霧霾的主要成因和治理

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  近日,京津冀等數城市空氣質量指數“爆表”,霧霾重重,能見度極差,昨日北京發布今年首 個霾橙色預警。從11月27日開始,北京空氣嚴重汙染過程已持續4天,部分監測站點PM2.5接近爆表。北京環保部門表示,本輪汙染為今年以來嚴重的汙染過程。

  近來,霧霾成為熱門話題之一。無論民眾,相關行業及政府都對此表示出無奈,甚至抱怨。但抱怨無用,當務之急,要搞清霧霾形成的主要原因,再談如何治理。

    霧霾分為“一次顆粒”和“二次顆粒”。化石燃料如柴油燃燒時尾氣中直接排放的顆粒是“一次顆粒(PrimaryParticulates)”,占霧霾總量的24%左右。對霧霾貢獻很大的是“二次顆粒(SecondaryParticulates)”占到其總量的約50%左右。“二次顆粒”是化石燃料燃燒尾氣中的氣態汙染物(如NOx、SOx)和揮發性有機物(VOC)進入大氣後,在一定的水霧狀態下與空氣中的氨及VOC等物質發生氣溶膠反應形成的顆粒。因此要去除霧霾,就要減低NOx、SOx及VOC這些汙染物的排放。

  我國2010年耗約4.7億噸石油到2014年耗約5.7億噸原油,而2014年煤耗量約36-38億噸。以煤炭為主的能源結構短期無法改變,因此治理燃煤汙染就成為當下的首要問題。大電廠按規定都需安裝脫硫、脫硝和脫粉塵設備,脫除率達到90%以上。集中燃煤,尾氣中的汙染物可以控製到和天然氣燃燒相近甚至更低。世界平均煤炭集中利用度是60%左右,歐美日等能達到90%以上,但我國煤炭集中利用度不到50%。我國有近70萬台中小鍋爐散燒了幾億噸煤,準確數字,統計數據有出入,但估計約6億噸散燒煤左右;在每一台中小鍋爐後麵安裝脫硫脫硝裝置成本太高,沒有國家或個人會這樣做。散燒一噸煤的汙染是大型鍋爐超淨減排後的10-20倍左右;因此,散燒6億噸煤的排放相當於約60-120億噸集中燃燒產生的汙染。由於中國人口基數大,用中國人均能耗和排放遠低於歐美的計算方法,無法解釋霧霾汙染問題,但環境容量由每平方公裏的排放量(或能源密度)決定,和人均排放量無關(1平方公裏上可能住10人也可能住1萬人);空氣是流動的,因此霧霾問題隻關注局部城市數據也意義不大。從宏觀來看,整個歐洲的總麵積與中國差不多,但中國人口大多集中在東部約200萬平方公裏的區域內,而歐洲人口則分布在約400萬平方公裏的土地上。相比中國的36億噸用煤量,歐洲的燃煤總量隻有約5.8億噸,而且絕大部分用於有汙染物排放控製的大電廠,而中國不僅耗煤總量遠大於歐洲,而且不少煤是散燒,因此中國每平方公裏的排放量遠大於歐洲。這就解釋了為什麽雙方都有大量汽車,而中國有霧霾,歐洲少有的主要原因。

  作者認為,散煤燃燒是霧霾的第 一元凶。人們自然要問,既然如此,為何不把散煤燃燒全改為天然氣?這一方向是對的,但中國的天然氣總量是不夠的。近期中國天然氣降價,很多人認為中國天然氣過剩。這是誤解。中國的天然氣不是太多而是太貴(是美國價格的2倍以上)。從環境保護和治理霧霾的角度,非常有限的天然氣,首先應用去改造中小鍋爐,而不是讓大電廠煤改氣。但即使把中國的天然氣全部用於中小鍋爐改造,我們的天然氣也不夠。我們又不可能在每台中小燒煤鍋爐後安裝脫硫,脫硝和脫粉塵裝置,因此在可見的未來,一個現實可行的辦法就是作者這幾年呼籲的煤的分級煉製技術,發展“煉煤”工業,把煤搞幹淨後再供中小鍋爐裏燒;在“煉煤“的同時副產高價值的更潔淨的油氣燃料;同時還要嚴格規範中小鍋爐裏燒煤的質量和製定其他規範去控製中小鍋爐引起的汙染。大電廠隻要肯花錢,可以把除過CO2以外的其他排放降到和天然氣同等·甚至更低的排放水平,這不足為奇。近幾年,國家在大電廠的汙染控製方麵做了很多工作值得肯定。甚至有些公司化大錢做出了比天然氣電廠還幹淨的超淨煤電廠。其實,這些超淨排放的脫硫,脫硝,脫粉塵的技術都是現成的,關鍵看是否值得去化這麽大的代價去把追求從95%脫除到99%甚至更高。目前的問題是一方麵100%排放的中小鍋爐因中小企業和個人無實力去煤改氣,無人過問;而原來已經安裝了脫硫90%以上的大電廠卻又投巨資去追求低於天然氣排放的超淨電廠。一方麵大國企化大價錢去升級已安裝汙染物控製的大電廠追求超淨排放(低於天然氣電廠排放),一方麵無人投資解決能解決真正的霧霾元凶-中小鍋爐散燒煤的排放控製的”煉煤“技術;以至於國家花了不少錢在大電廠改造升級,但霧霾治理效果不明顯,因為霧霾的真正元凶是散燒煤,而不是已安裝脫硫,脫硝脫粉塵的大電廠。