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雾霾为何又来了?这些成因新说法了解一下

气象监测部门已能够准确地预测雾霾到来的时间和具体影响的范围,但具体成因,仍是众说纷纭。

图片来源:视觉中国

记者 | 彭强

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临近清明小长假,雾霾天气又悄然来临。

据《北京青年报》报道,从北京环保监测中心获悉,根据北京及周边真彩色遥感图显示,4月4日上午,在偏南风作用下,京津冀平原区出现污染带。 截至中午12时,丰台、门头沟等区已达空气重度污染,东城、西城、朝阳、石景山、大兴、通州等区为中度污染。

在《打赢蓝天保卫战三年行动计划》等环保政策的实施下,京津冀地区空气质量有了改善。根据北京市生态环境局的数据,2018年,北京市PM2.5年平均浓度为51微克/立方米,较上年同比下降12.1%。重度污染天数15天,比上年减少9天。

但雾霾天气仍时不时出现。

雾霾,是雾和霾的组合词,其主要由二氧化硫、氮氧化物及可吸入颗粒物组成,前两者为气态污染物,最后一项是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。

2013年,“雾霾”成为年度关键词。2014年1月4日,国家减灾办、民政部首次将危害健康的雾霾天气纳入2013年自然灾情进行通报。自此,中国开始了漫长的治理雾霾之路。

目前,气象监测部门已能够准确地预测雾霾到来的时间和具体影响的范围,但雾霾的具体成因,仍是众说纷纭。且随着治霾的推进,成因不断出现新说法。

争议“湿法脱硫”

近几年,各地环保要求愈加严苛,煤电、钢铁、水泥和焦炭等产业也都采取了大规模的尾气排放治理与不同程度的减产措施,为什么雾霾还频繁来临?

有学者指出,“湿法脱硫”才是工业造成雾霾的主因。

国际中国环境基金会会长何平撰文表示,湿法脱硫产生的白色烟气,其中含有大量超细颗粒污染物,这部分污染物未能被及时监测出来,排放到大气当中并发生二次反应,生成气溶胶等有机物加剧了环境的污染。

湿法脱硫是一种采用液体或是浆液作为吸收剂,来脱除工业尾气中二氧化硫的技术,目前被广泛地应用于工业尾气处理当中。

“湿法脱硫”一直以来就是争议的焦点。图片来源:视觉中国

何平认为,2012年,国内大部分脱硫系统的烟气再热系统(GGH)被拆除,新装上的脱硫系统又未能安装先进的湿式电除尘系统,最终导致了2013-2014年雾霾天气的大规模爆发。

对于这一说法,中德可再生能源合作中心主任陶光远表示赞同。陶光远认为,湿法脱硫后生成的白色烟气,才是雾霾治理的关键。

“目前,行业普遍采用在线检测的方式,”陶光远对界面新闻记者表示,“如果采用更加准确的实验室离线检测,会发现白色烟气中有着大量的超标污染物。”

但安徽皖能股份有限公司副总经理俞民否认了这种说法,“目前,国内大部分燃煤电厂排放的烟气都经过了深度的脱尘脱硫与脱硝,排放标准高于欧洲与美国的标准。”

俞民对界面新闻记者表示,湿法脱硫经过多年的发展,工艺已经非常先进,并为世界上绝大多数的大型燃煤电厂采用,不存在排放大量颗粒物与盐类的情况。

针对离线检测与在线检测的区别,能源基金会环境管理项目主任刘欣表示,由于实时性与便捷性,行业内对排放量较大的固定源采用在线监测的方式,同时结合不定期手工监督性监测(离线检测)进行抽查抽测,确保在线监测科学准确,因此这两种检查方式并不矛盾。

“关于湿法脱硫会造成雾霾增加的观点并不正确,目前,电力和大型锅炉普遍采用的湿法脱硫是石灰石膏法,十分成熟,产物硫酸钙不溶于水,不存在逃逸问题。”刘欣称,但不排除小部分企业将氨法脱硫用在小锅炉上,因管理不佳而造成的少量硫酸铵或硫酸氢铵等不稳定的颗粒污染物逃逸,但这不能说明湿法脱硫存在污染问题。

GGH是烟气换热器(Gas Gas Heater)的简称,是脱硫系统中的主要装置之一,它的作用是利用原烟气将脱硫后的净烟气进行加热,提高烟气从烟囱排放时的抬升高度,减轻对进烟道和烟囱的腐蚀,提高污染物的扩散度。

“GGH的取消本身对工业尾气没有影响。”俞民认为,GGH的作用是将排出的白烟气加热至透明,原本的水蒸气在高温条件下变为无色,起到了视觉上更为清洁的效果,但实际上并不能改变烟气中的任何组分。

氨逃逸是主因之一?

陶光远曾撰文提到,天然气燃烧后的氨逃逸可能是造成PM2.5超标的重要原因之一。

他认为,北京大量的燃气轮机与烟气余热锅炉,在进行喷氨水脱除氮氧化物过程中,会造成氨逃逸,逃逸的氨与二氧化氮、二氧化硫(天然气中少量残存的二氧化硫)在燃烧烟气的水雾中直接生成颗粒物——硫酸铵和硝酸铵/亚硝酸铵。

“取暖季,北京每天最多可烧掉5000万立方米左右的天然气,”陶光远在文中提到,“燃气轮机的燃烧温度高达1500℃左右,而氮氧化物产生的量与温度成正比,因此燃气轮机的尾气中含有大量的氮氧化物,这部分氮氧化物通过喷氨水的方式来去除。”

氨水喷少了氮氧化物含量降不下来,喷多了又会造成氨逃逸。氨逃逸量与氮氧化物的排放量成反比,要想降低氮氧化物,氨逃逸量就会升高。

陶光远认为,另外一个氨逃逸来源为燃煤电厂。

目前,中国燃煤电厂实行超低排放标准,其中,氮氧化物指标需降到50毫克/立方米。

陶光远称,氮氧化物排放想要达到如此低的标准,按照目前的脱硝方式,需喷入大量的氨水,加上电厂运行不稳定,这会造成了大量氨逃逸。氨逃逸到脱硫塔内,就会和二氧化硫合成硫酸铵。

陶光远曾以2018年11月14日北京地区的空气污染举例,PM2.5中的主要成分是硫酸盐和硝酸盐,其中更主要的是硫酸铵和硝酸铵,生成的盐类物质中,最主要的碱性物质是铵离子(由氨转化而来)。

由此推论,如果11月14日的大气中PM2.5的主要成分是铵盐的话,氨逃逸可能是空气污染的主犯之一。

但对于上述说法,有燃气电厂和燃煤电厂人士表示并不认可。他们对界面新闻记者称,即使电厂有氨逃逸,那也是少量的,不可能造成很大的影响。

源于“水气循环系统失能”?

金辉是国家一级作家,也是一位环境爱好者,连续十几年观察北京空气数据,他更关注雾霾与大气水文之间的联系。

“水气循环系统失能,是近年来严重雾霾频发的内在主因。”金辉向界面新闻记者表示,环境承载力不是固定不变的,华北地区长期超采地下水,加之环境污染与生态环境破坏叠加,直接影响到了环境承载力。

金辉表示,从上个世纪末到现在,北京地区各项污染物的排放事实上是在不断减少,所以仅靠污染物排放和气象条件这两项大气污染的已知因素,并不能解释近年来雾霾情况的变化。

金辉以保定与北京两地举例,今年初,保定经历了比较严重的雾霾天气,但同时期、在同一个区域范围内的北京却保持着较好的空气质量。

“从扩散条件上来讲,保定只有一面靠山,而北京三面环山扩散更为不利。”金辉认为,近年来北京整体大气循环与生态环境的改善,进而获得了较强的空气自我净化能力提高环境承载力,是消除雾霾的重要原因。

在相同地域范围内,保定的空气污染却比北京严重。图片来源:金辉

“大气自我净化能力的恢复,也是雾霾治理过程中很关键的一环。”金辉称,“北京市地下水位的回升就是环境修复的一个重要表现。”

根据北京市水务局检测数据,北京市去年地下水埋深为23.03米,较去年回升了1.94米,相当于地下水储量增加了9.9亿立方米。北京市地下水位已经连续三年回升,去年则是回升速度最快的一年。

“排放量超过环境承载力”的官方说法

中国工程院院士、国家大气污染防治攻关联合研究中心副主任张远航,在一篇名为《专家解读:目前已基本弄清京津冀及周边地区大气重污染的成因》的文章中,详细介绍了专家团队的研究成果:远超环境承载力的污染排放强度,是京津冀及周边地区大气重污染形成的主因。

张远航表示,京津冀地区硝酸盐污染严重,偏重的产业结构、以煤为主的能源结构和以公路为主的交通结构,加上不利气象条件造成的污染物快速积累、区域传输和二次转化综合作用,是导致京津冀及周边地区的大气重污染的重要原因。

河北省环境科学会前副会长孟宪忠也认为,近20年,国内工业产能经历了大规模的扩张,即便经历了排污治理后,污染物排放的绝对量仍然超过了环境承载力。

研究结果表明,京津冀地区单位国土面积煤炭消费量是全国平均水平的四倍,钢铁、焦炭、玻璃、原料药等产量均占全国总量的四成以上,大宗物料的运输超过八成仍由柴油货车运输。

“这个区域国土面积占全国的7.2%,生产了43%的粗钢,49%的焦炭,60%的原料药,32%的平板玻璃;84%运输量通过公路运输,柴油货车量大面广;用地结构方面,仅河北就有近2000个露天矿山,建筑施工各个城市少则几百个,多则几千个。”生态环境部大气环境司司长刘炳江曾表示。

在这个产业结构下,京津冀区域每平方公里大气污染物排放量也是全国平均值的四倍左右,远超环境容量。“这就是为什么一旦气象条件不利,就会发生重污染天气。”刘炳江称。

张远航称,从空间分布上来看,区域内污染排放总量大的城市为唐山、天津、石家庄、邯郸和淄博,排放强度大的城市为唐山、淄博、濮阳、安阳和滨州。目前,钢铁及焦化行业主要分布在唐山和晋冀鲁豫交界地区,玻璃行业则集中在邢台、淄博等地,石化化工主要集中在淄博、天津、沧州和石家庄等地。

孟宪忠对界面新闻记者表示,雾霾的治理是一个长期的艰巨的过程,要避免采取一刀切式的“休克疗法”。保证民生与社会稳定的同时,不断提高环保标准,尽量让污染少的项目上马。

经过环保治理之后,污染物排放的绝对量仍超过环境承载力。图片来源:视觉中国

“环境治理不是一个绝对污染脱除的过程。”孟宪忠对界面新闻记者表示,过分地追求排放的绝对净化,也会对环境造成危害。经历了污染物的深度脱除后,再进行更彻底的污染物脱除,势必要消耗更多的能源和物料,而这部分消耗又会在其他地方造成环境污染。

从国际经验看,空气污染的治理是逐步减煤的过程,英美等国都通过燃煤的替代改善了空气质量。

为了减少燃煤造成的污染,北京市的用煤量从2005年的3000多万吨减少到了目前的400万吨。

刘欣认为,在现阶段,在空气污染严重地区,应大力实施煤改气、煤改电工程,淘汰燃煤和小锅炉,对保留的燃煤电厂实施超低排放改造等。

从工业结构调整上看,刘欣表示,要认真思考区域内的相关产业,可以通过产业升级或国外进口等方式降低本地钢铁等重工业的生产强度,“同时对保留的企业加严环保排放标准,尽快实施特别排放限制,减少污染排放。”

由于京津冀及周边地区开展散煤“双代”、燃煤锅炉和“散乱污”企业综合治理,硫酸盐的浓度和占比已大幅降低,但氮氧化物的控制与治理变得紧迫。

张远航表示,目前,京津冀地区硝酸盐的绝对浓度与占比都大幅度超过硫酸盐,成为PM2.5中最主要的二次无机组分,其浓度的快速上升已经成为PM2.5爆发式增长的主要原因。

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