女士是否瞭解英國歷史的這一面呢?

走出囚徒困境

儘管全球變暖問題和中國的大氣污染問題有許多的相似之處,我們認為它們之間仍有顯著不同。在全球變暖問題中,聯合國只能促成談判並協助談判過程,對其成員國卻沒有任何實質的約束權力。而在中國的大氣污染問題中,中國中央政府不僅可以有效地協調不同區域之間的利益平衡,還可以通過強制性的政策來保障國家社會福祉。

這已經不是中國政府第一次應對如此規模的環境問題了。在PM2.5問題爆發以前,酸雨一度是中國最嚴重的環境問題。酸雨指的是含有超標氫離子(pH值小於5.6)的雨水或任何其他形式的降水過程。它對動植物和基礎設施都有嚴重影響。同樣地,這個問題也是由燃煤發電造成的,因為煤炭中的硫在燃燒過程中會產生大量的二氧化硫和氮氧化物,它們與空氣中的水汽發生反應,從而形成酸雨。

過去十年間,中國政府為解決酸雨問題付出了巨大努力。中國開發出世界上最先進的脫硫技術,並將其應用在燃煤發電站中。從2005年至2014年的《中國環境公報》5中所提供的數據可以看出,在這十年間,中國每年發生酸雨的城市比例從51.3%下降至44.4%,而平均降水pH值低於5.6的城市更是從38.4%下降至29.6%(見圖2)。如果僅看這些數據,我們可能不以為然。但在這十年中,中國的GDP增長了將近3倍。因此,要是考慮到期間的經濟發展,酸雨問題的改善是非常可觀的。應對酸雨問題的成功經驗也讓我們相信,中國政府有能力處理類似的環境問題,PM2.5問題終有一天能夠得以解決。

照片來源:AFP Photo 圖2. 2005-2014年中國酸雨情況和GDP增長比較

我們可以做什麼?

生活在中國,我們不僅是大氣污染的受害者,也是大氣污染的責任人。與其只顧指責他人,不如先正視自身問題並承擔起這份責任。治理大氣污染的途徑有二,其一是減少能源消耗,其二是使用清潔能源。關於第一條,很多人都說過,比如少開車、多使用公共交通工具、將空調設定至合理溫度等等。這些都是很重要的環保習慣,我們應該儘量做到。但在此,我卻更想談談第二條。

除了化石能源,我們還可以使用核能和可再生能源,如太陽能、風能、水能等等。但是可再生能源普遍成本高昂,並且受制於當地自然環境,只能適用於部分地區。因此,我們應當更加關注和重視核能。當然,核能的使用存在著很多爭議。1986年的切爾諾貝爾核電站事故和2011年的日本福島核電站事故使包括作者在內的大多數民眾都談核色變,不願意居住在核電站附近。最近幾年,因為鄰近的廣東省將會建成九座核電站,關於核安全的討論在香港也不絕於耳。可是,核電站真的很危險嗎?在最致命的切爾諾貝爾事故中,直接致死人數為56人;而福島事故中的人數為2。與此形成鮮明對比的是,在中國,僅2013年就有1,049名工人死於煤礦礦難,而更早的2003年,罹難人數更是高達6,434人。到底哪一種能源更致命呢?答案不言而喻。誠然,對於香港讀者來說,礦難是一個遙遠而又陌生的概念,而核電站事故才是近在眼前的風險。但當你比較一下大氣污染受害者的數量-比如香港僅2013年就有3,000宗死亡個案與空氣污染有關-和核電事故受害者的數量,你會發現以核電站取代部分老舊的火力發電站似乎仍然是有意義的。

在香港,我們的空氣質素每況愈下。但我們應該意識到造成這一狀況的主要原因是我們自身,而不是一河之隔的大陸。香港大氣污染物的主要來源是燃煤發電、水上運輸和道路運輸。根據香港政府環境保護署提供的統計數字,這三大來源在2013年構成了香港97%的二氧化硫排放、85%的氮氧化物排放,和超過70%的懸浮粒子排放(包括PM10和PM2.5)6。2012年2月18日,《華爾街日報》刊登了一篇名為《香港污染的替罪羊不好找》的文章7。文中指出,香港的平均二氧化氮濃度水平在中國32個城市中排名第二,甚至比北京還要差。二氧化氮是一種能引起咳嗽的主要空氣污染物。而它的來源主要是香港老舊的柴油巴士和不斷進出港口的輪船。香港政府有許多措施可以改善此問題,但如同文章中所說:「香港政府(在治理空氣污染上)正落後於中國大陸」並且「香港自身需要付出更多努力來解決本土的污染問題」。

照片來源:中國日報
  1. ^《穹頂之下》:
    https://en.wikipedia.org/wiki/Under_the_Dome_%28film%29
  2. ^《絕望真相》:
    https://en.wikipedia.org/wiki/An_Inconvenient_Truth
  3. ^IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 151 pp
  4. ^中華人民共和國國家統計局GDP數據:
    http://data.stats.gov.cn/ks.htm?cn=C01&zb=A0501
  5. ^2005-2014年中國環境狀況公報
    : http://jcs.mep.gov.cn/hjzl/zkgb/
  6. ^香港政府環境保護署提供的統計:
    http://www.epd.gov.hk/epd/english/environmentinhk/air/data/emission_inve.html
  7. ^華爾街日報文章《香港污染的替罪羊不好找》
    http://blogs.wsj.com/chinarealtime/2012/04/30/no-easy-scapegoat-for-hong-kong-pollution/