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朱法華:堅定霧霾治理的正確方向

時間:[2019-03-20 ] 信息來源:中電新聞網
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 國電環境保護研究院院長、國家大氣物理模擬與污染控制重點實驗室主任 朱法華

 
  2013年1月有4次霧霾籠罩在中國大部分地區,在北京僅有5天不是霧霾天。此后,霧霾就一直成為政府、公眾、企業、團體等關注的熱詞,2013年9月10日國務院發布了《大氣污染防治行動計劃》(簡稱“大氣十條”),要求到2017年全國地級及以上城市可吸入顆粒物濃度比2012年下降10%以上,優良天數逐年提高;京津冀、長三角、珠三角等區域細顆粒物濃度分別下降25%、20%、15%左右,其中北京市細顆粒物年均濃度控制在60微克/立方米左右。在各級政府、企業等共同努力下,“大氣十條”的目標全面完成,但秋冬季節的霧霾仍不期而至,每一次霧霾的到來都會引起對霧霾治理方向正確性的質疑,需要我們認真思考。
 
  霧霾是氣候條件與人類活動共同作用的結果
 
  霧霾是霧和霾的組合詞。霧是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的氣溶膠系統,水平能見度低于1千米的現象,水平能見度介于1千米到10千米,被稱為輕霧,霧發生時空氣的相對濕度大于90%。霾是指大量極細微的干塵粒等均勻地浮游在空中,使水平能見度小于10千米的空氣普遍有混濁的現象,霾又稱灰霾、煙霾。霧是一種自然現象,霾與大氣污染有關,在大氣污染較為嚴重的地區,兩者常常相伴而生,被稱為霧霾。由此可見,霧霾是特定氣候條件與人類活動相互作用的共同結果。
 
  人類難以改變特定的氣候條件,能夠改變的是自身的活動,即通過我們的努力,減少空氣中極細微的干塵粒。目前世界各國以環境空氣中PM2.5的濃度來表示霧霾污染的嚴重程度,PM2.5是指環境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于2.5微米的顆粒物,也稱細顆粒物。
 
  空氣中PM2.5的來源有自然源和人為源,本文不討論自然源,因為人類對自然源的控制能力有限,人為源從成因上不外乎二類,一類是人類活動直接排放的PM2.5,包括煤炭燃燒、秸稈燃燒、工業過程、道路揚塵、各種堆場、機動車尾氣、建筑施工等排放的顆粒物中均含有PM2.5,被稱為一次PM2.5;另一類是人類活動排放的氣體,在大氣環境中發生復雜的光化學反應,形成的PM2.5,被稱為二次PM2.5。二次PM2.5主要是由于排入大氣中的揮發性有機化合物(簡稱VOC)與氮氧化物發生光化學反應,增強大氣的氧化性,可將大氣中的二氧化硫氧化為硫酸鹽、氮氧化物氧化為硝酸鹽、VOC氧化為有機顆粒物等等。
 
  可見,減少顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、VOC的排放,對治理霧霾都會有積極的貢獻。但由于環境空氣中PM2.5形成的復雜性,使得任何污染物的減排與霧霾之間的關系都不是線性的,即沒有哪一種污染物減排與PM2.5之間具有一一對應的關系,環境空氣中PM2.5濃度的下降是各種污染物共同減排的結果。
 
  霧霾治理效果明顯方向正確
 
  在“大氣十條”、《能源發展戰略行動計劃(2014-2020年)》、《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年》、《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》等相關國家政策的推動下,中國燃煤電廠全面推行超低排放改造。截至2017年底,全國實現超低排放的煤電機組容量達到7.1億千瓦,占煤電機組總容量的70%。2017年火電發電量45442億千瓦時,比2013年增長7.1%,但2017年全國火電煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放量僅為26、120、114萬噸,比2013年分別下降了82.3%、84.6%、86.3%,火電排放的煙塵、二氧化硫、氮氧化物占全國總量的比例分別從11.1%下降到3.0%、38.2%下降到11.8%、37.4%下降到7.1%,贏得了廣泛贊譽,為改善大氣環境做出了重要貢獻。
 
  顯而易見,大氣中PM2.5的濃度下降遠不及火電行業污染物的下降幅度,這是因為大氣中PM2.5濃度的下降與全國各種污染物的排放總量下降密切相關,不能以電力行業污染物排放量的下降幅度去衡量大氣中PM2.5的下降幅度,必須考慮全國各種大氣污染物總的下降情況。中國、美國和歐洲經濟區(32個地區)各種污染物減排與環境空氣中PM2.5的下降情況見表1。
 
 
 
  從表1中可以看出,中國“大氣十條”實施的5年,大氣中PM2.5的濃度下降平均值為32.2%(珠三角、長三角、京津冀分別下降22.7%、34.3%、39.6%),超過美國2000-2010年下降結果27%,與歐洲經濟區1990-2009年的下降結果34%較為接近,充分說明“大氣十條”實施期間我國大氣污染物的減排力度是空前的,治理霧霾的效果是明顯的。
 
  從表1中還可看出,我國二氧化硫和氮氧化物排放總量的下降幅度分別僅是歐洲經濟區的63%和55%。我國沒有公布PM10的排放總量,僅有煙塵排放總量,不同固定污染源排放的煙塵中PM10占煙塵總量的比例不同,一般而言排放標準越嚴,其PM10占比越高,從表中數據可以估算,我國PM10排放總量的下降幅度可能也低于歐洲經濟區。而據賀克斌等人的研究表明,我國近年來VOC年排放總量介于2500-3000萬噸,一直在增長,沒有下降。對比中國、歐洲經濟區和美國各種污染物排放總量的下降幅度,明顯可以得出我國前段時間治理霧霾的方向是完全正確的。
 
  堅定霧霾治理的正確方向
 
  霧霾治理的正確方向就是通過各種措施、各種手段等持續實現各種污染物減排,減排是硬道理。當然,不同污染物的減排對大氣中PM2.5的下降貢獻是有所不同的,同一種污染物在不同時期其減排對PM2.5的下降貢獻也是不同的,這需要認真研究。
 
  強化VOC和氮氧化物的控制
 
  2010年全國二氧化硫的排放總量比2005年下降14.29%,2010年全國重點城市空氣中二氧化硫平均濃度比2005年下降26.3%;2015年全國二氧化硫排放總量比2005年下降27.1%,2015年全國重點城市空氣中二氧化硫平均濃度比2005年下降55.1%,由于二氧化硫的減排主要是由電力行業的高架源排放完成的,如果沒有二氧化硫被氧化為硫酸鹽,其對重點城市空氣中二氧化硫濃度的影響不可能超過其總量減排的降幅。這充分說明大氣氧化性持續增強,大氣中的二氧化硫至少有一半被氧化成硫酸鹽了,因此必須加強對VOC和氮氧化物的控制。我國2017年二氧化硫的排放總量已下降到1014萬噸,遠低于1987年的1412萬噸,也遠低于為控制酸雨確定的1200萬噸的目標。
 
  在珠三角、長三角和京津冀地區,珠三角地區空氣中的臭氧濃度最低,且2013年以來相對穩定,珠三角地區PM2.5年均濃度已連續4年滿足35微克每立方米的要求;京津冀及周邊地區空氣中的臭氧濃度最高,且增長最快,PM2.5年均濃度也最高。從另一側面,說明強化控制VOC和氮氧化物的必要性。
 
  京津冀及周邊地區PM2.5中硝酸鹽絕對濃度與占比大幅度超過硫酸鹽,成為PM2.5中最主要的二次無機組分,這說明我國對二氧化硫的控制已經取得階段性勝利,對氮氧化物的控制更加緊迫。
 
  加強顆粒物與無組織排放的控制
 
  對于顆粒物的控制,我國尚需進一步加強,特別是應加強散亂污企業及中小企業的顆粒物排放與道路揚塵、堆場、建筑施工等無組織排放。
 
  關于對氨的控制,我個人認為需要控制,因為氨是惡臭污染物之一,但沒有必要為降低大氣中PM2.5濃度而進一步嚴格控制。盡管大氣PM2.5成分中存在銨鹽,但氨是與大氣中的硫酸、硝酸結合形成硫酸銨、硝酸銨的陽離子,如果大氣中缺少氨和其它堿性組分,那么就會加重酸雨的發生。
 
  超低排放后燃煤電廠污染物進一步減排意義不大
 
  大量的測試結果表明,燃煤電廠超低排放后煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放與燃氣電廠接近,進一步減排的潛力極小,減排的絕對量非常有限,邊際成本很高。特別值得一提的是,現有的超低排放治理設施對煙氣中的可凝結顆粒物也有明顯的協同脫除效果,可凝結顆粒物是指在煙囪條件下為氣相,排入大氣后由于空氣冷卻和稀釋,冷凝或發生反應立即形成固體或液體顆粒物,所有可凝結顆粒物均是PM2.5,世界各國均無可凝結顆粒物排放標準。燃煤電廠可凝結顆粒物中最主要的組分是以硫酸霧形式存在的三氧化硫,少量氨及存在于霧滴中的溶解性總固體等。上海市6個電廠6臺機組的測試結果表明,超低排放后三氧化硫的排放濃度下降到0.8-3.68mg/m3,平均2.29 mg/m3,三氧化硫協同減排脫除效率介于53.6%-95.1%。京津冀及周邊地區多個電廠超低排放后煙氣中氨的平均濃度0.75 mg/m3。
 
  2018年部分省市的環保行政主管部門、市政府、大氣污染防治聯席辦公室、經濟和信息化委員會等機構發文,要求超低排放的燃煤電廠治理白色煙羽。形成白色煙羽的主要原因是由于溫度下降煙氣中的水蒸氣(氣態水)凝結產生的白色水霧,由大量1?m左右的細小水滴組成,自然擴散后會很快消失,不會產生拖尾現象。煙氣加熱消除白色煙羽,不會減少污染物排放,相反由于加熱耗能會增加發電煤耗1-3克每千瓦時,即使在超低排放條件下,仍會增加0.6-1.8mg/m3污染物的排放。
 
  全面減排是硬道理
 
  希望僅靠電力行業的治理就能實現藍天保衛戰的勝利,是注定會破滅的。需要動員全社會的力量,優先著手對邊際成本低的污染源進行治理。要大力提高政府、公眾、企業的環保意識,特別是鄉鎮、村級政府和中小民營企業的環保意識,充分發揮人的主觀能動性。要創新環境管理模式,制定獎懲結合的環境政策與完善的技術標準體系,使污染企業容易找到適合自己特點的污染治理技術,確保環保設施能夠做到“建設好、運行好、效益好”的有機統一,真正發揮減排效果。
 
  霧霾來襲,誰也逃不過,全面減排,利人利已。
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