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來自霧霾研究一線:河北霾從何來

分類:
集團新聞
2019/03/19 16:26
從2015年開始,就河北省提高能效和大氣污染治理,中德開展了一項合作研究。我有幸作為這個項目中德雙方專家團隊的協調人,從始至終參與了這項工作。本來,我不想現在就公開前一段工作中的所見所聞,而是希望通過即將開始的示范工程向社會提供具體的治霾實踐和經驗。但是,從2016年底至2017年初京津冀接二連三的幾場大霾,嚴重地影響了所有人當地人的健康,產生了巨大的社會影響,使得人們對大氣污染的來源、治理方法、
從2015年開始,就河北省提高能效和大氣污染治理,中德開展了一項合作研究。我有幸作為這個項目中德雙方專家團隊的協調人,從始至終參與了這項工作。本來,我不想現在就公開前一段工作中的所見所聞,而是希望通過即將開始的示范工程向社會提供具體的治霾實踐和經驗。但是,從2016年底至2017年初京津冀接二連三的幾場大霾,嚴重地影響了所有人當地人的健康,產生了巨大的社會影響,使得人們對大氣污染的來源、治理方法、治理速度……、……等等,產生了一系列的疑問,一時之間眾說紛紜,甚至出現了很多離奇的說法。因此,我覺得有必要把我們工作中得到的一些信息和結論與公眾一起分享,以利于公眾了解大氣污染的問題,也以利于公眾理解和支持現在正在開展的治霾工程。
 
霾從何來?
 
霾從何來?毫無疑問,這是治霾工程的基礎。
 
在調研工作開始之前,我對大氣污染源的來源是有一些預判的。但在調研中發現的事實,卻與我原來的預判有很大的出入。
 
我們的調查方法比較簡單,就是分析誰燃燒了化石能源?是如何燃燒的?燃燒后的煙氣是否處理了?煙氣是如何處理的?處理后的煙氣中各種污染物的排放如何?因為有一點是肯定的,現在大氣中濃度如此之高的PM2.5這樣的微小顆粒物,絕大部分是由于化石能源的燃燒產生的。
 
河北省現在每年燒3億多噸煤炭,燒幾千萬噸汽油和柴油。下面我們就分析一下這些燃煤和燃油的大戶和其污染排放(受文章篇幅所限,僅以顆粒物為例),自然,它們也是污染排放的大戶。
 
眾所周知,中國(除了河北)的鋼鐵產量位居世界第一,而河北省的鋼產量位居第二。2016年,河北省生產了2億多噸鋼,和2億噸左右的生鐵。河北省約1億噸左右的煤,用于鋼鐵廠和煉焦廠。這就占了河北省燃煤消耗的1/3左右,毫無疑問,鋼鐵和煉焦產業是煤耗的第一大戶。而鋼鐵廠燒結機的煙氣排放,煉焦廠的熄焦工藝、煉焦爐炭化室的焦油煙氣泄漏、煉焦煙氣的排放,是這個領域最大的大氣污染源。不過,河北省鋼鐵和煉焦產業近年來環保改造的力度很大,顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物排放下降的速度很快。但盡管如此,由于產量特別巨大,因此鋼鐵和煉焦兩個產業仍然毫無疑問地是河北省最大的工業大氣污染源。
 
需要說明的是,40年前——,即“文革”結束的1976年,中國全國的鋼產量僅為2000多萬噸,河北省的鋼產量為200萬噸左右。40年的時間里,河北省的鋼產量增加了100倍左右!這當然是一個了不起的建設成就,是今天中國現代化的重要標志之一。但另一方面,鋼鐵廠也成為一個重要的大氣污染源。試想,即便在40年間,河北省生產單位鋼鐵和焦炭的污染物排放量減少90%,則由于產量增加了100倍,那么污染物排放總量也會上升10倍左右。因此,對于河北省來說,鋼鐵和煉焦產業的污染物減排,也就成為一件特別艱巨的工程。
 
其次是工業和供暖的燃煤鍋爐,每年要燒幾千萬噸煤。這個領域的環保改造已經進行了3年多,現在大部分鍋爐的煙氣排放都經過了污染物減排處理,說通俗一點兒,就是給煙囪“戴了口罩”,因而污染物排放下降的速度也很快,不過各個鍋爐的技術改造水平差異很大,因此各個鍋爐之間污染物的排放量差異較大。在這個領域,還有很大的減排潛力。一些中小企業的小鍋爐,污染物排放量很大。但是,這些小鍋爐的數量特別大,因此環保管理工作特別困難。
 
河北省燃煤電廠每年的煤耗還略多于工業和供暖燃煤鍋爐的煤耗,不過燃煤電廠的鍋爐煙氣處理最近幾年來有了很大的改進。因此,總的污染物排放量反而低于工業和供暖燃煤鍋爐的排放。中央政府已經決定燃煤發電廠還要進行超凈排放改造。在超凈排放改造完成后,河北省燃煤發電廠的污染物排放在全省大氣污染物排放總量所占的比例,就微乎其微了。
 
河北省水泥廠的燃煤煙氣排放也是一個污染物排放大戶。我對這個領域的情況不太了解,只是知道很多水泥廠都進行了煙氣處理的改造,污染物的排放總量估計不會超過工業和采暖燃煤鍋爐。
 
接下來就是機動車了。當然機動車不是燒煤炭,而是汽柴油。河北省的機動車每年燒幾千萬噸汽柴油。我們注意到,原西德的霾是在20世紀90年代初基本得到治理的,那時德國的小汽車采用的還是歐2標準,德國單位國土面積上的小汽車密度比今天的河北要密集。而京津冀地區絕大多數小汽車已經采用歐3、歐4和歐5的標準了,其尾氣污染物的排放應該比90年代初德國小汽車的尾氣污染物排放低得多。
 
北京、上海等大城市使用的汽油,硫含量不到10ppm(ppm是英文百萬分之一的縮寫),達到了歐5的標準。燃油中硫含量過高會使三元催化劑中毒,而所謂的“三元催化”是降解尾氣中的一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)和有機揮發物(VOC)的,現在生產的小汽車都帶有尾氣三元催化器。因此,降低燃油中的硫含量是機動車尾氣治理的前提。不過,中國小汽車的三元催化器是否更換的得及時,實際的尾氣排放中各種污染物是否在標準的上限之下,很多專家對此是心存疑慮的。
 
在機動車污染方面,大的問題還是出在柴油機動車,特別是柴油大貨車上。中國的柴油,過去硫含量是很高的,為800~2000ppm,是小汽車用汽油的80~200倍;加上柴油大貨車的單位里程油耗是小汽車的好幾倍,因此,其尾氣中的二氧化硫排放量自然就是小汽車的幾百倍了。硫含量在3000pp過去,只有一些大城市的公交車公司,能夠到硫含量上限為300ppm的所謂“清潔柴油”。硫含量高的原因本文就不去細究了,得罪不起的人最好不要得罪。自2013年中國政府決定大規模治理大氣污染以來,中國的煉油產業大規模地建設加氫裂解裝置,降低柴油中的硫含量。柴油的平均硫含量在不斷地下降,不過現在平均下降到什么水平,從公開媒體上,鮮見得到。如前所述,硫含量高,會讓三元催化劑中毒,于是柴油大卡車的一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)和有機揮發物(VOC),比小汽車高得多,高多少,不知道。柴油車的尾氣顆粒物濃度也比汽油車高得多。我最近將定購一套專業的煙氣污染物測量儀。到手后,我將測一下汽柴油車尾氣污染物排放的差別。
 
最后一個大的污染源是農村、城中村和城鄉結合部的家庭小燃煤爐/鍋爐的采暖——即所謂的“散煤燃燒采暖”。之前我萬萬沒想到,盡管這個污染源的煤耗只有全省煤耗的1/10左右,卻居然是河北最大的大氣環境污染源,而且污染物排放量巨大:一次煙氣顆粒物排放量達到幾十萬噸/年,二氧化硫接近100萬噸/年。為何如此?我將在《河北治霾隨記》的下一篇“散煤燃燒如何成為霧霾元兇”中,娓娓道來。
 
以上幾個大的污染源,估計占到了河北省煤耗的大約70%左右,大氣污染物的排放量估計占到80%左右。雖然其他還有一些小的污染源,如玻璃、陶瓷、燒磚、農作物秸稈等,限于篇幅,本文就不討論了。
 
刮風帶來的自然界中的風沙,雖然對環境有影響,但顆粒物的尺寸較大,其中鮮有危害性很大的PM2.5,二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等污染物。而工地和交通運輸的揚塵污染,僅僅對局部地區的污染影響較大。
 
總的來說,京津冀地區的大氣污染,主要還是化石能源燃燒惹的禍。
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