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河北霾从何来

2017年01月11日 10:32 来源于 财新网
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有一点是肯定的,现在大气中浓度如此之高的PM2.5这样的微小颗粒物,绝大部分是由于化石能源的燃烧产生的
陶光远
陶光远,财新网“未来能源”专栏作家。1979年本科毕业于陕西机械学院(现西安理工大学)自动控制专业,1983年获清华大学系统工程专业硕士学位。后在中国科学院应用数学研究所工作,并在国家经委(现国家发改委)综合运输研究所兼职。1988年赴德国,在柏林工大进修学习,曾任在纽伦堡的德中经贸合作中心副总经理。2009年获“欧洲能源管理师”证书,并受“欧洲能源管理师”全球培训联盟委托担任中国培训项目负责人。2011年10月起,在德国能源署(dena)与中国可再生能源学会合作成立的中德可再生能源合作中心担任执行主任职务。

  【财新网】(专栏作家 陶光远)序言

  从2015年开始,就河北省提高能效和大气污染治理,中德开展了一项合作研究。我有幸作为这个项目中德双方专家团队的协调人,从始至终参与了这项工作。本来,我不想现在就公开前一段工作中的所见所闻,而是希望通过即将开始的示范工程向社会提供具体的治霾实践和经验。但是,从2016年底至2017年初京津冀接二连三的几场大霾,严重地影响了所有人当地人的健康,产生了巨大的社会影响,使得人们对大气污染的来源、治理方法、治理速度……、……等等,产生了一系列的疑问,一时之间众说纷纭,甚至出现了很多离奇的说法。因此,我觉得有必要把我们工作中得到的一些信息和结论与公众一起分享,以利于公众了解大气污染的问题,也以利于公众理解和支持现在正在开展的治霾工程。

  霾从何来?

  霾从何来?毫无疑问,这是治霾工程的基础。

  在调研工作开始之前,我对大气污染源的来源是有一些预判的。但在调研中发现的事实,却与我原来的预判有很大的出入。

  我们的调查方法比较简单,就是分析谁燃烧了化石能源?是如何燃烧的?燃烧后的烟气是否处理了?烟气是如何处理的?处理后的烟气中各种污染物的排放如何?因为有一点是肯定的,现在大气中浓度如此之高的PM2.5这样的微小颗粒物,绝大部分是由于化石能源的燃烧产生的。

  河北省现在每年烧3亿多吨煤炭,烧几千万吨汽油和柴油。下面我们就分析一下这些燃煤和燃油的大户和其污染排放(受文章篇幅所限,仅以颗粒物为例),自然,它们也是污染排放的大户。

  众所周知,中国(除了河北)的钢铁产量位居世界第一,而河北省的钢产量位居第二。2016年,河北省生产了2亿多吨钢,和2亿吨左右的生铁。河北省约1亿吨左右的煤,用于钢铁厂和炼焦厂。这就占了河北省燃煤消耗的1/3左右,毫无疑问,钢铁和炼焦产业是煤耗的第一大户。而钢铁厂烧结机的烟气排放,炼焦厂的熄焦工艺、炼焦炉炭化室的焦油烟气泄漏、炼焦烟气的排放,是这个领域最大的大气污染源。不过,河北省钢铁和炼焦产业近年来环保改造的力度很大,颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物排放下降的速度很快。但尽管如此,由于产量特别巨大,因此钢铁和炼焦两个产业仍然毫无疑问地是河北省最大的工业大气污染源。

  需要说明的是,40年前——,即“文革”结束的1976年,中国全国的钢产量仅为2000多万吨,河北省的钢产量为200万吨左右。40年的时间里,河北省的钢产量增加了100倍左右!这当然是一个了不起的建设成就,是今天中国现代化的重要标志之一。但另一方面,钢铁厂也成为一个重要的大气污染源。试想,即便在40年间,河北省生产单位钢铁和焦炭的污染物排放量减少90%,则由于产量增加了100倍,那么污染物排放总量也会上升10倍左右。因此,对于河北省来说,钢铁和炼焦产业的污染物减排,也就成为一件特别艰巨的工程。

  其次是工业和供暖的燃煤锅炉,每年要烧几千万吨煤。这个领域的环保改造已经进行了3年多,现在大部分锅炉的烟气排放都经过了污染物减排处理,说通俗一点儿,就是给烟囱“戴了口罩”,因而污染物排放下降的速度也很快,不过各个锅炉的技术改造水平差异很大,因此各个锅炉之间污染物的排放量差异较大。在这个领域,还有很大的减排潜力。一些中小企业的小锅炉,污染物排放量很大。但是,这些小锅炉的数量特别大,因此环保管理工作特别困难。

  河北省燃煤电厂每年的煤耗还略多于工业和供暖燃煤锅炉的煤耗,不过燃煤电厂的锅炉烟气处理最近几年来有了很大的改进。因此,总的污染物排放量反而低于工业和供暖燃煤锅炉的排放。中央政府已经决定燃煤发电厂还要进行超净排放改造。在超净排放改造完成后,河北省燃煤发电厂的污染物排放在全省大气污染物排放总量所占的比例,就微乎其微了。

  河北省水泥厂的燃煤烟气排放也是一个污染物排放大户。我对这个领域的情况不太了解,只是知道很多水泥厂都进行了烟气处理的改造,污染物的排放总量估计不会超过工业和采暖燃煤锅炉。

  接下来就是机动车了。当然机动车不是烧煤炭,而是汽柴油。河北省的机动车每年烧几千万吨汽柴油。我们注意到,原西德的霾是在20世纪90年代初基本得到治理的,那时德国的小汽车采用的还是欧2标准,德国单位国土面积上的小汽车密度比今天的河北要密集。而京津冀地区绝大多数小汽车已经采用欧3、欧4和欧5的标准了,其尾气污染物的排放应该比90年代初德国小汽车的尾气污染物排放低得多。

  北京、上海等大城市使用的汽油,硫含量不到10ppm(ppm是英文百万分之一的缩写),达到了欧5的标准。燃油中硫含量过高会使三元催化剂中毒,而所谓的“三元催化”是降解尾气中的一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)和有机挥发物(VOC)的,现在生产的小汽车都带有尾气三元催化器。因此,降低燃油中的硫含量是机动车尾气治理的前提。不过,中国小汽车的三元催化器是否更换的得及时,实际的尾气排放中各种污染物是否在标准的上限之下,很多专家对此是心存疑虑的。

  在机动车污染方面,大的问题还是出在柴油机动车,特别是柴油大货车上。中国的柴油,过去硫含量是很高的,为800~2000ppm,是小汽车用汽油的80~200倍;加上柴油大货车的单位里程油耗是小汽车的好几倍,因此,其尾气中的二氧化硫排放量自然就是小汽车的几百倍了。硫含量在3000pp过去,只有一些大城市的公交车公司,能够到硫含量上限为300ppm的所谓“清洁柴油”。硫含量高的原因本文就不去细究了,得罪不起的人最好不要得罪。自2013年中国政府决定大规模治理大气污染以来,中国的炼油产业大规模地建设加氢裂解装置,降低柴油中的硫含量。柴油的平均硫含量在不断地下降,不过现在平均下降到什么水平,从公开媒体上,鲜见得到。如前所述,硫含量高,会让三元催化剂中毒,于是柴油大卡车的一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)和有机挥发物(VOC),比小汽车高得多,高多少,不知道。柴油车的尾气颗粒物浓度也比汽油车高得多。我最近将定购一套专业的烟气污染物测量仪。到手后,我将测一下汽柴油车尾气污染物排放的差别。

  最后一个大的污染源是农村、城中村和城乡结合部的家庭小燃煤炉/锅炉的采暖——即所谓的“散煤燃烧采暖”。之前我万万没想到,尽管这个污染源的煤耗只有全省煤耗的1/10左右,却居然是河北最大的大气环境污染源,而且污染物排放量巨大:一次烟气颗粒物排放量达到几十万吨/年,二氧化硫接近100万吨/年。为何如此?我将在《河北治霾随记》的下一篇“散煤燃烧如何成为雾霾元凶”中,娓娓道来。

  以上几个大的污染源,估计占到了河北省煤耗的大约70%左右,大气污染物的排放量估计占到80%左右。虽然其他还有一些小的污染源,如玻璃、陶瓷、烧砖、农作物秸秆等,限于篇幅,本文就不讨论了。

  刮风带来的自然界中的风沙,虽然对环境有影响,但颗粒物的尺寸较大,其中鲜有危害性很大的PM2.5,二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等污染物。而工地和交通运输的扬尘污染,仅仅对局部地区的污染影响较大。

  总的来说,京津冀地区的大气污染,主要还是化石能源燃烧惹的祸。

  作者为中德可再生能源合作中心执行主任(中国可再生能源学会与德国能源署合办)

责任编辑:张帆 | 版面编辑:张柘
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