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文章導(dǎo)讀

"為了使未來(lái)五年的治理更加有效，我們分析了前段時(shí)間大氣污染治理的得失，試圖找出治理的短板，在“十四五”大氣污染治理時(shí)進(jìn)行更系統(tǒng)的規(guī)劃和更有效的治理。"

▲ 來(lái)源：中國(guó)綠發(fā)會(huì)

 

近日，由中國(guó)綠發(fā)會(huì)國(guó)際環(huán)境專項(xiàng)基金主辦的“大氣污染精準(zhǔn)治理對(duì)策第二次座談會(huì)”在京召開(kāi)，與會(huì)專家就《“十四五”大氣污染深度治理的問(wèn)題與建議（征求意見(jiàn)稿）》展開(kāi)討論，現(xiàn)將征求意見(jiàn)稿內(nèi)容刊發(fā)如下，邀請(qǐng)社會(huì)各界共同諫言。

 

今年是從2018年開(kāi)始的《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》的收官之年，也是制定新的“十四五”大氣污染治理規(guī)劃的時(shí)間。

 

盡管這幾年打贏“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”的措施頻出，大氣污染仍然沒(méi)有控制住，重污染的成因仍存疑問(wèn)。按照生態(tài)環(huán)保部黃潤(rùn)秋部長(zhǎng)的說(shuō)法是 “環(huán)境污染和生態(tài)保護(hù)所面臨的嚴(yán)峻形勢(shì)沒(méi)有根本改變”，同時(shí)“環(huán)境事件多發(fā)頻發(fā)的高風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)沒(méi)有根本改變”。

 

為了使未來(lái)五年的治理更加有效，我們分析了前段時(shí)間大氣污染治理的得失，試圖找出治理的短板，在“十四五”大氣污染治理時(shí)進(jìn)行更系統(tǒng)的規(guī)劃和更有效的治理。

目前的問(wèn)題

 

“國(guó)家大氣污染防治攻關(guān)聯(lián)合中心”今年5月在生態(tài)環(huán)境部召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì)表示，通過(guò)“大氣重污染成因與治理攻關(guān)項(xiàng)目”，弄清了京津冀及周邊地區(qū)秋冬季大氣重污染頻發(fā)的根本原因，是“超出環(huán)境容量50%以上的高強(qiáng)度的排放”。

這個(gè)原因有點(diǎn)令人吃驚，2013年重霾爆發(fā)后，政府實(shí)施最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，并采取各種措施“鐵腕治霾”，包括實(shí)施世界上最嚴(yán)格的煙氣超低排放標(biāo)準(zhǔn)，治理散亂污，大范圍的煤改氣，煤改電，秋冬季的不斷的停產(chǎn)，限產(chǎn)等，目前控制的三個(gè)主要大氣污染物，煙塵（PM），二氧化硫（SO2）和 氮氧化物（NOx）的排放量也都遠(yuǎn)低于 2011年以前的峰值, 但排放強(qiáng)度仍然超出環(huán)境容量。

 

我們認(rèn)為經(jīng)過(guò)數(shù)年的努力，目前排放控制指標(biāo)上的污染物煙塵PM，二氧化硫SO2已達(dá)到深度減排的目標(biāo)，氮氧化物NOx 也已經(jīng)基本控制住，秋冬季大氣重污染頻發(fā)的主要原因是這三個(gè)主要指標(biāo)沒(méi)有完全反應(yīng)主要的大氣污染物，控制指標(biāo)上存在漏洞，同時(shí)，我們?cè)诳刂茣r(shí)二氧化硫和氮氧化物，其技術(shù)/工藝過(guò)程產(chǎn)生了副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物不僅抵消了我們減排的效果，而且還壓縮了排放空間，降低了環(huán)境容量。

 

 顆粒物 PM減排與存在的缺陷

 

由于超低排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，大部分電廠/鋼廠的顆粒物排放都在 10毫克/立方米以下，有的甚至達(dá)到 5 毫克/立方米，遠(yuǎn)低于國(guó)際同類(lèi)企業(yè)的排放。但目前這個(gè)指標(biāo)上的顆粒物只包括可過(guò)濾的固體顆粒物，而沒(méi)有包括可凝結(jié)顆粒物 (CPM), 因?yàn)槲覀兊念w粒物監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)里就直接排除了CPM。

 

這部分在顆粒物監(jiān)測(cè)之外的CPM有多少？根據(jù)整理出北京，上海17個(gè)超低排放機(jī)組的測(cè)試結(jié)果，CPM的平均值是 13.93 毫克每立方米。也就是說(shuō)，我們目前超低排放顆粒物標(biāo)準(zhǔn)是 10 毫克每立方米，假設(shè)監(jiān)測(cè)得超低排放機(jī)組/鍋爐顆粒物排放平均值是 5 毫克每立方米，滿足并超過(guò)超低標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)際排放是5+13.93=18.93毫克每立方米，高出檢測(cè)值278%！這一個(gè)指標(biāo)漏洞，就可以說(shuō)明為什么我們的環(huán)保指標(biāo)對(duì)不上實(shí)際的大氣污染情況。我們的超低排放指標(biāo)上缺少了 CPM, 而且遺漏的 CPM 是 PM1 以下氣溶膠，正是形成霧霾的核心。

 

氮氧化物NOx 減排和氨排放

 

超低排放中氮氧化物NOx的標(biāo)準(zhǔn)是 50 毫克/立方米，遠(yuǎn)高于歐洲和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。氮氧化物的總量一直在下降， 但目前的主流技術(shù)脫硝技術(shù) SCR 法帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，為了達(dá)到超低的控制指標(biāo)，過(guò)量噴氨現(xiàn)象十分普遍，未參與還原反應(yīng)氨氣量占噴氨量的 1/4-1/3，這些氨氣在煙道中形成銨鹽等氨氮物, 氨氮物主要通過(guò)粉煤灰、脫硫廢水、霧滴等被攜帶排出煙道, 外排的氨氮物大部分最終形成氨氣排至大氣。按 2017年電廠的氨使用量估算，這部分排放的氨氣量約為137-218萬(wàn)噸 （蘇躍進(jìn)，周念昕, 氨法脫硝中未參與還原反應(yīng)氨氣產(chǎn)生的氨排放問(wèn)題研究，《科學(xué)與管理》2019年05期）。一些專家在排出的煙氣中測(cè)得氨含量不高，因?yàn)榘迸欧攀前l(fā)生在整個(gè)脫硫脫硝和除塵的過(guò)程中，煙氣中的氨逃逸只是很少一部分。

 

氨氣是大氣中唯一的高濃度堿性氣體, 逃逸到大氣中的氨，與硝酸或硫酸等酸性氣體發(fā)生反應(yīng), 形成硫酸鹽、硝酸鹽等二次顆粒物，是大氣中氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)變成固態(tài)污染物的重要推手。因此，我們?cè)谧非蟪偷牡趸锱欧诺耐瑫r(shí)，忽視了目前技術(shù)的局限性，使得大量的氨排向空中，轉(zhuǎn)而形成二次顆粒物，抵消我們顆粒物減排的效果。

 

傳統(tǒng)上認(rèn)為大氣中的氨主要來(lái)自于農(nóng)業(yè)，但最近的研究推翻了這一觀念。中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所研究員潘月鵬研究員發(fā)現(xiàn)，非農(nóng)業(yè)（包括電力，工業(yè)，廢物，和機(jī)動(dòng)車(chē)）的氨排放已占 66%。大氣物理研究所研究員王躍思團(tuán)隊(duì)也通過(guò)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，“我國(guó)北方氨氣濃度顯著高于長(zhǎng)江以南地區(qū)；在不同區(qū)域內(nèi)，城市站點(diǎn)觀測(cè)到的氨氣濃度與農(nóng)田站點(diǎn)相當(dāng)，且顯著高于森林、草地和高山等站點(diǎn)。研究證實(shí)，華北是我國(guó)氨氣最大的“熱點(diǎn)區(qū)”，濃度異常高，空間覆蓋范圍廣” 。王躍思團(tuán)隊(duì)前不久在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》 發(fā)表關(guān)于大氣污染研究的最新成果，直接建議 “將氨(包括氨氣和銨鹽)作為大氣污染物列入控制性指標(biāo)”。（中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所網(wǎng)站，2020.7.1）

 

前面指出電廠在脫硝的過(guò)程中導(dǎo)致了大量的氨排放，而鋼鐵行業(yè)超低排放實(shí)施以來(lái)，氨排放有過(guò)之而無(wú)不及。最近和正在建設(shè)的SCR系統(tǒng)大部分布置在脫硫系統(tǒng)后，這造成了過(guò)剩的氨直接排入大氣環(huán)境中。這一現(xiàn)象對(duì)環(huán)境的影響比電力行業(yè)SCR/SNCR更嚴(yán)重。

 

二氧化硫 SO2 減排和濕法脫硫工藝的副作用

 

目前絕大部分電廠和工業(yè)企業(yè)使用濕法脫硫工藝進(jìn)行 SO2減排， 盡管脫硫效果明顯，但由于中間的煙氣升溫器 （GGH）被取消，使得濕煙氣低溫，低空排放，脫硫漿液中的微小粒子和水溶性鹽，隨煙氣逸出脫硫塔，通過(guò)煙囪排入大氣。

 

相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)脫硫工藝后，PM2.5的粒子數(shù)在0.07微米出現(xiàn)峰值。這些隨著水汽排放到大氣中脫水后出現(xiàn)的超細(xì)顆粒物的個(gè)數(shù)比沒(méi)有環(huán)保設(shè)施時(shí)成倍增加。根據(jù)基于氣象數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、不同階段相關(guān)文獻(xiàn)中的檢測(cè)數(shù)據(jù)等，構(gòu)建相關(guān)分析模型，齊魯大學(xué)研究員周勇確認(rèn)PM2.5粒數(shù)濃度暴增是2013-2014年京津冀及周邊省份霧霾大爆發(fā)的主因，并確認(rèn)硫酸根、硝酸根、銨根等水溶性離子為主的可凝結(jié)顆粒物，均受濕法脫硫取消GGH后的濕煙囪污染物排放這一因素的直接或間接影響。濕法脫硫取消GGH是最主要的引發(fā)PM2.5粒數(shù)濃度暴增的因素，同期大規(guī)模的脫硝加劇了這一趨勢(shì)。

 

由于后來(lái)濕電除塵器的使用，去除了大部分霧滴，重霧霾的情形得到了緩解， 但煙氣里大量可凝結(jié)顆粒物仍然存在，同時(shí)煙氣濕度很高，很多水汽排放到空中，成為致霾的兩個(gè)關(guān)鍵因素：濕度和凝結(jié)核，再加上靜穩(wěn)天氣或逆溫層，使得顆粒物吸濕增長(zhǎng)并二次生成。

 

人工水汽排放

 

這些年工業(yè)的擴(kuò)展，人為排放的水汽量增加很多，如電廠/化工廠的冷卻塔，鍋爐濕法脫硫后的煙氣，以及高爐沖渣水，焦化廠的濕熄焦工藝，天然氣的燃燒等。

 

專家估算，一個(gè)60萬(wàn)千瓦煤電機(jī)組滿發(fā)時(shí)，濕法脫硫后，煙氣溫度按50攝氏度考慮，每小時(shí)通過(guò)煙囪排放的水量約235噸。冷卻塔排放水量按煙氣排放量4.5倍估算，每小時(shí)排放約1057噸。根據(jù)估算，全國(guó)電廠經(jīng)濕法脫硫后每年排出的水量約為 17 億噸，冷卻塔排放水量約為 77 億噸。相對(duì)于環(huán)境自然蒸發(fā)量，這些工業(yè)排放水量不大；但問(wèn)題是，在冬季低溫季節(jié)，如0攝氏度條件下，不到5克/立方米的水蒸汽含量就會(huì)導(dǎo)致大氣相對(duì)濕度達(dá)到100%。

 

冬季是煤電等用能高峰期，煙囪和冷卻塔的排放水量也多，在工業(yè)集中的地區(qū)，這些水汽對(duì)局部的大氣環(huán)境有顯著影響。水汽形成的水蒸汽氣溶膠，使得局部的云層增厚，在城市上空形成一個(gè)“鍋蓋”，使污染物無(wú)法自由擴(kuò)散。這種人為排放水汽形成的氣溶膠，在城市上空不斷累積，壓縮了污染物排放空間，環(huán)境容量因此下降，從各個(gè)污染源排出的硫化物，氮氧化物，VOC，CPM等氣態(tài)污染物，在水汽和氨的作用下，在排放空間被壓縮的大氣中形成二次顆粒物，導(dǎo)致霧霾加重。

 

分析與建議

 

根據(jù)上面的分析，我們認(rèn)為在超低排放全面實(shí)施的場(chǎng)景下，大氣污染物還超出環(huán)境容量的有兩個(gè)主要原因。

 

首先，目前的超低排放的指標(biāo)上有嚴(yán)重缺陷， 五個(gè)主要大氣污染物，超低排放只控制了兩個(gè)半，即 SO2， NOx 和可過(guò)濾的PM，另外兩個(gè)半沒(méi)有控制，氨氣NH3, 揮發(fā)性有機(jī)物VOC 和CPM（可凝結(jié)顆粒物）。而沒(méi)有控制的污染物，對(duì)霧霾的影響比前面的還要大。盡管今年開(kāi)始重點(diǎn)控制 VOC，但目前的效果還沒(méi)有顯現(xiàn)出來(lái)，而且 VOC 主要是臭氧的前體物。

 

第二， 在控制前面兩個(gè)半污染物的過(guò)程中，產(chǎn)生嚴(yán)重的副作用，如脫硫排放了大量水汽和 CPM，同時(shí)降低了煙氣排放高度，脫硝逃逸了氨氣，這些副作用，壓縮了排放空間，降低了環(huán)境容量，導(dǎo)致二次顆粒物的大幅增加，不但抵消一次顆粒物減排的效果，還在不利氣象條件下，導(dǎo)致重度霧霾的爆發(fā)。這就是為什么在冬季即使不斷停工限產(chǎn)，一遇上靜穩(wěn)高濕天氣，持續(xù)數(shù)天的重霾仍會(huì)產(chǎn)生。因?yàn)槲覀內(nèi)斯げ婚g斷的水汽，氨和 CPM的排放，在累積一段時(shí)間后，為霧霾的爆發(fā)提前做好了鋪墊！

 

在 “十四五”的進(jìn)一步深度治理中， 我們有三個(gè)建議。

 

建議1 增加超低排放的內(nèi)容，彌補(bǔ)指標(biāo)上缺失

 

現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始治理 VOC， 同時(shí)我們也要把大氣中氨含量NH3納入控制性指標(biāo)，城區(qū)的氨排放除了電力/工業(yè)的脫硝外，氨排放還包括從養(yǎng)殖廢棄物的排放，機(jī)動(dòng)車(chē)，特別是柴油車(chē)的氮氧化物減排過(guò)程中的排放等。這些都要一并考慮。

 

顆粒物指標(biāo)必須包括可凝結(jié)顆粒物 CPM，因?yàn)?CPM 基本是PM1 氣溶膠，對(duì)霧霾影響更直接。

 

建議2 降低濕法脫硫的副作用，治理濕法脫硫排出的白色/有色煙羽

 

由于目前采取濕法脫硫的電力/鋼鐵等企業(yè)排放量大，對(duì)整體的大氣質(zhì)量影響明顯 （如今年春節(jié)期間的長(zhǎng)時(shí)間的重霾），必須采取措施治理！2017-2018各地已經(jīng)采取一些措施治理。應(yīng)該認(rèn)真總結(jié)，找出最佳適用技術(shù)，進(jìn)行推廣。目前情況看來(lái)在北方地區(qū)，煙氣余熱回收是一個(gè)有效的解決辦法。

 

建議3 回收工業(yè)排放的水汽

 

對(duì)于電廠的冷卻水，鋼焦，化工等行業(yè)各工序的水汽排放應(yīng)該強(qiáng)制要求回收。回收水汽有幾個(gè)好處，首先是改善城市大氣／氣象環(huán)境，拿掉城市上空的 “鍋蓋”，減少霧霾的產(chǎn)生，二是減少隨水汽排出的鹽粒和污染物，三是重復(fù)利用水，減少工業(yè)用水總量，降低企業(yè)成本， 四是余熱可以回收利用， 使減排產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

 

中國(guó)生物多樣性保護(hù)與綠色發(fā)展基金會(huì)國(guó)際環(huán)境專項(xiàng)基金

2020.11.24