2016年12月中,一場嚴(yán)重霧霾席卷京津冀、山西、陜西、河南等11個省市地區(qū),一百多座城市受到重度污染,使居民的生產(chǎn)生活和健康受到嚴(yán)重影響。這幾天跨年度的霧霾持續(xù)來襲,使不少人感到恐慌和無助,霧霾的肆虐已成為中國社會之傷痛。自2014年以來,盡管中央和各地方發(fā)力治霾,投入甚大,措施頻出,但效果并不明顯。國際中國環(huán)境基金會的專家認(rèn)為目前的大部分措施沒有針對主要矛盾,導(dǎo)致治霾勞而無功。
目前的脫硫、脫硝措施導(dǎo)致霧霾加劇
毫無疑問,燃煤是造成霧霾的主要原因,且燃煤的50%被用于發(fā)電。因此電廠和大型燃煤工廠的除塵、脫硫、脫硝是十年來環(huán)保部主導(dǎo)的空氣污染的治理的主要措施。到2016年,絕大部分的電廠上了脫硫脫硝措施,大部分燃煤工廠也開始脫硫脫硝,而這無疑是積極和必須的。并且空氣污染因子中,具有毒性的二氧化硫的成份也開始減少。這就是為什么盡管霧霾問題持久和嚴(yán)重,北京卻沒有發(fā)生像當(dāng)年倫敦的空氣污染事故,導(dǎo)致上萬人死亡。
但脫硫脫硝工藝的不完善和副作用,導(dǎo)致霧霾加劇,是許多專家沒有想到的。
脫硝是燃燒煙氣中去除氮氧化物(NOx)的過程,一般在除塵、脫硫之前。目前主要采用的是選擇性催化還原法(SCR),即還原劑-氨(NH3)在催化劑作用下,選擇性地與氮氧化物(NOx)反應(yīng)生成氮(N2)和水(H2O),從而達(dá)到去除氮氧化物的目的。而部分殘留的(或逃逸的)氨與煙氣中二氧化硫反應(yīng)生成硫酸銨和硫酸氫氨,在正常情況下,脫硝的效率能達(dá)到80%-90%,剩下的10%-20%的氮氧化物仍留在煙氣中。
脫硝后的煙氣進(jìn)入除塵過程,經(jīng)過除塵后,99%的大顆粒煙塵被除去,殘留的細(xì)煤灰和煙氣進(jìn)入脫硫過程。
目前脫硫的工藝90%是采用濕法脫硫,即通過噴射石灰石漿水霧與煙氣中二氧化硫分子接觸,達(dá)到吸附和收集的目的。石灰石漿霧滴含有大量水份,導(dǎo)致脫硫后排放的煙氣中濕度增加,成為濕煙氣(濕度是普通空氣的10倍)。同時濕煙氣里還攜帶殘留的細(xì)煤灰、硫酸銨、硝酸銨、硫酸鈣、硝酸鈣細(xì)顆粒等。濕煙氣呈霧狀,直接形成霧霾,排向空中。據(jù)估計,全國由濕法脫硫所排放到空氣中的帶有這些污染物的水蒸氣達(dá)到20萬噸/小時,這些水蒸氣帶有負(fù)電荷,在大氣中遇二次污染物(XOX、O3、OH、PM2.5等,均產(chǎn)生于其它工業(yè)排放和汽車尾氣),發(fā)生吸附形成更大微粒,同時在陽光作用下大氣氧化性增強(qiáng),也加大二次顆粒物的顯著生成量,形成更嚴(yán)重的氣溶膠等污染物。這些污染物就像藥引子一樣對大氣起著大范圍的發(fā)酵作用。這一連鎖反應(yīng),在靜穩(wěn)天氣情況下,導(dǎo)致空氣質(zhì)量急劇惡化,大氣能見度大幅度降低,PM2.5持續(xù)“爆表”,形成重度霧霾。
更有甚者,濕法脫硫之后的煙氣溫度在30-50℃左右。根據(jù)歐美經(jīng)驗(yàn),濕法脫硫通常需要加裝煙氣再熱器(業(yè)內(nèi)稱GGH),將煙氣溫度抬升到80℃以上排放。而在中國,排煙溫度和濕度沒有詳細(xì)規(guī)定,部分專家以節(jié)能和防止設(shè)備堵塞為由,建議取消煙氣再熱器。一大批新上的電廠不再要求安裝GGH,而已經(jīng)安裝的電廠則開始大規(guī)模拆除GGH。按照目前煙囪設(shè)計規(guī)范,由于污染霧濃度降低,溫度減低,脫硫后防腐濕煙囪通常只有原來干煙囪高度的一半。煙囪高度降低,濕度增大,煙氣在低空排放,更難以擴(kuò)散,時間一長,致使霧霾加劇。
這就是2012年后,在煤炭總量沒有明顯增加,汽車增量也逐步趨緩的情況下,霧霾突然大面積加劇的主要原因。因?yàn)?012年8月6日國發(fā)【2012】40號文件,環(huán)保部門明令要求2012年底全國同時投運(yùn)在線監(jiān)測電廠的煙氣脫硫脫硝,各電廠的脫硫裝置全面運(yùn)轉(zhuǎn),脫硝裝置加速安裝。
國際中國環(huán)境基金會的專家和資深工程師注意到這個現(xiàn)象,于2014年5月向全國政協(xié)提交一篇政策建議,題為“關(guān)于重度霧霾成因的新發(fā)現(xiàn)及推廣有效霧霾治理新技術(shù)的建議”(http://ifce.org/zh_cn/programs?id=83),但沒有得到重視。2015年12月,“中國大氣網(wǎng)”轉(zhuǎn)發(fā)某跨國電力環(huán)保企業(yè)工程師一篇《藍(lán)天白云能持續(xù)多久?一個環(huán)保工程師眼里的霧霾真相》引起廣泛關(guān)注。文中指出,燃煤火電廠是主要的污染源。大部分火電廠安裝了濕法脫硫設(shè)備,但將煙氣再熱器卸掉,導(dǎo)致排放的煙氣煙溫較低、濕度較大,致使煙氣不易擴(kuò)散,成為導(dǎo)致霧霾的主要原因。“環(huán)保部門一直在關(guān)注排放煙氣的多少,而忽視了煙氣的溫度與濕度才是問題所在”,但資深環(huán)保專家出面否定。
然而最近的一些研究卻從不同角度證實(shí)了這個現(xiàn)象。
清華大學(xué)賀克斌院士和德國馬克斯·普朗克化學(xué)研究所的程雅芳教授等人在最近一期美國《科學(xué)進(jìn)展》雜志上報告說,隨著PM2.5污染程度上升,硫酸鹽是PM2.5中相對比重上升最快的成分。他們發(fā)現(xiàn),在北京及華北地區(qū)霧霾期間,硫酸鹽主要是由二氧化硫和二氧化氮溶于空氣中的“顆粒物結(jié)合水”,在中國北方地區(qū)特有的偏中性環(huán)境下迅速反應(yīng)生成。此外,北京及華北地區(qū)大量存在的氨、礦物粉塵等堿性物質(zhì)使得當(dāng)?shù)仡w粒物結(jié)合水的pH值遠(yuǎn)高于美國等地,呈現(xiàn)出特有的偏中性環(huán)境,而二氧化氮氧化機(jī)制的反應(yīng)速率會隨pH值上升而大幅提高。這一分析將霧霾源直接指向了電廠的煙囪,因?yàn)榻?jīng)過脫硫脫硝的煙氣同時滿足了三個條件:顆粒物結(jié)合水、氨(脫硝逃逸)和礦物粉塵(細(xì)煤灰和殘留石灰)。電廠的煙囪直接排出大量一次污染物硫酸鹽,然后濕氣在靜穩(wěn)空氣中擴(kuò)散,吸收從工廠和汽車排放的更多污染物,經(jīng)過二次污染,使硫酸鹽不斷增加。
上海交通大學(xué)的繆正清教授最近三年發(fā)表了四篇論文,認(rèn)為脫硫脫硝導(dǎo)致霧霾加劇證據(jù)確鑿??娊淌谥赋觯M管95%的二氧化硫和氮氧化物被脫硫脫硝工藝轉(zhuǎn)化成硫酸鹽和硝酸鹽,但在高效轉(zhuǎn)化過程中并沒有實(shí)現(xiàn)高效收集。因此,脫硫脫硝工藝通過水霧這個媒介,增加了排向大氣的硫酸鹽和硝酸鹽,這些顆粒不僅粒徑細(xì),而且數(shù)量巨大。他估算出45天干燥時段,據(jù)最保守的估計,電廠排放到大氣的煙塵和硫酸鹽達(dá)到134ug/m3。而以前沒有經(jīng)過脫硫脫硝的干煙氣,污染物難以持久停留在空氣中,對霧霾的貢獻(xiàn)估算為8ug/m3。
散煤燃燒治理不力
燃煤散燒排放是造成北方重污染天氣的另一重要原因。大量燃煤分散在中小鍋爐及農(nóng)村取暖鍋爐,然而這些燃煤鍋爐幾乎沒有采取任何污染控制措施。據(jù)環(huán)保部門調(diào)查顯示,作為大氣污染重災(zāi)區(qū)的京津冀地區(qū),每年的散燒燃煤量占煤炭使用總量的10%,但對污染物排放量的貢獻(xiàn)卻達(dá)到了50%(中國環(huán)境報,2016.12.20)。
目前對于燃煤散燒的控制,基本上是“八仙過海,各顯神通”:中小鍋爐以“煤改氣”、“煤改電”,使用潔凈型煤或直接淘汰等方式。農(nóng)村在推廣使用無煙煤、潔凈型煤、生物質(zhì)成型燃料等清潔能源,部分地區(qū)也有“煤改氣”、“煤改電”的計劃。根據(jù)各地的經(jīng)濟(jì)情況,潔凈型煤的補(bǔ)貼在200-600元之間,“煤改氣”、“煤改電”的補(bǔ)貼在1000-3000元之間。
農(nóng)村散煤治理的管理涉及政府十多個部門,職責(zé)不清,技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系不健全,一些地區(qū)政府補(bǔ)貼不到位是散煤治理困境的主要原因。2014年和2015年,整個河北省只完成了推廣清潔型煤計劃的25.8%和29.5%。治霾壓力最大的省都只是這樣,其它省份的情況可想而知。
農(nóng)村散煤治理的思路首先要十分清晰,大范圍的“煤改氣”、“煤改電”時機(jī)還不成熟,特別是目前電力還是以煤電為主的前提下,農(nóng)村住戶的“煤改電”只是把污染轉(zhuǎn)移到電廠,另外農(nóng)村電網(wǎng)短時期內(nèi)也難以全面升級,所以主攻方向還是推廣無煙煤、潔凈型煤、生物質(zhì)成型燃料等。第二是要全國協(xié)調(diào)聯(lián)動,因?yàn)榭諝馐橇鲃拥模饩?、津、冀控制住不管用。有幾個具體措施可以采納:
1)成立全國和各省市的散煤治理領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu),指導(dǎo)和協(xié)調(diào)各相關(guān)部門;
2)政府統(tǒng)一安置型煤或環(huán)保爐具,并協(xié)調(diào)潔凈型煤配送;
3)政府補(bǔ)貼農(nóng)村居民,使燒潔凈煤的價格和散煤的相當(dāng);欠發(fā)達(dá)地區(qū)要加大中央財政補(bǔ)貼;
4)立法/頒布條例禁止散煤燃燒,違者重罰。
建議
綜上所述,建議環(huán)保部排除干擾,直面問題:
1)暫緩“煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)”,即“超凈排放”計劃的實(shí)施;集中力量解決目前脫硫脫硝導(dǎo)致霧霾加劇的問題,避免環(huán)保越發(fā)力,霧霾越嚴(yán)重的尷尬;
2)同時加大散煤治理力度;
3)配合持續(xù)的機(jī)動車減排,特別是重型柴油車的減排,重度霧霾才可望在短時期內(nèi)消除
以下當(dāng)做角腳:
何平,美國威斯康星大學(xué)土木環(huán)境工程系博士,國際中國環(huán)境基金會(IFCE)總裁,全國政協(xié)海外特邀代表,世界資源研究所理事,長期從事中美環(huán)境技術(shù)交流和政策對話。
責(zé)任編輯: 張磊