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秋收季节又到 秸秆焚烧污染如何防治

2017年09月26日 14:50 来源于 财新网
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秸秆被焚烧的主要原因不是找不到应用的出路,而是秸秆不能被及时地收集、压缩、打捆,因而占用较大的土地面积,在下一季种植期比较紧张的情况下,农民被迫将其焚烧
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)中秋节就要到了。中秋节是农民收获的节日,也是焚烧秸秆的标志日期。

  10月份,秋高气爽,污染物扩散条件比较好,又没有到采暖季,为何会出现不少重度污染天气?原因很简单,烧秸秆。不是说“由于采取坚决的措施,严防死守,秸秆焚烧已经得到了治理,几乎没有烧秸秆的现象了”吗?是否禁绝了烧秸秆的现象,不仅天知道,PM2.5的监测仪也检测得到!而绝大多数人虽然看不到烧秸秆的场景,却呼吸到了秸秆燃烧产生的PM2.5。

  农作物秸秆在农田里直接燃烧,是一个季节性很强的大气污染源。由于农作物秸秆在农田里燃烧的温度较低,因此释放出大量的颗粒物,在农田里每燃烧1吨农作物秸秆,会释放出几百克至几公斤甚至超过10公斤的颗粒物。全国每年产出农作物秸秆几亿吨,如果有50%的秸秆在农田里焚烧,就会产生超过几十万吨的颗粒物。由于燃烧时间主要集中在夏收和秋收后总共只有几周的较短时间里,因此如果气象条件不好,秸秆燃烧产生的烟气温度低,烟气中的颗粒物较多,就会造成短时间内严重的空气污染。

  其实,以前农民是舍不得烧秸秆的。因为过去农民的收入低,买不起煤,秸秆是农村主要的燃料,烧饭烧炕都离不开它。我哥哥上山下乡时,我常去帮他做饭,都是用秸秆当燃料。一手拉风箱,一手送秸秆;麦草易燃,玉米芯耐烧,现在仍然清晰记得。

  现在农村富裕了,大多数农民觉得烧秸秆太麻烦,于是做饭用燃气,采暖用煤炭。秸秆就是多余的了。

  秸秆不能用作农民的生活燃料,就得寻找其它的出路,否则就得烧。

  为了治理秸秆焚烧造成的大气污染,各地没有少想办法,动员的人力更是巨大。每到焚烧秸秆的季节,各级官员下到基层监督,严防死守。政府甚至出动卫星和无人机,在太空和天空中进行监测。

  尽管如此,秸秆焚烧还是禁绝不了。不让在田头烧,就在自家院子里烧。白天不让明火烧,那就晚上闷着烧——除非用红外监测仪,否则看不见。需要说明的是,闷着烧秸秆,产生的污染量远比明火烧大得多,因为低温燃烧产生大量没有被烧掉的焦油烟气。而且因为闷着烧,烟气的温度较低,因此污染物扩散很差。对于这一点,我的体会很深。记得当兵的时候,在初春的一个深夜,部队突然紧急集合,一打听,去田头烧秸秆。因为天气预报马上有降温,会冻伤甚至冻死附近农民种植的蔬菜,因此,要在田头烧秸秆,提高地面的空气温度。为了让热空气不能迅速上升,保持在贴近地面的低空,保护蔬菜不受冻,因此要闷着烧秸秆,不能明火烧,结果整个菜地烟雾缭绕,贴着地面难于散去,熏得人满眼是泪,满身烟味。

  秸秆干嘛非烧不可,原因为何?不能利用吗?

  在我们的工作中了解到,农作物秸秆已经有多种有效的处理方法,我们按处理方法的经济和社会效益,分为以下几项:

  1) 用农作物秸秆制备饲料:农作物秸秆用作饲料的原料是农作物秸秆利用价值最高的方法:先用作牲畜饲料,牲畜食用消化后排出粪便,粪便可用于制备沼气,剩余的沼渣可以用作农作物的肥料,一物三用,从生态和经济价值的角度看,这是最优的方法。现在在各地已经有大量的农作物秸秆作为饲料使用。用农作物秸秆可以制作饲料颗粒。饲料颗粒易搬运、存储和运输,物流成本低,是经济价值和环境价值最高的农作物秸秆利用方法。

  2) 农作物秸秆发酵制备沼气:这种方法在上个世纪90年代即在德国发明,并且得到广泛应用。采用这种方法,既可以得到价值较高的气体能源——可以用作机动车燃料和分布式热电联供站的燃料,发酵后剩余的沼渣又可以用作肥料。这种方法的困难是,农作物秸秆沤肥需要的时间远长于禽畜和人粪便,因此占用发酵装置的时间较长,成本较高,这需要通过示范工程和应用规模的不断扩大,才能将其成本降低。

  3) 农作物秸秆直接在农田里沤肥:这种方法在德国普遍采用,但这种方法只能得到肥料,不能得到能源,同时这种方法还会产生沼气,排到大气中成为温室气体。所以,这种方法现在越来越多地被沼气发酵技术替代。

  4) 农作物秸秆打捆后直接作为燃料使用:农作物秸秆打捆后可直接燃烧。发达国家现在已经开发了农作物秸秆打捆直接气化燃烧的方法,而且锅炉的功率可以做到很小,只有几十千瓦(kW)。这样可大大缩短秸秆的运输距离,就大大降低了秸秆的物流费用。国内也有农作物秸秆打捆后直接在锅炉燃烧的技术,只不过这些锅炉的功率较大,一般为几个兆瓦(MW)。农作物秸秆长途运输成本较高,不适合作为大型电厂的主要燃料。

  5) 将农作物秸秆制成生物质颗粒作为燃料使用。与农作物秸秆饲料颗粒相同,用作燃料的生物质颗粒易搬运、存储和运输,物流成本低,使用起来很方便。只是农作物秸秆制成燃料,使得其不能作为饲料和肥料使用,利用价值不如农作物秸秆饲料颗粒。

  6) 用农作物秸秆生产板材。

  7) 农作物秸秆粉碎还田,作为肥料。

  在调查中我们发现,秸秆被焚烧的主要原因不是找不到应用的出路,而是秸秆不能被及时地收集、压缩、打捆,因而占用较大的土地面积。因为所有的秸秆应用都需要相当长的处理时间,否则就需要购置大量的设备,经济性也就丧失了。如果秸秆不能被及时从田里清理掉,在下一季种植期比较紧张的情况下,农民就被迫将其焚烧。

  上述的各种处理技术,是常年的处理技术,从经济角度出发,不可能将处理的能力做得非常大,短时间就能处理如此多的秸秆。因此需要将秸秆进行收集、压缩、打捆,在雨水较多的季节,还需要用塑料薄膜包裹。秸秆压缩、打捆后,占用的土地面积不到其种植所需土地的1%,可以堆积在地头存储,在宽松的时间里将其运输并处理。

  对于农民来说,不打包的秸秆是负担,打了包的秸秆就是财富。但一家一户的农民,自己买秸秆打包机在经济上是非常不合理的。秸秆打包应该是一项社会化的服务,就像现在的农作物联合收割机。

  因此,我的建议:政府积极组织指导和支持农民做好收集、压缩、打捆工作。对秸秆的收集、压缩、处理,可以考虑像现有的农作物联合收割机使用办法一样进行鼓励和补助。其作业时与收割机配合进行跨区作业。农作物收割后,秸秆收集打捆机也就紧随其进行作业。这需要农业部门的密切配合。中国现在可以自行制造大型和小型秸秆收集打捆机。当然,发达国家的大型秸秆收集打捆机技术更先进,如果需要的话,可以从国外引进先进的技术,在中国制造。

  不过,远水解不了近渴。今年大量购买秸秆打捆机,肯定来不及了。那怎么办?

  十九大召开那天,公历是10月18日,农历是八月二十九,月亮就露一小小的脸边。真要有人在夜间闷着烧秸秆,没有红外摄像机,还真看不见。况且,秸秆不处理,影响农民的秋播,是更大的事。

  我曾经问一个岳父母在农村的朋友:“你岳父母家里的玉米秸秆是怎么处理的?”“烧!”“不是有村镇干部监督不让烧吗?”“晚上闷着烧,村镇干部出来也看不见。”

  如前所述,闷着烧秸秆,产生的大气污染物远比明火焚烧大得多——低温燃烧产生大量没有被烧掉的焦油烟气,估计颗粒物的产生量比明火烧高一个数量级都不止,每立方米燃烧烟气中的颗粒物会达到1000毫克以上;而明火旺烧,每立方米燃烧烟气中的颗粒物只有100毫克左右;

  秸秆如何烧,对大气产生的污染才比较小呢?

  空气污染需要两个条件:一是不利于污染物扩散的气象条件,二是污染源。于是,秸秆要如此烧:

  一是要选择合适的气象条件和时间。在天气比较晴朗、空气质量为优或良的天气,下午15点左右,最适合烧秸秆。此时经过阳光辐照,地面的温度最高,垂直向的空气流动最快,这时明火焚烧秸秆,污染物的扩散条件最好。

  二是要明火烧,要把秸秆搭好,秸秆之间的空隙尽可能大,保持良好的空气流动性。把火烧得越旺越好。火烧得越旺,燃烧温度越高,焦油燃烧得越完全,产生的颗粒物就越少。把火烧得越旺,烟气的温度就越高;烟气温度高,烟气上升的高度就高,污染物扩散得就快,会减轻地面的大气污染。

  两害相权取其轻,这个道理不难理解。

  今年秋收之后,各地的秸秆焚烧会不会对大气质量产生严重的负面影响,不用去检查,届时空气质量监测站的PM2.5监测仪会精准地告诉我们。

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

责任编辑:张帆 | 版面编辑:张翔宇
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