國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)《2024—2025年節(jié)能降碳行動(dòng)方案》的通知
周勇:霧霾大暴發(fā)的根本原因是燃煤煙氣治理缺陷
周勇:霧霾大暴發(fā)的根本原因是燃煤煙氣治理缺陷最近四年,我們利用空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)等進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析,參考國(guó)內(nèi)外期刊上的學(xué)術(shù)論文,與多個(gè)大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)專家建立了
最近四年,我們利用空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)等進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析,參考國(guó)內(nèi)外期刊上的學(xué)術(shù)論文,與多個(gè)大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)專家建立了研究網(wǎng)絡(luò)或聯(lián)合研究小組,連續(xù)幾年共同研究霧霾成因。本文涉及所有結(jié)論都經(jīng)過(guò)多領(lǐng)域?qū)Ρ妊芯俊⒍鄟?lái)源數(shù)據(jù)相互驗(yàn)證,并咨詢多個(gè)專業(yè)專家。即使有局部的、細(xì)節(jié)性的不確定性,但整體結(jié)論應(yīng)該不會(huì)存在問(wèn)題。
本著霧霾治理,匹夫有責(zé)的精神,作為霧霾主因研究的“弱勢(shì)群體”,對(duì)可能來(lái)自強(qiáng)勢(shì)部門(mén)的質(zhì)疑,須遵循舉證倒置原則,因?yàn)楣餐繕?biāo)都是為了霧霾治理。執(zhí)著于讓“弱勢(shì)群體”去企業(yè)或城市驗(yàn)證某些結(jié)論,而看不到國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上非常多的研究數(shù)據(jù)和結(jié)論,容易讓人產(chǎn)生質(zhì)疑。把霧霾主因和治理方法的討論定性為技術(shù)和管理范疇的探討,允許有些許幫助的任何人貢獻(xiàn)才智,而不是壟斷霧霾治理議題,禁止霧霾主因討論,是管理部門(mén)應(yīng)有的胸懷。
一、對(duì)題目的進(jìn)一步解讀
霧霾(大暴發(fā)):統(tǒng)稱能見(jiàn)度小于7.5千米(2012年后自動(dòng)觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn))或10千米(2012年前的人工觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn))的霾、霧、輕霧等。本文中2012年之前人工觀測(cè)數(shù)據(jù)中,輕霧都屬于霧或霾的統(tǒng)計(jì)范圍。本研究不再區(qū)分霾、霧或輕霧,主要是為了避免因?yàn)椴煌拍罨蛲ㄟ^(guò)定義新的概念,掩蓋實(shí)際的能見(jiàn)度不達(dá)標(biāo)的天數(shù),造成霧霾大爆發(fā)前后霾、霧天數(shù)不可比的問(wèn)題。
(霧霾)大暴發(fā):以每年的霾、霧、輕霧等天數(shù)做衡量標(biāo)準(zhǔn),數(shù)倍的突變。2001-2011年間霧霾發(fā)生的頻率是常規(guī)變化,山東在30天左右;2012年是濕煙囪為特征的脫硫脫硝煙氣排放范式改變的建設(shè)年,由于許多企業(yè)在進(jìn)行技術(shù)改造,重霧霾天數(shù)變化不大,但輕霧天數(shù)開(kāi)始暴增;2013年至今,包括霾、霧和輕霧的能見(jiàn)度較低的天數(shù)開(kāi)始暴增,且一直在200-300天(山東)的高位徘徊,是霧霾大爆發(fā)前的7-10倍,不包括輕霧的霧霾天數(shù)也連續(xù)兩年翻番式暴升,北京之外的華北平原區(qū)域類似。這幾年霧霾治理的成就,主要表現(xiàn)在重霧霾天數(shù)降低,PM2.5質(zhì)量濃度下降50%。
根本原因:在所有導(dǎo)致霧霾天數(shù)暴增的原因中占比70%以上,區(qū)別于所有其他貢獻(xiàn)很小的原因。
燃煤煙氣治理:主要指電力和其它行業(yè)采用濕法脫硫、氨法脫硝的大型燃煤煙氣治理設(shè)施,并非指散煤治理的氣代煤、電代煤等零散措施。目前這類大型煙氣治理設(shè)施大多已進(jìn)行超低排放改造,但排放的可凝結(jié)顆粒物(CPM)和氨過(guò)量排放等,照樣多到在新冠疫情導(dǎo)致其他經(jīng)濟(jì)活動(dòng)近乎停滯時(shí),仍霧霾頻發(fā)。燃煤產(chǎn)生但不屬于煙氣治理技術(shù)缺陷的污染物,包括在CPM中。
燃煤(煙氣治理):專門(mén)指出燃煤,是為了排除其它因素,如天然氣、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣治理、建筑工地?fù)P塵等其他污染源。
(燃煤)煙氣治理:專門(mén)指出煙氣治理,是為了排除煤炭燃燒量、煤炭燃燒技術(shù)、發(fā)電技術(shù)、建筑工地?fù)P塵、機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量等其他變量或環(huán)節(jié)產(chǎn)生的污染。
缺陷:包括污染物排放治理的技術(shù)缺陷、標(biāo)準(zhǔn)缺陷和監(jiān)管缺陷(或管理缺失)。
技術(shù)缺陷,如拆除或沒(méi)有GGH的濕法脫硫使干煙囪全部變成濕煙囪,濕煙氣產(chǎn)生大量可凝結(jié)顆粒物(CPM),脫硝過(guò)量噴氨導(dǎo)致的多種形式氨/銨排放,有水溶性鹽的氣溶膠或霧滴被機(jī)械攜帶,濕法脫硫的濕煙羽中形成超細(xì)顆粒物等,都屬于燃煤煙氣治理技術(shù)缺陷導(dǎo)致。
標(biāo)準(zhǔn)缺陷,如過(guò)低的氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致過(guò)量的噴氨,最終通過(guò)氨/銨等以多種形式排放到大氣中。在霧霾爆發(fā)時(shí),嚴(yán)格管控氮氧化物排放而導(dǎo)致過(guò)量噴氨,過(guò)量氨/銨排放導(dǎo)致更嚴(yán)重霧霾,陷入“死循環(huán)”。超低排放要求的過(guò)低二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn),也值得商榷。中國(guó)北方屬于揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)控制區(qū),過(guò)低的氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致其過(guò)快下降,也導(dǎo)致夏季臭氧濃度升高。
監(jiān)管缺陷(或管理缺失),二氧化硫、氮氧化物、煙塵等常規(guī)污染物(簡(jiǎn)稱常規(guī)污染物)治理以酸雨為目標(biāo),其治理過(guò)程中次生CPM、氨/銨過(guò)量排放等污染物,導(dǎo)致危害更大的霧霾。監(jiān)管只關(guān)注三項(xiàng)常規(guī)污染物及后來(lái)加入的VOCs,忽略了次生污染物對(duì)霧霾形成的顯著影響,疏于對(duì)最重要的污染物管理。除了上面提及的CPM、氨排放外,不受限制的水蒸氣排放,會(huì)加劇低溫季節(jié)的相對(duì)濕度:不受限制的高空熱排放會(huì)加劇逆溫環(huán)境的形成;這兩項(xiàng)監(jiān)管缺陷會(huì)加劇低溫季節(jié)時(shí)高濕、靜穩(wěn)氣象條件的形成,導(dǎo)致霧霾更早、更多、更嚴(yán)重的發(fā)生。另外,廣泛使用的冷卻塔產(chǎn)生的溶解固相物排放,尤其是采用中水、海水、苦咸水、含鹽廢水作為補(bǔ)充水,為提高節(jié)水率而顯著提高循環(huán)水濃縮倍率的情況下,也向大氣提供了可觀的氯離子排放量,氯離子本身就是大氣中PM2.5無(wú)機(jī)鹽的重要組成部分。同時(shí),氯離子和氮氧化合物形成的硝酰氯,參與大氣中的光化學(xué)反應(yīng),形成氯自由基,對(duì)臭氧形成作用顯著。
總之。如果沒(méi)有燃煤煙氣治理多種缺陷造成的非常規(guī)污染物的無(wú)控制排放,霧霾不會(huì)大暴發(fā),也不會(huì)持續(xù)到現(xiàn)在。
二、2013年中國(guó)北方暴發(fā)大霧霾并持續(xù)至今,是可以確認(rèn)的事實(shí)
首先簡(jiǎn)要梳理一下電廠和工業(yè)燃煤煙氣治理的演變過(guò)程。
1、2001-2006年:PM2.5質(zhì)量濃度與煤炭消費(fèi)量同步上升階段,PM2.5、二氧化硫、氮氧化物等迅速上升
在這一階段,隨著中國(guó)加入WTO,經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,煤炭消費(fèi)量快速上升。而PM2.5質(zhì)量濃度,根據(jù)衛(wèi)星燈光數(shù)據(jù)和專家數(shù)據(jù),也近乎同步迅速上升。衛(wèi)星捕捉到的華北平原的霾,也從淡淡的霾逐漸變?yōu)闈庵氐啮病?006年成為二氧化硫、煙塵、PM10、PM2.5的峰值年。
由于沒(méi)有相應(yīng)的煙氣治理措施,煤炭消費(fèi)在這一階段與PM2.5質(zhì)量濃度有很強(qiáng)的因果關(guān)系,并同步增長(zhǎng)。這一階段抓控煤的話,就能夠明顯遏制PM2.5質(zhì)量濃度的增長(zhǎng)。
2、2007-2012:PM2.5質(zhì)量濃度與煤炭消費(fèi)量脫鉤階段,脫硫除塵加價(jià)政策起了決定性作用
2007年開(kāi)始,脫硫除塵加價(jià)政策作用顯現(xiàn),二氧化硫排放量大幅度下降,衛(wèi)星燈光數(shù)據(jù)推算和專家推算的PM2.5質(zhì)量濃度不再伴隨煤炭消費(fèi)量的上升而上升,而是進(jìn)入徘徊中逐漸下降的通道。實(shí)現(xiàn)這個(gè)脫鉤,應(yīng)該說(shuō)是很重要的勝利。
如果2006年的趨勢(shì)繼續(xù)下去,以能見(jiàn)度為代表的霧、霾天數(shù)增加,也應(yīng)該會(huì)很快到來(lái),盡管可能與現(xiàn)在的霧霾性質(zhì)不同,導(dǎo)致的原因不同,更可能是漸變,而不是突變。
這一階段PM2.5質(zhì)量濃度與煤炭消費(fèi)量已經(jīng)脫鉤,抓控煤對(duì)遏制PM2.5質(zhì)量濃度的增長(zhǎng)已經(jīng)開(kāi)始沒(méi)有多大效果。
圖1 煤炭消費(fèi)量與PM2.5質(zhì)量濃度的變化趨勢(shì)
(圖1中PM2.5排放量系根據(jù)賀克斌院士圖截取的全國(guó)數(shù)據(jù),煤炭消費(fèi)量為山東省數(shù)據(jù),2000-2006年二者同向變化,2006年之后二者脫鉤。山東省PM2.5排放量或質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)與全國(guó)的類似)
3、2013至今:霧霾大暴發(fā)并持續(xù)階段,霾、霧和輕霧天數(shù)高位徘徊,盡管重霧霾天數(shù)下降,PM2.5質(zhì)量濃度下降50%
進(jìn)入2013年初,霧霾在華北平原大暴發(fā)。2013年1月北京連續(xù)25天霧霾。國(guó)內(nèi)外新聞媒體記錄了大霧霾的可怕情形。最大的幾次霧霾彌漫多個(gè)省,橫跨上千公里。
這一階段抓控煤,對(duì)PM2.5質(zhì)量濃度下降50%沒(méi)有多大貢獻(xiàn),因?yàn)樯弦浑A段就脫鉤了。散煤治理對(duì)PM2.5質(zhì)量濃度下降應(yīng)該是作用不小,但散煤燃燒量相對(duì)較小,在霧霾大暴發(fā)前可能更多,不可能導(dǎo)致霧霾大爆發(fā)。
4、以山東為例,2013年和2014年霾和霧的天數(shù)連續(xù)兩年翻番式暴升,能見(jiàn)度低的總天數(shù)在霧霾大暴發(fā)之后至今沒(méi)有多少下降
圖2 山東省霧霾天數(shù)變化趨勢(shì)
(圖2為幾個(gè)典型時(shí)間段霾和霧日數(shù)平均值。2012年后不包括新設(shè)的輕霧日數(shù),2011年前為人工觀測(cè)值,包括能見(jiàn)度小于10千米的輕霧天數(shù))
如果考慮霧霾大暴發(fā)后新定義的輕霧(相當(dāng)于霧霾大暴發(fā)之前的霧或霾)天數(shù),2012年后最高年份相當(dāng)于2001-2011年霾、霧平均天數(shù)的10倍暴升,令人難以置信,且持續(xù)至今,沒(méi)有大的下降。
5、鐵腕治霾取得一些成績(jī),但霧霾至今依舊,只是藍(lán)天有所增加,重霧霾天數(shù)有較大下降,PM2.5質(zhì)量濃度下降50%
華北平原在經(jīng)過(guò)8年的鐵腕治理后,在超低排放改造、停產(chǎn)限產(chǎn)、大量關(guān)閉小散亂污企業(yè)、氣代煤電代煤等治霾措施下,重霧霾天數(shù)有較大下降,PM2.5質(zhì)量濃度下降50%。只是強(qiáng)調(diào)后兩者數(shù)字變化作為大氣治理的成績(jī),看不到令人難以置信的能見(jiàn)度低的霾、霧和輕霧(輕霾)天數(shù)高位徘徊,會(huì)導(dǎo)致重大的決策失誤。
在北京以外的華北平原城市,在高樓或視野開(kāi)闊的其他地方,看遠(yuǎn)處灰蒙蒙是常態(tài)。只有在雨雪或大風(fēng)、降溫之后才有幾天能見(jiàn)度高的藍(lán)天白云,才似乎回到了霧霾大暴發(fā)之前。
山東省發(fā)改和環(huán)保部門(mén)2020年比往年都努力的控煤和監(jiān)督企業(yè)達(dá)標(biāo)排放,當(dāng)年減煤3800萬(wàn)噸或6000萬(wàn)噸。而大氣十條實(shí)施期間5年減2000萬(wàn)噸的任務(wù)或十三五前4年都沒(méi)有減下來(lái)幾噸。但是,山東省的能見(jiàn)度2019年沒(méi)有明顯改善,2020年也差不多,沒(méi)有收到預(yù)期效果,主要還是沒(méi)有對(duì)癥下藥。
6、以霧霾頻發(fā)為表征的環(huán)境容量大幅降低,是由于非常規(guī)污染物濃度和排放量暴升,而常規(guī)污染物排放同期大幅度下降,二者由于煙氣治理設(shè)施的缺陷而成為表面上的因果關(guān)系
圖3 環(huán)境容量大幅降低的真實(shí)原因,是非常規(guī)污染物濃度暴升
(圖3為山東省不考慮2012年后輕霧的霧霾天數(shù),2013年、2014年連續(xù)兩年翻番式上升,以霧霾天數(shù)衡量的污染物排放量是大氣環(huán)境容量的4倍。如果以超細(xì)顆粒物的數(shù)濃度暴升來(lái)衡量,可能是成百上千倍。這里假設(shè)在霧霾大暴發(fā)之前污染物排放與環(huán)境容量基本持平。如果考慮輕霧天數(shù),上述4倍可能變?yōu)?倍,這是需要關(guān)注的重點(diǎn))
取消或不設(shè)GGH后,干煙氣排放變?yōu)闈駸煔馀欧?,加上脫硝的過(guò)度噴氨,造成霧霾天數(shù)大約從30天暴升到120天,加上輕霧天數(shù)會(huì)更大很多。這相當(dāng)于技術(shù)失誤導(dǎo)致致霾污染物大大增加,環(huán)境容量相對(duì)大大縮小,霧霾暴發(fā)。而常規(guī)污染物則是大幅度下降,與霧霾大暴發(fā)成反向相關(guān)關(guān)系。
7、在非常顯著的突變發(fā)生前后尋找突變的原因,遠(yuǎn)比在霧霾大爆發(fā)后的環(huán)境中尋找細(xì)枝末節(jié)的改變?nèi)菀?,種種原因?qū)е洛e(cuò)失了快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的機(jī)會(huì)
霾、霧天數(shù)四倍或N倍暴升,且持續(xù)若干年,這是典型的突變,應(yīng)該很好找到原因。
相對(duì)幾倍的變化,所有能想到的常規(guī)變量變化都相對(duì)緩慢。剔除緩慢變化的因素,就可以鎖定突變因素,確認(rèn)是否為霧霾大暴發(fā)的根本原因。但是,人為原因造成的缺少2012年之后氣象部門(mén)發(fā)布的霾和霧的天數(shù),以及缺少2013年之前環(huán)保部門(mén)早就安排若干課題監(jiān)測(cè)的PM2.5數(shù)據(jù),錯(cuò)失了通過(guò)明顯的突變尋找霧霾成因的極好機(jī)會(huì),導(dǎo)致霧霾持續(xù)暴發(fā)到現(xiàn)在。
三、2013年前后與大氣污染物排放相關(guān)的唯一突變因素,是在新的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和脫硝加價(jià)刺激政策下的燃煤煙氣治理大規(guī)模改造
1、常規(guī)污染物治理取得輝煌成績(jī),監(jiān)測(cè)和控制指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先,但導(dǎo)致霧霾大爆發(fā)的可凝結(jié)顆粒物等是缺項(xiàng)
即使到今天,燃煤煙氣治理的主要目標(biāo)還是延續(xù)過(guò)去治理酸雨的二氧化硫、氮氧化物、煙塵(可過(guò)濾顆粒物)等常規(guī)污染物。從2007年開(kāi)始至今,電力行業(yè)的氮氧化物和二氧化硫排放已經(jīng)下降90%,全社會(huì)而言也有大幅度持續(xù)下降,排放指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。但對(duì)標(biāo)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),可凝結(jié)顆粒物等是缺項(xiàng),也是導(dǎo)致霧霾的主要污染物。
2、2011年之前,燃煤煙氣治理設(shè)施中部分有GGH或者運(yùn)行率相對(duì)較低,類似干煙氣排放模式;該階段霧霾發(fā)生的頻次屬于常規(guī)變化,沒(méi)有突變
在2011年之前,部分濕法脫硫設(shè)施有GGH,許多已經(jīng)存在的煙氣治理設(shè)施運(yùn)行率很低。因此,二氧化硫排放量下降較慢,而氮氧化物還沒(méi)有開(kāi)始減排。這期間華北平原的霾和霧天數(shù)之和仍然比較穩(wěn)定,沒(méi)有發(fā)生突變。
2011年出臺(tái)大氣污染物排放新標(biāo)準(zhǔn),并借鑒2007年開(kāi)始脫硫加價(jià)取得的二氧化硫和煙塵大幅度下降的成功經(jīng)驗(yàn),推出針對(duì)氮氧化物的脫硝電價(jià)加價(jià)(簡(jiǎn)稱脫硝加價(jià))政策,并實(shí)行嚴(yán)格的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控和偷排重罰政策,關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)是2013年1月1號(hào)開(kāi)始。原本是要重現(xiàn)2007年的輝煌,但燃煤煙氣治理缺陷導(dǎo)致事與愿違,常規(guī)污染物排放急速下降,但其治理過(guò)程中產(chǎn)生的次生污染物導(dǎo)致霧霾大爆發(fā),危害更嚴(yán)重。
3、2012年是燃煤煙氣治理設(shè)施集中改造年,許多企業(yè)因?yàn)镚GH存在結(jié)垢和煙氣泄漏不達(dá)標(biāo)問(wèn)題而被拆除,新增加或開(kāi)始正常運(yùn)轉(zhuǎn)的大量濕煙氣排放設(shè)施,新上大量氨法脫硝設(shè)施,燃煤煙氣治理設(shè)施發(fā)生突變
這一年發(fā)生的突變主要有:
原來(lái)部分有GGH的濕法脫硫設(shè)施被取消GGH,干煙囪變成濕煙囪,干煙氣排放變?yōu)闈駸煔馀欧旁瓉?lái)沒(méi)有GGH及后來(lái)新建濕法脫硫設(shè)施多數(shù)都沒(méi)有GGH,為濕煙氣排放2012年開(kāi)始大規(guī)模脫硝改造,濕法脫硫設(shè)施與脫硝串聯(lián)運(yùn)行企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)比國(guó)際水平嚴(yán)格得多的氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn),過(guò)量噴氨,增加催化劑層數(shù),加大了二氧化硫轉(zhuǎn)化成三氧化硫的比率;過(guò)量的氨與三氧化硫優(yōu)先進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)生成硫酸氫銨。這也可以從目前脫硫粉煤灰中含有大量氨鹽得到證實(shí)2012年底后,實(shí)時(shí)在線監(jiān)控、有力的刺激政策及偷排懲罰措施疊加,徹底扭轉(zhuǎn)2011年之前連續(xù)幾年煙氣治理設(shè)施運(yùn)行率較低的問(wèn)題,濕煙氣排放量暴增4、從取消GGH帶來(lái)的變化,可以簡(jiǎn)要說(shuō)明燃煤煙氣治理缺陷是導(dǎo)致霧霾發(fā)生的重要原因之一
取消GGH后發(fā)生的突變主要有:
?取消GGH后,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,造成超細(xì)顆粒物數(shù)濃度幾十倍增加?取消GGH后,濕煙囪可能造成超細(xì)顆粒物數(shù)濃度成百上千倍的暴升。GGH在加熱烘干脫硫后濕煙氣時(shí),是在相對(duì)密閉的空間里進(jìn)行的,換熱過(guò)程會(huì)造成煙氣劇烈紊流,煙氣中的氣溶膠會(huì)相互撞擊長(zhǎng)大,壓力也比較高,顆粒形狀會(huì)更近球形,而且密度會(huì)比較大,比表面積會(huì)相對(duì)小;而取消GGH后的煙氣排入大氣后顯著減少了相互撞擊長(zhǎng)大的機(jī)會(huì),而且顆粒物生成過(guò)程是自由無(wú)壓力狀態(tài),生成的顆粒物形狀疏松,密度小,顆粒小,比表面積大,更容易在大氣中長(zhǎng)期懸浮富集(孫中強(qiáng)團(tuán)隊(duì)診斷沈陽(yáng)暴發(fā)霧霾的原因)?取消GGH后,脫硫塔內(nèi)工藝條件變化,脫硫塔入口煙氣溫度上升,有些脫硫設(shè)施造成超細(xì)顆粒物數(shù)濃度增加10-100倍,在實(shí)施超低排放改造前都直接排入大氣中?取消GGH后,排煙高度降低一半,污染物最大落地點(diǎn)濃度增加一倍(有的話)?取消GGH的濕煙囪在當(dāng)時(shí)都普遍出現(xiàn)石膏雨。而在天氣好的時(shí)候,不一定有石膏雨,因?yàn)槊摿蛞郝洳幌聛?lái),都在天上了。氣象條件適合時(shí),重霧霾就會(huì)產(chǎn)生。除霧器堵塞,煙氣流速或煙囪設(shè)計(jì)不合理,都屬于煙氣治理設(shè)施的缺陷。
僅僅上述變化造成的PM2.5數(shù)濃度變動(dòng),就達(dá)到下限為上百倍的突變,霧霾不大爆發(fā)都困難。取消GGH,暴露出了很多霧霾大爆發(fā)的原因。如果所有煙氣治理設(shè)施都有GGH,處于干煙氣排放模式,霧霾不一定會(huì)爆發(fā)。至于GGH煙氣泄漏或結(jié)垢問(wèn)題,屬于產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題,一些進(jìn)口設(shè)備就不存在這類問(wèn)題。如果標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低導(dǎo)致拆除GGH,則是排放標(biāo)準(zhǔn)存在缺陷,就像氮氧化物標(biāo)準(zhǔn)太低導(dǎo)致過(guò)度噴氨類似。
5、2013年前后濕煙氣排放、取消GGH、脫硝等煙氣治理帶來(lái)的突變
2013年前后濕煙氣排放、取消GGH、脫硝等煙氣治理帶來(lái)的突變還有:
?濕法脫硫脫硝后的濕煙氣中,有粒徑極小、數(shù)量極大的可凝結(jié)顆粒物(CPM)?脫硝氨(或銨根)全生命周期排放,為以鹽為主的霾的生成,提供了原來(lái)缺乏的堿性物質(zhì)?濕煙氣中有極小的霧滴被機(jī)械攜帶,霧滴中有水溶性鹽?濕法脫硫后的濕煙氣,增加了低溫時(shí)段大氣相對(duì)濕度,促進(jìn)致霾氣象條件更多更快形成和持續(xù)時(shí)間增加?濕煙氣形成的煙羽有很好的形成硫酸鹽的條件,并在其中形成新的超細(xì)顆粒物?非常規(guī)超細(xì)顆粒物在干燥和寒冷的北方秋冬季節(jié)長(zhǎng)時(shí)間累積和傳輸,表現(xiàn)出數(shù)濃度極高,但質(zhì)量濃度很低?在濕度大的靜穩(wěn)天氣,大氣中長(zhǎng)時(shí)間不衰減累積的數(shù)濃度很高的超細(xì)顆粒物開(kāi)始凝并,數(shù)濃度快速降低,粒徑變大,質(zhì)量濃度迅速升高,并表現(xiàn)出明顯的霧霾狀態(tài);同時(shí)也作為溫床和加速器,促成二次細(xì)顆粒物的形成;通常是暴發(fā)霧霾,有時(shí)也可能隨著氣象條件轉(zhuǎn)好,使得質(zhì)量濃度高的顆粒物又隱形,看上去天氣好轉(zhuǎn)?燃煤煙氣治理設(shè)施密布的霧霾重點(diǎn)區(qū)域,平時(shí)每個(gè)城市都是超細(xì)顆粒物的策源地和輸出地,也是相鄰城市隨風(fēng)而來(lái)的細(xì)顆粒物的輸入地,在同一個(gè)大氣場(chǎng)內(nèi)的城市,細(xì)顆粒物能很快進(jìn)行混合,難以分出是自身產(chǎn)生的或是傳輸來(lái)的,除了禁煤區(qū)很大的北京?霧霾發(fā)生時(shí)多為靜穩(wěn)天氣,空氣流動(dòng)緩慢,當(dāng)?shù)氐娜济簾煔庵卫砣毕輰?dǎo)致的非常規(guī)污染物,能夠迅速加劇當(dāng)?shù)氐撵F霾程度;而北京等禁煤區(qū)則不會(huì)受此拖累上述因素最終體現(xiàn)在PM2.5數(shù)濃度相對(duì)霧霾大爆發(fā)前的飆升。
圖4 霧霾暴發(fā)前后PM2.5數(shù)濃度和質(zhì)量濃度的變化趨勢(shì)
(圖4為北京2013年9月一場(chǎng)霧霾的形成情況,在以PM2.5質(zhì)量濃度為代表的霧霾發(fā)生之前,PM2.5的數(shù)濃度非常高,而在霧霾發(fā)生時(shí),由于超細(xì)顆粒物凝并、二次復(fù)合等,PM2.5數(shù)濃度大幅度下降,質(zhì)量濃度大幅度上升。在霧霾大暴發(fā)之前極高的PM2.5數(shù)濃度,其來(lái)源是霧霾大暴發(fā)主因的重要線索。圖中顯示出了PM1的組分分析結(jié)果。資料來(lái)源:Anetal.(2019).PNAS.)
6、常規(guī)污染物治理的技術(shù)和管理缺陷,引發(fā)非常規(guī)致霾污染物排放暴增,表現(xiàn)為大氣中PM2.5數(shù)濃度暴升,導(dǎo)致2013年開(kāi)始霧霾大暴發(fā),并持續(xù)至今
采用有缺陷的燃煤煙氣治理設(shè)施和管理措施治理常規(guī)污染物,引發(fā)大氣中未被監(jiān)測(cè)和控制的非常規(guī)致霾污染物排放暴增,表現(xiàn)為大氣中PM2.5數(shù)濃度暴升,導(dǎo)致2013年霧霾大暴發(fā),并持續(xù)至今。顯然,霧霾是治理常規(guī)污染物過(guò)程中,因?yàn)榧夹g(shù)和管理缺陷造成的次生人為災(zāi)害,是人為失誤造成的人為災(zāi)害,不可能是氣象災(zāi)害。
圖5 霧霾天數(shù)與濕法脫硫的煤炭消費(fèi)量高度相關(guān)
這些非常規(guī)污染物包括可凝結(jié)顆粒物(CPM),脫硝過(guò)量噴氨導(dǎo)致的多種形式氨/銨排放,溶解固形物被機(jī)械攜帶、取消或沒(méi)有GGH后濕煙羽中形成的超細(xì)顆粒物等。
7、并非PM2.5質(zhì)量濃度變化或突變,導(dǎo)致霧霾大暴發(fā)
PM2.5質(zhì)量濃度從2007年開(kāi)始,呈持續(xù)下降趨勢(shì),霧霾大暴發(fā)前的2010年到開(kāi)始大暴發(fā)的2013年,基本處于平臺(tái)期。其年度平均濃度沒(méi)有出現(xiàn)多大變化,這也是一些人否認(rèn)2013年真的有霧霾大暴發(fā)的依據(jù)。實(shí)際上,進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)北京每年的每小時(shí)PM2.5大于300的小時(shí)數(shù),2013年是2012年的2倍,也表現(xiàn)出突變??梢?jiàn)2013年開(kāi)始霧霾大暴發(fā),不是人們觀念的改變或錯(cuò)覺(jué)。
圖6霧霾天數(shù)和PM2.5質(zhì)量濃度的變化在2012年之前相似,2013年之后因?yàn)閲@PM2.5質(zhì)量濃度的大氣污染治理徹底脫鉤
四、2015年以后開(kāi)展的超低排放改造是常規(guī)污染物的深度減排,仍有足夠多的致霾非常規(guī)污染物排入大氣,并造成霧霾,只是程度有所減輕
1、超低排放是過(guò)去有酸雨時(shí)治理酸雨主要措施的加強(qiáng)版,并非針對(duì)霧霾治理
超低排放改造仍然是針對(duì)導(dǎo)致酸雨的常規(guī)污染物更低排放標(biāo)準(zhǔn)的深度減排,對(duì)非常規(guī)污染物減排作用不大。因此,超低排放改造之后,仍有足夠多的可凝結(jié)顆粒物不被控制的排放到大氣中,成為大氣中一次超細(xì)顆粒物的主體,也是特定氣象條件下二次顆粒物形成的溫床和加速器。超低排放改造的綜合效果,表現(xiàn)為霾、霧、輕霧天數(shù)仍在突變后的高位徘徊。
有人以還有好多燃煤設(shè)施沒(méi)有進(jìn)行超低排放改造,可能繼續(xù)導(dǎo)致霧霾,為超低排放改造開(kāi)脫責(zé)任,是站不住腳的。超低排放改造減少了大量污染物的排放,這也能夠反證2013-2014年為什么霧霾大爆發(fā)。但是超低排放改造與改造之前的濕法脫硫脫硝相比,在非常規(guī)污染物排放方面,沒(méi)有多少實(shí)質(zhì)性的改善,也不是治理的目標(biāo),屬于五十步笑百步。
2、考慮可凝結(jié)顆粒物后,嚴(yán)格的北京超低排放標(biāo)準(zhǔn)下,顆粒物濃度也超過(guò)5毫克的北京標(biāo)準(zhǔn)
在超低排放完全實(shí)現(xiàn),標(biāo)準(zhǔn)也非常嚴(yán)格的北京,燃煤設(shè)施可過(guò)濾顆粒物(FPM)排放極低。但加上可凝結(jié)顆粒物后,也超過(guò)北京的顆粒物排放質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。而中國(guó)環(huán)科院任院士提供的北京之外若干設(shè)施的檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示,僅僅可凝結(jié)顆粒物平均濃度就達(dá)每立方米13.9毫克,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于北京市。即使達(dá)到超低排放的一些燃煤發(fā)電機(jī)組,PM2.5或PM1.0質(zhì)量濃度很低,但其數(shù)濃度并不比PM2.5質(zhì)量濃度很高的鍋爐低多少。
3、權(quán)威專家評(píng)價(jià):超低排放評(píng)價(jià)顯著低估了顆粒物的實(shí)際排放水平
即使檢測(cè)出上述北京超低排放水平很高的權(quán)威專家,在公開(kāi)發(fā)表的文章中也評(píng)價(jià)到:我國(guó)現(xiàn)行污染物排放標(biāo)準(zhǔn),顆粒物指標(biāo)專指FPM,沒(méi)有考慮粒徑極小、數(shù)量極大及特定氣象條件下霧霾暴發(fā)成因的CPM。可見(jiàn),超低排放評(píng)價(jià)顯著低估了顆粒物的實(shí)際排放水平。
這一判斷與我們這幾年的研究一致。
4、目前重點(diǎn)區(qū)域基本完成超低排放改造,能見(jiàn)度低的霾、霧和輕霧天數(shù)是按照PM2.5質(zhì)量濃度相對(duì)霧霾大爆發(fā)之前下降50%推算天數(shù)的十幾倍,而不是一半;顯然,相對(duì)霧霾治理,超低排放并非對(duì)癥下藥
按照PM2.5質(zhì)量濃度已經(jīng)下降到霧霾大暴發(fā)前的50%,霾、霧和輕霧天數(shù)應(yīng)該是霧霾大暴發(fā)前的一半,山東省平均應(yīng)該在15天左右,但實(shí)際天數(shù)至今仍是這個(gè)數(shù)值的十幾倍,令人難以置信。導(dǎo)致能見(jiàn)度低的超細(xì)顆粒物,粒徑極小,但對(duì)健康的影響一點(diǎn)也不小,甚至更要命,需要根治。
五、煤炭消費(fèi)總量、散煤燃燒量、機(jī)動(dòng)車(chē)排放等常規(guī)變量,在2013年前后都沒(méi)有突變,不可能導(dǎo)致霧霾大暴發(fā)
1、煤炭消費(fèi)量在霧霾大暴發(fā)前后沒(méi)有大的變化
2001-2006年P(guān)M2.5質(zhì)量濃度隨著煤炭消費(fèi)量上升而同步上升,2007年開(kāi)始二者已經(jīng)脫鉤。
一般而言,對(duì)煤炭消費(fèi)量的控制,有利于降低PM2.5的質(zhì)量濃度。但2007年開(kāi)始的脫硫除塵,使得二者基本不再相關(guān),煤炭消費(fèi)量已經(jīng)不是導(dǎo)致PM2.5濃度升高或發(fā)生霧霾的關(guān)鍵變量。如沈陽(yáng)等一些城市煤炭消費(fèi)量早就從2000年開(kāi)始大幅度下降,但在2013年仍然暴發(fā)極度嚴(yán)重的霧霾,也能夠略見(jiàn)一斑。
如果沒(méi)有外部因素發(fā)生突變,霧霾天數(shù)會(huì)沿著圖7中紅色箭頭方向變化,略微增長(zhǎng)。如果進(jìn)一步考慮2012年后單設(shè)的輕霧天數(shù),霧霾天數(shù)的突變比圖7中藍(lán)線還會(huì)高一倍多。這是找到霧霾大暴發(fā)的鑰匙,但由于當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)難以拿到,錯(cuò)失搞清楚主因的機(jī)會(huì)。
圖7 霧霾天數(shù)與煤炭消費(fèi)量變化趨勢(shì)
(圖7為山東省煤炭消費(fèi)(黑線)和霧霾天數(shù)(藍(lán)線)變化,2013年前后煤炭消費(fèi)量沒(méi)有多大變化,但霧霾天數(shù)則發(fā)生突變。因此,霧霾大暴發(fā)不可能是由于煤炭消費(fèi)量突變引起的。)
2、其他常規(guī)變量都沒(méi)有發(fā)生大的變化,即使其對(duì)當(dāng)?shù)豍M2.5質(zhì)量濃度貢獻(xiàn)一直很大
散煤燃燒,可能霧霾大暴發(fā)之前燒的更多。減少農(nóng)村散煤采暖、減少產(chǎn)業(yè)散煤燃燒等措施,有利于PM2.5質(zhì)量濃度的下降,但也不是霧霾大暴發(fā)的原因。
機(jī)動(dòng)車(chē),就華北平原而言,一直在按照常規(guī)增長(zhǎng),其排放不可能引起突變。
建筑工地可能是PM10的主要來(lái)源,而不是PM2.5的主要來(lái)源。
燃煤發(fā)電機(jī)組或鍋爐數(shù)量及其燃燒技術(shù),在2013年前后也沒(méi)有多大變化,不可能引起突變。
其他變量,如鋼鐵產(chǎn)量、電解鋁產(chǎn)量、建材產(chǎn)量等以及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出變量都沒(méi)有發(fā)生大的變化,都是正常范圍內(nèi)的變化。
圖8不同大氣污染相關(guān)變量的變化率比較
(圖8中只有霾和霧霾天數(shù)之和發(fā)生突變(不包括輕霧天數(shù))。其他經(jīng)濟(jì)變量或重點(diǎn)耗能產(chǎn)品產(chǎn)出變量在2013年前后都是常規(guī)變化,沒(méi)有任何突變。如果包括輕霧天數(shù),更是難以置信)
3、華北平原較大城市市區(qū)或作為禁煤區(qū)的北京,機(jī)動(dòng)車(chē)的排放有時(shí)可能是主要細(xì)顆粒物來(lái)源,但燃煤煙氣治理產(chǎn)生的一次和二次顆粒物在每次的霧霾暴發(fā)前就已經(jīng)隨風(fēng)遷入,燃煤煙氣治理缺陷對(duì)其影響也不小
在北京這種周?chē)泻艽蠼簠^(qū)的特殊城市或華北平原較大城市市區(qū),機(jī)動(dòng)車(chē)有可能在一定時(shí)段成為超細(xì)顆粒物的主要來(lái)源。
但是,由于北京幾個(gè)方向的非禁煤區(qū),都有大量的燃煤煙氣治理設(shè)施,其排放的超細(xì)顆粒物能夠在大氣中長(zhǎng)時(shí)間累積并隨風(fēng)漂移,足夠引起霧霾發(fā)生。
霧霾發(fā)生前的風(fēng)向或衛(wèi)星反演,都能夠顯示這種超細(xì)顆粒物輸送??梢?jiàn),燃煤煙氣治理缺陷也照樣影響北京,只是程度小一些。北京沒(méi)有煤炭燃燒,也就沒(méi)有燃煤煙氣治理設(shè)施,不會(huì)因?yàn)闊煔庵卫淼娜毕葜苯蛹涌臁⒓又禺?dāng)?shù)氐撵F霾。
北京周?chē)泻艽蟮慕簠^(qū),北面也屬于山區(qū),其霧霾治理與華北平原其他區(qū)域有很大的差別。主要是因?yàn)殪F霾由燃煤煙氣治理缺陷引發(fā),北京作為禁煤區(qū)肯定大大好于非禁煤區(qū)。過(guò)去的奧運(yùn)藍(lán)、APEC藍(lán)等也說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。禁煤區(qū)離北京越遠(yuǎn),效果越好,因?yàn)槊看戊F霾即將暴發(fā)前和暴發(fā)中的時(shí)候,當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生的致霾污染物對(duì)當(dāng)?shù)仂F霾暴發(fā)影響很大。
搞清楚哪些因素可能是霧霾大暴發(fā)的原因,哪些不是,對(duì)于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)高效的霧霾治理很關(guān)鍵。
4、煤炭消費(fèi)總量與PM2.5質(zhì)量濃度2007年開(kāi)始脫鉤,以此為抓手治霾,并非精準(zhǔn)
煤炭作為第一次工業(yè)革命蒸汽機(jī)和第二次工業(yè)革命電力的基礎(chǔ)能源,逐漸成為在開(kāi)發(fā)和利用過(guò)程中破壞生態(tài)環(huán)境和危害公眾身體健康的代名詞。但是,中國(guó)煤電作為煤炭消費(fèi)最大部分,二氧化硫和氮氧化物排放量比其峰值下降90%,煙塵下降幅度也很大,達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。目前,供熱、鋼鐵、焦化等在華北平原等重點(diǎn)區(qū)域已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)超低排放。理論上這些區(qū)域的主要耗煤領(lǐng)域應(yīng)該擺脫了污染環(huán)境、危害健康的詛咒,但事實(shí)并非如此。
2013年中國(guó)北方大面積嚴(yán)重霧霾突發(fā),山東省霧霾天數(shù)連續(xù)兩年翻番式上升,北京和濟(jì)南的PM2.5質(zhì)量濃度和前三年比沒(méi)有明顯變化。一般認(rèn)為,PM2.5是霧霾產(chǎn)生的主要原因,但其內(nèi)涵包括兩個(gè)部分,一是質(zhì)量濃度,而是數(shù)濃度。
2012年至今,PM2.5質(zhì)量濃度下降50%。但是,以能見(jiàn)度為特征的霾、霧和輕霧的天數(shù)沒(méi)有下降多少,仍在霧霾大爆發(fā)后的高位運(yùn)行。結(jié)合濕法脫硫脫硝后的燃煤煙氣治理導(dǎo)致PM2.5質(zhì)量濃度降低,但PM2.5數(shù)濃度幾十或上百倍暴升的證據(jù),可以判斷是PM2.5的數(shù)濃度導(dǎo)致2013年開(kāi)始的霧霾大爆發(fā),而不是質(zhì)量濃度。
從煤炭消費(fèi)量與PM2.5質(zhì)量濃度的關(guān)系看,2001-2006年間二者同步增長(zhǎng),相關(guān)性很高。PM2.5質(zhì)量濃度則是2006年達(dá)到峰值,之后逐漸下降。主要是這一段時(shí)間煤炭消費(fèi)量快速增長(zhǎng),但相應(yīng)的煙氣治理技術(shù)沒(méi)有跟上,除塵水平都較低。2007年到2013年,煤炭消費(fèi)量在增加,并達(dá)到峰值,但PM2.5質(zhì)量濃度不再增長(zhǎng),而是持續(xù)下降。2010-2013年,PM2.5質(zhì)量濃度處于下降中的平臺(tái)期。2013年之后PM2.5質(zhì)量濃度則比霧霾大爆發(fā)前后的平臺(tái)期下降50%。華北平原煤炭消費(fèi)總量2013年之后處于稍微下降趨勢(shì);山東省的煤炭消費(fèi)量還在增長(zhǎng),直到2019年。
2013年霧霾大爆發(fā)的原因是CPM排放、過(guò)度噴氨、含有水溶性鹽的氣溶膠和霧滴、濕煙囪排放的過(guò)量水汽等非常規(guī)污染物導(dǎo)致的PM2.5數(shù)濃度的暴升幾十甚至到上百倍所導(dǎo)致的。
根據(jù)中國(guó)煤控研究項(xiàng)目多年的研究,2012年各地的PM2.5空氣污染中,煤炭利用和燃燒所產(chǎn)生的一次性PM2.5貢獻(xiàn)率為63%。除直接污染物排放外,煤炭燃燒排放所產(chǎn)生的化學(xué)污染物是形成PM2.5主要化學(xué)前體物,二次性PM2.5貢獻(xiàn)率在不同地區(qū)在51%-61%之間,平均值為56%,大面積霧霾的出現(xiàn)與煤炭的燃燒利用以及工業(yè)廢氣的排放緊密相關(guān)。這一比例判斷高于各地PM2.5源解析中煤炭燃燒所占份額,也應(yīng)該包括一部分煙氣治理缺陷造成的多種非常規(guī)污染物所占份額。這里的PM2.5是質(zhì)量濃度,如果按照PM2.5數(shù)濃度,燃煤煙氣治理缺陷(含煤炭燃燒)所占比例,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上述份額。
專家認(rèn)為,PM2.5數(shù)濃度對(duì)人體健康和生態(tài)的影響更為關(guān)鍵和重要。在特殊的燃煤煙氣治理技術(shù)和管理措施突變下,PM2.5質(zhì)量濃度沒(méi)有多大變化,但數(shù)濃度暴升上百倍,從而造成2013年開(kāi)始的霧霾大爆發(fā)。這個(gè)暴升是因?yàn)闈穹摿蛎撓醯燃夹g(shù)缺陷、標(biāo)準(zhǔn)缺失和監(jiān)管缺位等共同造成的煙氣治理環(huán)節(jié)的次生污染或次生災(zāi)害,并非是煤炭消費(fèi)量或PM2.5質(zhì)量濃度變化所致,這是必須認(rèn)清的霧霾大爆發(fā)的根本原因。否則,治霾很難對(duì)癥下藥。
嚴(yán)格控煤措施形成的煤炭消費(fèi)總量小幅度下降,能夠?qū)M2.5質(zhì)量濃度起一點(diǎn)作用,但因?yàn)?007年二者就脫鉤,所以作用很小;而相對(duì)霧霾天數(shù)幾倍,或PM2.5數(shù)濃度幾十倍甚至上百倍的變化,煤炭消費(fèi)總量微小的變化作用不大。類似沈陽(yáng)2013年霧霾大爆發(fā),煤炭消費(fèi)量當(dāng)時(shí)已經(jīng)比2000年前后下降很多??梢?jiàn),通過(guò)控煤來(lái)治霾,并非對(duì)癥下藥。針對(duì)燃煤煙氣治理缺陷造成的次生污染,才是快速、低成本、高效治霾的關(guān)鍵。
六、霧霾治理應(yīng)該是霧霾大暴發(fā)之后大氣污染治理的首要任務(wù),而不是繼續(xù)加碼治理過(guò)程有嚴(yán)重缺陷并導(dǎo)致霧霾的常規(guī)污染物
1、在濕法脫硫脫硝高歌猛進(jìn)的時(shí)期,常規(guī)污染物排放急速下降,極其嚴(yán)重的霧霾突然大面積暴發(fā),理應(yīng)進(jìn)行反思,并采取斷然措施進(jìn)行補(bǔ)救,但實(shí)際則不然
2012年突擊進(jìn)行燃煤煙氣治理設(shè)施的改造,2013年1月1號(hào)之后,原來(lái)期望能夠復(fù)制2007年脫硫加價(jià)帶來(lái)的輝煌,通過(guò)脫硝加價(jià)和嚴(yán)格管理,使得大氣污染治理邁上新水平。但2013年1月1號(hào)開(kāi)始,霧霾大暴發(fā)。對(duì)此的應(yīng)急反應(yīng)是,大氣污染治理工作繼續(xù)沿著治理酸雨的方向加碼,陷入到了常規(guī)污染物排放水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn),但霧霾至今仍然不斷發(fā)生的“死胡同”,即使是在一般經(jīng)濟(jì)活動(dòng)近乎停滯的新冠疫情期間。
霧霾期間,治理過(guò)程猶如陷入“死循環(huán)”:霧霾重了,拼命要求氮氧化合物等污染物減排;這時(shí)企業(yè)需要噴入更多的過(guò)量氨,產(chǎn)生更嚴(yán)重的氨排放;過(guò)量排放的氨,進(jìn)一步形成更嚴(yán)重的霧霾,繼而要求更嚴(yán)格的氮氧化合物排放。
由于技術(shù)支撐不夠,要達(dá)到大大低于國(guó)際水平的氮氧化物超低排放標(biāo)準(zhǔn),就必須噴入更多的氨,過(guò)量的氨/銨通過(guò)多種途徑(粉煤灰粘附、脫硫廢水、極少的凈煙氣排放等)進(jìn)入大氣中,成為大氣中堿性物質(zhì)的唯一來(lái)源,為霾的主要成分鹽的生成創(chuàng)造了必要條件。
如果沒(méi)有霧霾大暴發(fā),大氣污染治理可以按照治理酸雨的老路繼續(xù)下去,以治理二氧化硫、氮氧化物、煙塵為主,這也是預(yù)防倫敦煤煙型霧霾的成功經(jīng)驗(yàn)。
圖9霧霾天數(shù)與火電污染物排放量變化趨勢(shì)
(圖9為全國(guó)火電煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放(山東趨勢(shì)類似)與山東省霧霾天數(shù)的變化。常規(guī)污染物快速下降的2012-2015年,也是霧霾天數(shù)暴升并維持高水平的年份。如果考慮2012年后的輕霧天數(shù),更是讓人難以置信)
2013年開(kāi)始霧霾大暴發(fā)之后,大氣污染治理的首要任務(wù)應(yīng)該是治霾,而不應(yīng)該是繼續(xù)加碼治理造成酸雨的二氧化硫、氮氧化物或煙塵等常規(guī)污染物,更何況華北平原的酸雨早已消失。治理霧霾主要是治理鹽,酸和堿形成的鹽;治理酸雨主要是治理酸,二者有根本的不同。
實(shí)際上,霧霾是因?yàn)槌R?guī)污染物治理設(shè)施存在缺陷而次生的災(zāi)害。沿著治理常規(guī)污染物的路子走下去,次生的細(xì)顆粒物數(shù)濃度暴升后長(zhǎng)期高位徘徊,產(chǎn)生霧霾的物質(zhì)基礎(chǔ)還在,必然導(dǎo)致多年鐵腕治理后,仍霧霾不斷。
2、種種原因使得我們?cè)陟F霾大暴發(fā)之后,仍然強(qiáng)化導(dǎo)致霧霾大暴發(fā)的有缺陷的燃煤煙氣治理措施,甚至更為加碼
數(shù)據(jù)分析顯示,霧霾的天數(shù)暴增是和實(shí)行濕法脫硫脫硝的煤炭消費(fèi)量快速增加緊密相關(guān),而與二氧化硫、氮氧化物、煙塵等排放量成反向相關(guān)。這并非說(shuō)明二氧化硫、氮氧化物排放量下降導(dǎo)致霧霾,而是導(dǎo)致二者排放量下降的煙氣治理過(guò)程產(chǎn)生次生污染。就像過(guò)度追求GDP而忽視環(huán)境保護(hù)一樣,過(guò)度追求幾個(gè)片面的考核指標(biāo),治理過(guò)程中次生污染物沒(méi)有被管控,導(dǎo)致霧霾暴發(fā)。
霧霾天數(shù)暴增和PM2.5質(zhì)量濃度或煤炭消費(fèi)量,在年度間也沒(méi)有多少關(guān)聯(lián)關(guān)系。這也主要是由于濕法脫硫、氨法脫硝等,導(dǎo)致霧霾天數(shù)與PM2.5質(zhì)量濃度或煤炭消費(fèi)量之間關(guān)系發(fā)生根本變化,不再是簡(jiǎn)單的因果關(guān)系。
沿著老路子走下去,甚至強(qiáng)化導(dǎo)致霧霾大暴發(fā)的有缺陷的燃煤煙氣治理措施,常規(guī)排放指標(biāo)加碼,結(jié)果必然是次生更多的致霾污染物,治霾效果不顯著。
如果早看到霧霾天數(shù)暴增和濕法脫硫脫硝的煤炭消費(fèi)量快速增加緊密相關(guān),對(duì)癥下藥,霧霾大概幾年前就已經(jīng)治理好。
3、八年治霾后,看遠(yuǎn)處仍灰蒙蒙、能見(jiàn)度不高的霾、霧、輕霧等天數(shù),仍高于霧霾大暴發(fā)之前近9倍;顯然,治霾仍是目前急迫任務(wù),十四五期間實(shí)現(xiàn)減碳與治污協(xié)同的重點(diǎn),仍應(yīng)該是霧霾治理
八年治理,霧霾仍頻發(fā),根本原因是沒(méi)有認(rèn)清燃煤煙氣治理缺陷導(dǎo)致霧霾大暴發(fā)。對(duì)癥下藥,應(yīng)該會(huì)迅速取得成效。在減碳與治污協(xié)同的策略下,十四五期間霧霾治理應(yīng)是優(yōu)先任務(wù),以此避免延緩打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的時(shí)間。
減排二氧化碳是長(zhǎng)期目標(biāo),與污染物減排協(xié)同完全正確。十四五期間,應(yīng)該以治霾優(yōu)先,協(xié)同減碳。2030年碳達(dá)峰前,可以通過(guò)節(jié)能、投資結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整,實(shí)現(xiàn)減碳與治污的協(xié)同,但該階段霧霾仍會(huì)嚴(yán)重,需把考核重點(diǎn)放在霧霾治理任務(wù)上。2030-2040年間,發(fā)展核能及快速發(fā)展成本大幅度降低的可再生能源,以此來(lái)替代煤炭,是實(shí)現(xiàn)減碳與治污協(xié)同的重點(diǎn)。2040年之后,在前面的措施基礎(chǔ)上,隨著CCS技術(shù)的成熟,采用CCS等類似脫硫脫硝的手段來(lái)減排二氧化碳,徹底實(shí)現(xiàn)減碳與治污一體化。
4、治理霧霾,刻不容緩
北京大學(xué)和南京大學(xué)的研究顯示,霧霾現(xiàn)在每年導(dǎo)致38萬(wàn)至上百萬(wàn)人早死亡,人民健康受到嚴(yán)重影響。因?yàn)槠髽I(yè)被關(guān)閉、被季節(jié)性關(guān)閉或霧霾前后臨時(shí)性停產(chǎn)等,每年導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失更是不計(jì)其數(shù)。多個(gè)大氣污染治理重點(diǎn)區(qū)域相關(guān)省份的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),也因此受到很大影響而減速,就業(yè)和民生都受到不小影響。中國(guó)的國(guó)際聲譽(yù)也受到很大影響。電力企業(yè)、鋼鐵企業(yè)、焦化企業(yè)等重點(diǎn)行業(yè)企業(yè),尤其是與霧霾相關(guān)性不強(qiáng)但被牽連的其他很多企業(yè),也付出極其慘重的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。
治理霧霾刻不容緩,對(duì)癥下藥是關(guān)鍵,相關(guān)技術(shù)已經(jīng)有很多,也很成熟,只是需要確認(rèn)霧霾大爆發(fā)的根本原因后,才能夠去偽存真,精準(zhǔn)高效治理霧霾。大氣污染與碳排放協(xié)同治理的重點(diǎn),在十四五仍然應(yīng)該是霧霾治理。二氧化碳的技術(shù)性減排,還需要很長(zhǎng)時(shí)間,還需要技術(shù)的很大進(jìn)步,以及成本的大幅度降低。
霧霾治理很迫切,搞清原因是關(guān)鍵。其所涉及的系統(tǒng)也沒(méi)有多復(fù)雜,從突變角度很容易發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致霧霾大爆發(fā)的根本原因,對(duì)癥下藥也應(yīng)該很快能夠見(jiàn)效。但由于人為的原因,簡(jiǎn)單問(wèn)題復(fù)雜化,技術(shù)問(wèn)題被異化,導(dǎo)致不能對(duì)癥下藥,八年治霾效果并不理想。而人民健康應(yīng)該是第一位的任務(wù),也是最大的政治。
5、臭氧污染問(wèn)題與秋冬季霧霾同根同源,是不同季節(jié)、不同區(qū)域的差異化表現(xiàn)
2013年開(kāi)始上海的臭氧濃度也發(fā)生突變[張小娟],與華北平原霧霾大暴發(fā)是同一年,之后臭氧污染濃度也進(jìn)入漸變通道。這并非巧合,而是相互印證2013年確實(shí)發(fā)生突變。
圖10 2010—2016年上海O3-8h的頻數(shù)分布曲線
(圖10中2010-2012年臭氧濃度主要分布在25~60μg•m-3范圍內(nèi),2013-2016年主要分布在60~100μg•m-3范圍內(nèi);前三年的眾數(shù)在60左右,后四年的眾數(shù)在100左右,具有明顯突變特征)
VOCs是2013年前后導(dǎo)致臭氧漸變的因素之一,但沒(méi)有產(chǎn)生突變。
華北平原屬于VOCs控制區(qū),2013年開(kāi)始的氮氧化物急速下降,也是導(dǎo)致臭氧上升的部分原因,這是導(dǎo)致臭氧漸變的另一個(gè)因素。這也是煙氣治理存在的缺陷。
北大院士研究表明,夏季臭氧污染與秋冬季霧霾大暴發(fā)的原因,很大程度上是一樣的,是污染物排放到大氣中后,在不同季節(jié)、不同區(qū)域的差異性表現(xiàn)。這也驗(yàn)證了我們幾年前通過(guò)臭氧濃度和霧霾天數(shù)突變,發(fā)現(xiàn)二者很大程度上同根同源的結(jié)論,盡管原因解釋不完全相同。
七、作為績(jī)效考核指標(biāo)和指揮棒的PM2.5質(zhì)量濃度和空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良天數(shù),并非霧霾治理的關(guān)鍵變量
1、PM2.5的質(zhì)量濃度并不能反映霧霾大暴發(fā)的實(shí)際,它并非是霧霾治理這個(gè)始于2013年的極其緊迫和重要問(wèn)題的關(guān)鍵變量
如果是的話,霧霾應(yīng)該在其峰值的2006年大暴發(fā),而不是2013年開(kāi)始。霧霾大暴發(fā)期間,年度PM2.5質(zhì)量濃度沒(méi)有多大變化。同理,二氧化硫和氮氧化物也不是,后者的峰值時(shí)2011年。霧霾大暴發(fā)時(shí),這兩個(gè)污染物排放是急速下降的。
圖11 全國(guó)PM2.5質(zhì)量濃度2006年后呈下降趨勢(shì)
(圖11為根據(jù)賀克斌院士的資料截取,PM2.5為質(zhì)量濃度,不是數(shù)濃度;如果是PM2.5數(shù)濃度的話,電力行業(yè)應(yīng)該比重很大)
2、AQI在秋冬季主要取決于首位污染物PM2.5質(zhì)量濃度,由于PM2.5質(zhì)量濃度并不是霧霾的關(guān)鍵變量,同樣AQI也不是,根據(jù)AQI計(jì)算出來(lái)的空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良天數(shù)也不是
體現(xiàn)大氣污染治理績(jī)效的PM2.5質(zhì)量濃度和空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良天數(shù)兩項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo),都不是霧霾治理的關(guān)鍵變量。以此作為指揮棒,很難打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)。
結(jié)果是PM2.5質(zhì)量濃度比霧霾大暴發(fā)前后壓下去50%,重霧霾天數(shù)下降,但能見(jiàn)度不足7.5千米的天數(shù),仍然和霧霾大暴發(fā)開(kāi)始時(shí)差不多,沒(méi)有多少下降,大大高于霧霾大爆發(fā)之前??陀^而言,2013年開(kāi)始大爆發(fā)后,霧霾多年依舊,只是重霧霾天數(shù)少了,PM2.5質(zhì)量濃度下降50%。
3、有偏差的評(píng)價(jià)指標(biāo)作為指揮棒,有可能貽誤治霾戰(zhàn)機(jī)
造成霧霾大暴發(fā)的是PM2.5數(shù)濃度暴升,而不是質(zhì)量濃度變化。把PM2.5質(zhì)量濃度壓下去很重要,但是粒徑極小、數(shù)量極大的超細(xì)顆粒物對(duì)健康的影響也大,是造成霧霾的關(guān)鍵變量,更需要壓下去。
PM2.5源解析是基于質(zhì)量濃度,并非基于導(dǎo)致霧霾暴升的PM2.5數(shù)濃度。PM2.5源解析中的各種影響因素,霧霾大暴發(fā)之前都存在,也看不出突變。但真正導(dǎo)致霧霾大暴發(fā)的發(fā)生突變的污染源,如可凝結(jié)顆粒物、氨/銨過(guò)度排放、機(jī)械攜帶霧滴的水汽等,并沒(méi)有在PM2.5源解析的范圍內(nèi),也沒(méi)有納入監(jiān)測(cè)和控制范圍。以此指導(dǎo)藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn),貽誤戰(zhàn)機(jī)是必然結(jié)果
八、因新冠疫情封城或大范圍經(jīng)濟(jì)活動(dòng)近乎停滯期間,霧霾仍頻發(fā),反證了不能停歇的電力、鋼鐵、焦化等行業(yè)的燃煤煙氣治理設(shè)施的缺陷,是霧霾大暴發(fā)的根本原因
1、新冠疫情期間霧霾依舊,因?yàn)閷?dǎo)致霧霾產(chǎn)生的關(guān)鍵污染物排放依舊
2020年春節(jié)新冠疫情期間,經(jīng)濟(jì)基本停滯,但霧霾依舊。根本原因是在大幅度壓減常規(guī)污染物的同時(shí),伴隨壓減過(guò)程產(chǎn)生大量新的致霾污染物的主要行業(yè),或者說(shuō)導(dǎo)致霧霾大暴發(fā)的主要行業(yè),如煤電、供熱、鋼鐵、焦化等燃煤煙氣治理設(shè)施并沒(méi)有停下來(lái)。
停下來(lái)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等,都是影響霧霾產(chǎn)生的次要因素,對(duì)霧霾大暴發(fā)起不到多大作用。
2、進(jìn)一步印證導(dǎo)致2013年初開(kāi)始的霧霾大暴發(fā)主因,是燃煤煙氣治理缺陷,而不是散煤燃燒、機(jī)動(dòng)車(chē)等
大型電力或工業(yè)燃煤煙氣治理設(shè)施產(chǎn)生的超細(xì)顆粒物,以及過(guò)量氨氣等污染物在大氣中二次復(fù)合形成的超細(xì)顆粒物,在大氣中難以沉降,每天累積,直到大的風(fēng)吹走或隨雨水降到地面,或霧霾大暴發(fā)之后的濕沉降。這是導(dǎo)致霧霾產(chǎn)生的主要細(xì)顆粒物來(lái)源。在濕度大的氣象條件下,這些超細(xì)顆粒物成為二次生成細(xì)顆粒物的溫床和加速器,雪上加霜。
在其他因素都近乎停滯情況下,僅有的沒(méi)有停止的燃煤煙氣治理設(shè)施,繼續(xù)供給導(dǎo)致霧霾發(fā)生的超細(xì)顆粒物,霧霾依舊。這也進(jìn)一步印證了導(dǎo)致2013年初開(kāi)始的霧霾大暴發(fā)的主因是燃煤煙氣治理缺陷,而不是機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣、建筑揚(yáng)塵、居民散煤采暖、工業(yè)過(guò)程產(chǎn)生的污染等。
九、重點(diǎn)區(qū)域密集分布的大型電力或工業(yè)燃煤煙氣治理設(shè)施,具有某幾類相同的缺陷,在相同的刺激政策下,按照統(tǒng)一的新標(biāo)準(zhǔn),采取一致行動(dòng),才可能導(dǎo)致出現(xiàn)突然、持續(xù)、大范圍、嚴(yán)重且年年暴發(fā)的大霧霾
1、發(fā)達(dá)國(guó)家20世紀(jì)5次最嚴(yán)重大氣污染災(zāi)難,都發(fā)生在很小的區(qū)域
20世紀(jì)5次最嚴(yán)重大氣污染災(zāi)難,都是發(fā)生在很小的區(qū)域,如河谷、山谷、入海口等。其中兩次發(fā)生面積最大的霧霾,是倫敦煤煙型霧霾和洛杉磯光化學(xué)污染型霧霾,都發(fā)生在幾十公里的范圍內(nèi)。
發(fā)生在這么小的面積,造成的危害已經(jīng)很大,也被發(fā)現(xiàn)和處置。其中也進(jìn)行了多年霧霾成因的探究、爭(zhēng)論,也有利益集團(tuán)一次次的否認(rèn)和國(guó)會(huì)議案級(jí)別的博弈。中國(guó)應(yīng)該不會(huì)存在這方面的問(wèn)題,因?yàn)闆](méi)有強(qiáng)大的資本為紐帶的私人利益集團(tuán)(美國(guó)),或無(wú)法替代也沒(méi)有治理措施的燃煤污染(英國(guó)倫敦)。但如果以氣象條件差距很大的中國(guó)中東部的數(shù)據(jù),來(lái)否定面積已經(jīng)非常大的華北平原或山東省等霧霾重點(diǎn)地區(qū)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果,既不可能,也容易讓人懷疑其動(dòng)機(jī)。
2、中國(guó)發(fā)生的大霧霾,能夠達(dá)到上千公里,跨越幾個(gè)省市,需要有足夠多的細(xì)顆粒物做支撐,燃煤電廠、供熱鍋爐、鋼鐵廠、焦化廠等大型燃煤煙氣治理設(shè)施“功不可沒(méi)”,前兩者是關(guān)鍵
中國(guó)發(fā)生的大霧霾,能夠蔓延上千公里,跨越幾個(gè)省市。重災(zāi)區(qū)華北平原的面積也非常大。要在這么大的面積上,近乎同時(shí)形成大霧霾,而且持續(xù)多年,每年秋冬季持續(xù)多次,這需要足量的、持續(xù)的致霾污染物來(lái)源的供給。即使在鐵腕治霾下,霧霾嚴(yán)重程度已經(jīng)降低,但天數(shù)沒(méi)有多少下降,可見(jiàn)致霾污染物供給沒(méi)有發(fā)生質(zhì)變。
圖12 密集分布的燃煤煙氣治理設(shè)施缺陷才能導(dǎo)致大面積霧霾大暴發(fā)
(圖12為2012年全國(guó)部分火電廠分布;左圖為華北平原三維地形圖上的火電廠分布)
密布在華北平原、汾渭平原密密麻麻的燃煤電廠和燃煤供熱鍋爐,加上后來(lái)進(jìn)一步采取濕法脫硫脫硝的鋼鐵、焦化等企業(yè),在干煙囪變?yōu)闈駸焽韬蜐穹摿蛎撓醺脑旌?,存在多方面的缺陷,形成大量的可?dǎo)致PM2.5數(shù)濃度很高的可凝結(jié)顆粒物排放、氨排放、有水溶性鹽的霧滴排放和水汽排放等,為霧霾大暴發(fā)提供了超細(xì)顆粒物保障和充分均勻分布的條件。
3、工業(yè)和交通領(lǐng)域過(guò)度噴氨,為硫酸鹽、硝酸鹽的形成提供了新保障
工業(yè)和交通源氨排放對(duì)城市大氣氨和銨鹽的貢獻(xiàn)超過(guò)一半。正是這些工業(yè)或交通脫硝等過(guò)量噴氨產(chǎn)生的氨排放,構(gòu)成低溫季節(jié)細(xì)顆粒物組分中的銨根主要來(lái)源。北京APEC會(huì)議前后銨根和硫酸根、硝酸根同樣大幅度下降,但沒(méi)有任何對(duì)氨的控制措施,也說(shuō)明三者同源。
4、密集的燃煤煙氣治理設(shè)施的缺陷,徹底改變了煙氣排放到大氣中的范式;改變始于2012年,暴發(fā)在2013年,為中國(guó)北方重點(diǎn)區(qū)域提供了實(shí)時(shí)足量,并不斷累積的超細(xì)顆粒物供給
這些燃煤煙氣治理設(shè)施的排放,能夠使得北京之外的城市上空只是在雨雪、大風(fēng)等特殊天氣后晴空萬(wàn)里,一兩天后就會(huì)有新產(chǎn)生的超細(xì)顆粒物,在大氣中的累積、混合、移動(dòng),就等適合霧霾發(fā)生的氣象條件的到來(lái)。
煙氣排放到大氣中的范式從2013年開(kāi)始已經(jīng)徹底改變,不再是就近沉降或酸雨式沉降,而是粒徑極小、數(shù)量極多的超細(xì)顆粒物在空中漂浮,很難沉降,只能等適合的氣象條件成為霧霾,或者是等風(fēng)等雨再沉降或刮走。每次風(fēng)雨凈化后,大氣中很快又能充滿超細(xì)顆粒物。燃煤煙氣治理設(shè)施不斷產(chǎn)生足量的超細(xì)顆粒物,就像裝滿子彈的手槍,只等著氣象條件扣扳機(jī)。但把這說(shuō)成是氣象原因造成的,等于因果顛倒。氣象因素只可能是漸變因素,難以產(chǎn)生特別大的突變;突變,只能是大氣中污染物的存在形態(tài)和數(shù)量發(fā)生了顯著變化。
5、燃煤煙氣治理設(shè)施產(chǎn)生的超細(xì)顆粒物對(duì)于有很大禁煤區(qū)的北京也有較大影響,燃?xì)鉄煔庵卫淼陌?銨排放和水氣排放也有利于北京當(dāng)?shù)卦挫F霾的形成
北京,盡管有很大范圍的禁煤區(qū),外地燃煤區(qū)域大量超細(xì)顆粒物在形成霧霾前隨時(shí)隨風(fēng)潛入;北京本地也產(chǎn)生其他形式的細(xì)顆粒物。北京“煤改氣”后,水氣排放增加,在特定的敏感時(shí)間段,促進(jìn)二次細(xì)顆粒物長(zhǎng)大,加劇霧霾程度。如果北京最先達(dá)到成霾條件,就會(huì)出現(xiàn)比外地非禁煤區(qū)更嚴(yán)重的霧霾。根據(jù)安院士和蘇躍進(jìn)的計(jì)算,特殊時(shí)間段的人為水汽對(duì)霧霾形成的影響不低。
在華北平原這個(gè)大氣場(chǎng)中,電力、供熱、鋼鐵、焦化等濕法脫硫脫硝為主的燃煤煙氣治理設(shè)施,是可凝結(jié)顆粒物的主要來(lái)源,是實(shí)時(shí)足量氨排放的來(lái)源,是促成二次生成的濕度條件的來(lái)源,是水溶性鹽被機(jī)械帶出的源泉。北京也不會(huì)例外,只是霧霾發(fā)生時(shí)不會(huì)類似其他城市,受自身燃煤煙氣設(shè)施排放的細(xì)顆粒物和水汽,在靜穩(wěn)天氣下直接累積和二次復(fù)合的嚴(yán)重影響。
北京雖然沒(méi)有燃煤煙氣治理缺陷加重霧霾爆發(fā)前后當(dāng)?shù)仂F霾的程度,但是采暖季燃?xì)獠膳泄徨仩t也有脫硝氨/銨的排放,以及大大小小所有燃?xì)獠膳癄t的水汽排放,也為北京基于當(dāng)?shù)匚廴镜撵F霾發(fā)生提供了關(guān)鍵物質(zhì)條件,并加速致霾氣象條件的形成。
總體而言,由于北京禁煤措施,其大氣質(zhì)量處于山東半島的煙臺(tái)和青島之間,已經(jīng)很不錯(cuò)。否則的話,應(yīng)該和石家莊類似。這也反證燃煤煙氣治理缺陷,是導(dǎo)致霧霾大爆發(fā)的根本原因。
十、霧霾治理的主要任務(wù)、治霾路線圖和對(duì)策建議
1、霧霾治理是首要且緊迫的任務(wù)
大氣中不斷累積的一次和二次超細(xì)顆粒物,在容易發(fā)生霧霾天氣條件下,從數(shù)濃度極高的超細(xì)顆粒物,轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)濃度迅速下降、質(zhì)量濃度迅速升高的細(xì)顆粒物形態(tài),并伴隨加速的細(xì)顆粒物二次復(fù)合,是短時(shí)間內(nèi)大范圍霧霾形成的基本過(guò)程。霧霾發(fā)生期間二次復(fù)合或區(qū)域傳輸,并非是細(xì)顆粒物形成的最主要因素。
在難以恢復(fù)類似有GGH時(shí)干煙氣排放功能(不是恢復(fù)GGH)情況下,通過(guò)脫硫脫硝過(guò)程優(yōu)化,解決超細(xì)顆粒物的一次排放,控制二次復(fù)合形成條件,進(jìn)而大幅度降低大氣中PM2.5數(shù)濃度,是當(dāng)務(wù)之急。
?重中之重,是控制低溫季節(jié)氨排放。低溫季節(jié)工業(yè)和交通氨排放是關(guān)鍵和主要增量氨排放,是硫酸氨、硝酸銨等主要無(wú)機(jī)鹽組份的源頭。避免過(guò)量噴氨產(chǎn)生的氨排放,通過(guò)強(qiáng)化管理即可實(shí)現(xiàn)。如,避免過(guò)高或加碼的氮氧化合物排放濃度要求;按照排放標(biāo)準(zhǔn)要求的小時(shí)排放均值控制,允許瞬時(shí)超標(biāo);控制氮氧化合物減排量和氨氣消耗量的比值關(guān)系等
?控制CPM排放,這是對(duì)標(biāo)國(guó)際的缺項(xiàng),也是致霾的關(guān)鍵因素
?控制二氧化硫在煙羽內(nèi)快速轉(zhuǎn)化為硫酸根的條件和過(guò)程,如減少水氣排放或保持水汽不飽和排放等
?控制有水溶性鹽的氣溶膠或霧滴的濕煙氣排放
2、霧霾治理次要但也是重要的任務(wù)
第二層次的任務(wù),是治理PM2.5源解析中的各種污染物。這些污染物在霧霾大暴發(fā)之前就已經(jīng)存在,還可能更高。相關(guān)措施如散煤治理、小散亂污治理、淘汰落后產(chǎn)能、煤炭消費(fèi)量控制、機(jī)動(dòng)車(chē)控制等并非屬于霧霾治理的最急迫任務(wù),但對(duì)其治理能夠較大幅度降低PM2.5質(zhì)量濃度,也是霧霾治理的重要方面。
霧霾治理,需要分清輕重緩急,抓主要矛盾,而不是用不準(zhǔn)確的考核指標(biāo)作為指揮棒,四面出擊,鐵腕治理,仍霧霾依舊。
霧霾治理的技術(shù)方面,經(jīng)過(guò)8年治霾,已研發(fā)出許多成熟技術(shù),如噴淋、冷凝、除濕、過(guò)程優(yōu)化等很多適用技術(shù),可在超低排放措施基礎(chǔ)上,通過(guò)打補(bǔ)丁的方式,對(duì)準(zhǔn)治理目標(biāo),低成本、大幅度的降低致霾污染物排放。
3、未來(lái)治霾技術(shù)路線和不同時(shí)期的重點(diǎn)
?按照尊重經(jīng)濟(jì)規(guī)律,允許現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行低成本的打補(bǔ)丁改造后,繼續(xù)使用一定年限,避免已經(jīng)頻換更新煙氣治理設(shè)施的重點(diǎn)企業(yè)不堪重負(fù)。即通過(guò)打補(bǔ)丁,實(shí)現(xiàn)低成本治霾
?在財(cái)力允許或外部壓力加大時(shí),淘汰仍有缺陷的打過(guò)補(bǔ)丁的煙氣治理設(shè)施,更換為先進(jìn)且不存在致霾缺陷的脫硫脫硝技術(shù)設(shè)施。即通過(guò)技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備更新,實(shí)現(xiàn)較大幅度的治霾
?隨著可再生能源技術(shù)水平進(jìn)一步提高,成本進(jìn)一步降低,2030年后,加快發(fā)展可再生能源,加快燃煤電廠退出;2040年后,鋼鐵企業(yè)逐漸更換為清潔能源并以氫能為還原劑,從而快速減少煤炭消費(fèi)量。即通過(guò)發(fā)展可再生能源和氫能,替代煤炭發(fā)電及焦炭等,實(shí)現(xiàn)源頭減污
?2050年前后燃煤僅保留目前的十分之一左右用于供熱為主的熱電聯(lián)產(chǎn),還需要通過(guò)CCUS或碳匯等進(jìn)行成本很高的燃煤排放碳中和,高成本導(dǎo)致煤炭的能源利用基本退出。即通過(guò)碳中和目標(biāo)約束,實(shí)現(xiàn)煤炭近似歸零,徹底去除煤炭對(duì)大氣的污染。
四個(gè)階段的重點(diǎn)各不相同,各有側(cè)重,不宜前后順序顛倒。否則,會(huì)因?yàn)榻?jīng)濟(jì)成本高、技術(shù)不成熟、外部壓力不足等事倍功半。
4、吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),啟動(dòng)冬奧會(huì)治霾技術(shù)創(chuàng)新專項(xiàng)
在2020年春節(jié)新冠疫情期間,盡管常規(guī)污染物排放大幅下降,許多指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,大部分經(jīng)濟(jì)活動(dòng)停滯,霧霾仍然頻發(fā),大大多于霧霾大爆發(fā)之前,說(shuō)明治理效果不容樂(lè)觀。由于沒(méi)有對(duì)癥下藥,8年鐵腕治霾,付出巨大代價(jià),效果可能部分來(lái)源于大量直接關(guān)閉、季節(jié)性關(guān)閉、臨時(shí)性關(guān)閉企業(yè)。
2019年國(guó)慶閱兵期間出現(xiàn)嚴(yán)重霧霾,沒(méi)有再現(xiàn)“重要活動(dòng)藍(lán)”的主要原因,是主流觀點(diǎn)認(rèn)為大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際領(lǐng)先,排放量已經(jīng)大幅度下降,而且閱兵前幾個(gè)月空氣質(zhì)量還不錯(cuò),所以選擇了強(qiáng)化企業(yè)環(huán)保管控措施,沒(méi)有采取過(guò)去重大活動(dòng)時(shí)長(zhǎng)時(shí)間大面積停產(chǎn)措施。而真實(shí)情況是企業(yè)為了應(yīng)對(duì)環(huán)保局的強(qiáng)化要求,現(xiàn)有技術(shù)條件下主要采取大比例過(guò)量噴氨等行為,使排放到大氣中的致霾物質(zhì)更多,導(dǎo)致霧霾在不利氣象條件時(shí)發(fā)生的更快、更嚴(yán)重。顯然,傳統(tǒng)治理技術(shù)的負(fù)作用是霧霾反彈的主要原因,而不恰當(dāng)?shù)倪^(guò)嚴(yán)管控,往往會(huì)帶來(lái)相反的效果。
同樣,2020年山東省一改過(guò)去多年難以實(shí)現(xiàn)煤炭消費(fèi)量下降的窘境,當(dāng)年減少煤炭消費(fèi)量3800萬(wàn)噸,更可能是減少了6000萬(wàn)噸。而且由于環(huán)保部長(zhǎng)到山東省任省長(zhǎng),2020年全省各級(jí)環(huán)保部門(mén)高度重視大氣污染治理,各項(xiàng)措施和力度也比過(guò)去大非常多。但以能見(jiàn)度低的霾、霧和輕霧天數(shù)為標(biāo)志的霧霾天數(shù)非常高,是霧霾大爆發(fā)前的9倍,且顯著高于周邊省市。同樣,巨大的努力沒(méi)有帶來(lái)應(yīng)有的效果,甚至相反。
如果沒(méi)有利益或聲譽(yù)相關(guān)的羈絆,能夠站在客觀公正立場(chǎng)上做判斷,顯然是突變?cè)斐?013年初開(kāi)始的霧霾大爆發(fā),而造成突變的原因已經(jīng)很清楚。
大氣污染治理的各類技術(shù)很多,但良莠難分。開(kāi)拓霧霾治理的技術(shù)驗(yàn)證、評(píng)價(jià)、優(yōu)選的新領(lǐng)域,甄別驗(yàn)證各種對(duì)癥下藥的治霾方法,給創(chuàng)新一個(gè)實(shí)踐的機(jī)會(huì),急需啟動(dòng)冬奧會(huì)治霾技術(shù)創(chuàng)新專項(xiàng)。如果繼續(xù)沿著治理酸雨的路徑下去,一條路走到黑,治理好霧霾遙遙無(wú)期。
廣泛吸納各地已研發(fā)出的成熟技術(shù),可通過(guò)改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備起步,如采用噴淋、冷凝等除濕、除水技術(shù)來(lái)降低水溶性鹽排放,云除技術(shù)等減少CPM,各種過(guò)程優(yōu)化技術(shù)等降低PM2.5數(shù)濃度,以實(shí)現(xiàn)低成本快速降低霧霾發(fā)生的頻次和程度。新上相關(guān)設(shè)施采用新型干法設(shè)施,避免產(chǎn)生濕煙氣。適當(dāng)放松氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn),大幅度減少過(guò)度噴氨。減少水氣排放,避免致霾氣象條件的加快形成等。
明年將在北京、張家口召開(kāi)的冬奧會(huì),僅剩1年時(shí)間。要打一場(chǎng)先行先試的區(qū)域治霾示范戰(zhàn)役,以最大程度的完成禁絕重霾和臭氧污染這個(gè)重要政治任務(wù)。要把冬奧會(huì)區(qū)域以及華北平原等相關(guān)傳輸區(qū)域,作為治霾重點(diǎn)區(qū)域,突出對(duì)癥下藥,強(qiáng)化立桿見(jiàn)影,真正削減非常規(guī)污染物。同時(shí),也是對(duì)前面8年治霾的一種補(bǔ)救措施。