我国大气污染治理情况论文

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2013年雾霾爆发以来，各地采取积极措施治理大气污染，使大气环境有所改善。但大气污染仍然没有控制住，近几年秋冬季节，即使在大范围的停工限产的前提下，大面积雾霾现象在北方除北京以外的地区仍然频繁发生，给企业生产和人民健康带来严重影响。为了使未来的大气污染治理更加有效，我们分析了这几年大气污染治理的得失，并提出改进建议。1.问题2013年重霾爆发以来，政府从中央到地方，采取各种措施“铁腕治霾”，包括实施世界上最严格的烟气超低排放标准，大范围的煤改气、煤改电，治理散、乱、污等。目前控制的三个常规大气污染物，颗粒物（尘PM），二氧化硫（SO2）的排放量同比2014年前的峰值下降 80%以上, 氮氧化物（NOx）的排放量也同比峰值下降了30%。从指标上看，常规污染物减排治理成果非常好，但实际的雾霾治理效果远远低于预期。到秋冬季，北方地区不得不靠大范围的停工、限产来维持一定的大气环境质量。即使如此，雾霾仍然频繁来袭。特别是2020年春节疫情期间，在国民经济几乎处于停顿状态的情况下，大范围、长时间的重霾仍然未能避免。污染物排放与不利大气扩散条件是雾霾发生的两个主要因素。北方秋冬季雾霾频发的原因不仅与常规污染物排放有关，更与非常规污染物排放有关，否则，常规污染物在峰值期间（2008-2011）更容易暴发雾霾。同时，不利大气扩散条件不仅由自然因素引起，也与人类活动有关，特别是工业水汽排放相关。经过反复的研究和分析，我们认为目前治理常规大气污染物 （二氧化硫和氮氧化物）减排技术缺陷和标准缺失，导致了大量非常规污染物的排放，而这些非常规污染物没有得到监管，是当前雾霾久治不愈的根本原因，大量工业水汽排放引发的不利大气扩散条件是重要原因。2.治理技术缺陷和标准缺失2.1氮氧化物NOx 减排的同时，产生了大量的氨排放目前减排氮氧化物（脱硝）主流技术 SCR 法用氨作为还原剂，为了达到远高于欧美标准的超低控制指标，企业过量喷氨现象十分普遍。这些过量的氨气形成铵盐等氨氮物, 通过粉煤灰、脱硫废水、雾滴等被携带排出烟道,最终形成氨气排至大气。专家估算，按 2017年电厂的氨使用量计算，这部分排放的氨气量约为137-218万吨。非电行业的脱硝设施不少设置于脱硫设施之后，过量的氨直接排入大气，比电厂的影响更严重。中国科学院大气物理研究所研究员王跃思团队通过观测发现，“华北是我国氨气最大的‘热点区’，浓度异常高，空间覆盖范围广” 。该团队前不久在《国家科学评论》 发表文章，直接建议 “将氨(包括氨气和铵盐)作为大气污染物列入控制性指标”。工业过程中的氨排放问题一直没有得到关注。根据前不久完成的国家大气污染防治攻关联合中心组织的“大气重污染成因与治理攻关项目(总理基金)”报告所述：“氨排放主要是畜牧业和农业”，这一结论远远脱离现实。国际、国内多重研究表明，在城市范围内，工业早已是主要氨排放源，特别是超低排放启动后，工业氨用量大幅增加，大气中的氨含量也随之升高。氨气是大气中唯一的高浓度碱性气体, 排放到大气中的氨与硝酸或硫酸等酸性气体发生反应, 形成硫酸盐、硝酸盐，氨盐等二次细颗粒物，是大气中气态污染物转变成颗粒态污染物的重要推手。另外氨（氨类物质）对雾霾的影响还表现在高湿环境下，溶解于液滴中的氨类物质和硝酸盐，作为营养物质导致一些微生物大量快速的繁殖，使得雾霾快速发展。我们在追求超低的氮氧化物排放的同时，忽视了目前技术的局限性，使得大量的氨排向空中，转而形成二次颗粒物和微生物的繁殖，抵消了其它颗粒物减排的效果。近年来，华北地区降雨已经从局部性酸雨转变为全面偏碱性，这从宏观上也证明，减排常规污染物的同时，导致了过量氨气的排放。在低温季节氨气铵盐湿沉降能力弱的情况下，过量氨气排放会导致大气中的细颗粒物较长时间存在，在较大范围扩散分布。2.2 二氧化硫（SO2）减排，湿法脱硫工艺与细颗粒物排放目前绝大部分电厂和工业企业使用湿法脱硫工艺进行二氧化硫（SO2）减排，尽管脱硫效果明显，但由于中间的烟气升温器 （GGH）被取消，使得烟气低温、低空、高湿排放，脱硫浆液中的细颗粒物通过饱和湿烟气夹带排入大气，可凝结颗粒物 CPM浓度偏高，且未控制。取消GGH的情况下，低温季节，饱和湿烟气条件下，排出的烟气形成浓重的烟羽，二氧化硫在烟羽内的液滴内形成亚硫酸，进一步形成硫酸的极好条件。这样的排放变化过程完全无法监控。根据包括北京，上海等17个达到超低排放标准机组的测试结果，CPM的平均值是 13.93毫克/立方米，超过了超低排放颗粒物标准10毫克/立方米。更为严重的是，CPM形成的颗粒物粒径小，粒数浓度非常高，每立方厘米粒数以千万计。同样质量浓度的CPM，其粒数远超过可过滤颗粒物，对大气的消光作用也远远大于可过滤颗粒物。这些CPM 在大气中作为凝结核，遇冷凝并，吸湿长大，并产生液相下的二次复合过程，雾霾暴发时，以PM2.5质量浓度形态显现。齐鲁工业大学研究员周勇通过多重证据研究，确认湿法脱硫后PM2.5粒数浓度暴增是2013-2014年京津冀及周边省份雾霾大爆发的主因。而湿法脱硫工艺取消GGH是最主要的引发PM2.5粒数浓度暴增的因素，同期大规模的脱硝加剧了这一趋势。这也说明了为什么在2011年以前，常规污染物二氧化硫、氮氧化物处于峰值时，没有形成严重的雾霾，而在治理措施加大后（在新的大气污染物排放标准、脱硝加价和严管政策刺激下，2012年开始进行大规模脱硝和脱硫设施建设或改造，2012年底开始没有GGH并和脱硝设施串联的湿法脱硫系统全面推开并实行严格的在线监测），雾霾反而显现了！这一现象不但发生在华北地区，甚至是全国性的。现在冬季，从南到北，主要工业城市上空大部分时间是灰朦朦的。由于可凝结颗粒物CPM没有包括在目前的颗粒物标准之中，因此没有得到监管。这一颗粒物指标上的漏洞，说明了为什么环保指标上的成果对不上实际的大气污染情况。因为指标只管住了可过滤的固体颗粒物，对雾霾影响更严重的CPM没有得到监管，超低排放评价显著低估了颗粒物的实际排放水平，所谓的超低排放，实际上是非关键致霾指标的超低，不可能实现对症下药来治理雾霾！ 2018年各地采取的俗称“除湿脱白”的烟羽中污染物治理措施，治理湿法脱硫后的白色烟羽，对控制 CPM 有一定效果，但由于各种原因，被主管部门叫停！这也就是为什么疫情期间，只有全面实现超低排放的电厂和有限的其它工业排放，雾霾依然席卷大半个中国。2.3工业水汽排放湿度是雾霾形成的一个关键因素，观察表明，重度雾霾都是伴随着高湿天气发生的。北方秋冬季形成明显雾霾前的敏感阶段及成霾过程中，煤炭/天然气燃烧、湿法脱硫、冷却塔等排放的水气，对当时大气湿度有20%左右的贡献，对雾霾的形成也有较大贡献。在工业集中的地区，水汽形成的水蒸汽气溶胶，使得局部的云层增厚，在城市上空形成一个“锅盖”，使污染物无法自由扩散，大气中包括CPM在内的各类细颗粒物，在这种人为排放水汽形成的高湿环境下，吸湿增长（研究表明，如果空气湿度达95%，在短时间内可凝结颗粒物粒径能增长6-16倍），与各种污染源排出的硫氧化物、氮氧化物、VOC等污染物化合，形成二次颗粒物，导致雾霾加重。城市周边大量工业水汽的排放，还会造成静稳，逆温的天气增加。水汽形成的水蒸汽气溶胶，使得局部的云层增厚，在城市上空形成一个“锅盖”，大气流动性减弱，形成静稳环境，使污染物无法自由扩散；由于湿态水溶性离子颗粒物的消光作用，大气边界层阻挡太阳光线照射至地面，地表温度低，形成逆温环境，同时这些工业水汽都带有热度，高于环境温度，在高空遇冷冷凝，释放出热量，使高空的气温升高，也有助于逆温天气的形成。静稳，逆温环境导致污染物在近地表大气边界层内累积，形成雾霾。工业水汽排放不但对大气扩散条件产生影响，同时，水汽中夹带大量细颗粒物。除了湿法脱硫后的白色烟羽含有巨量可凝结颗粒物和可溶性盐，目前为了节约用水，不少电厂冷却塔使用中水作为补充水，不断的循环，使水汽中的含盐量大幅上升。据估算，一个百万千瓦机组的冷却塔每小时可排 200-400公斤的溶解性颗粒物到空中，是同样机组烟气总颗粒物TPM排放浓度的4-8倍！3.雾霾形成与暴发过程分析尽管在多年的努力下，常规污染物二氧化硫 SO2，氮氧化物 NOx, 和颗粒物（尘PM）已经降到低位，但由于技术缺陷和标准缺失，所产生的非常规污染物（可凝结颗粒物CPM， 氨和工业水汽）没有得到治理和控制，以至北方地区秋冬季雾霾没有得到有效控制，其形成与爆发的过程如下：在低温静稳干燥气象条件下，粒数巨大没有得到管控的可凝结颗粒物 CPM 排放到大气中形成固态或液态的细颗粒物；湿法脱硫，冷却塔等工业水蒸气排放推高相对湿度，大气中的干态水溶性离子颗粒物吸湿长大；烟气中残留的氮氧化物、硫氧化物，VOCs和氨气等和吸湿长大后的干态水溶性离子颗粒物，水汽夹带的细颗粒物在大气中发生二次复合，形成硝酸盐，硫酸盐，有机盐和氨盐等二次颗粒物。由于湿态水溶性离子颗粒物的消光作用，大气边界层阻挡太阳光线照射至地面，地表温度低，形成逆温环境。这些盐粒在逆温，静稳大气的影响下，在较低的大气边界层内富集，形成雾霾。在高湿天气，这个过程显著加快和加强，湿态水溶性离子颗粒物粒径大幅增长，新排放的水蒸气和夹带的细颗粒物在更低的大气边界层内扩散，地表的空气密度升高，大气的垂直层结构相对稳定，空气的上下间流动显著减弱，静稳，逆温环境加强，同时，水溶性离子颗粒物中铵根，硝酸根等营养物，促使微生物快速繁殖，PM2.5质量浓度快速增长，雾霾爆发，并会维持一段时间，直至大气环境发生改变（如大风，下雨，冷空气入侵等）。4. 建议4.1 确定雾霾主因后进行针对性治理，避免秋冬季的“停工限产”措施为了维持北方地区的环境质量，从 2017年开始实施“大气污染应急管控防治措施”，即在污染天气各地要求企业 “停工限产”。这一措施虽然缓解和减轻了雾霾污染的影响，但给各地的经济带来严重的伤害，同时也掩盖了环保治理的问题和缺陷。从经济上考虑，治理目前的大气污染问题，对于一个省，只是一个百亿级的投入（如果通过节能措施减排, 投入的成本还可回收），但大面积的停工限产，经济损失是千亿级别，而且年复一年。根据前面的分析，重度雾霾不是一次排放造成，而是大气扩散条件变差后，二次颗粒物暴增所引起，“停工限产”的作用有限。因此，我们建议在“十四五”期间，取消“大气污染应急管控防治措施”，停止各种名目甚至加码的“停工限产”，保障国民经济，特别是北方地区的可持续发展。4.2 设立国务院雾霾治理办公室由于雾霾形成的复杂性和治理的长期性，光凭环保部门的力量是不够的，这几年各地政府都设立了“大气污染防治办公室”，协调环保，能源，交通，工业，科技，城市管理等部门的合作，建议国务院也设立“雾霾治理办公室”，从顶层开始，整合资源，全面协调大气污染治理的工作，而不是目前环保部门单打独斗，头痛医头，脚痛医脚，并且受制于一些利益集团和固有的思维模式，不能开展真正有效的治理。4.3 通过余热回收，治理湿法脱硫后排出的烟气湿法脱硫后排出的烟气不但含有水汽和细颗粒物，还有余热。为贯彻落实《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》,发改委 2015年就发布《余热暖民工程实施方案》鼓励回收烟气余热，并在 150 个区县开展试点。目前余热回收利用技术已完全成熟，为了迅速抑制雾霾，特别是重霾的发生，应该强制回收湿法脱硫后烟气的余热和水汽，使企业达到节能、节水、降霾、减碳和增收的五重效益。这是目前经济成本最低，控制雾霾最有效的方法。4.4回收工业排放的水汽和余热根据各地的工业布局和环境容量，采取积极措施鼓励或要求回收电厂冷却、冶炼、化工等行业各工序排出的水汽、余热。此举能减轻甚至拿掉城市上空的 “锅盖”，大幅度改善大气扩散条件，减少雾霾的产生，并能减少随水汽排出的盐粒和污染物。同时重复利用水，减少工业用水总量，降低企业成本，余热还可以回收利用，产生经济效益。4.5增加超低排放的内容，弥补排放指标上缺失要把氨(包括氨气和铵盐)纳入控制性指标，严格控制氨的使用。城区的氨排放除了电力、工业的脱硝外，还包括机动车，特别是柴油车的氮氧化物减排中的氨排放，和尿素制作过程中的氨排放等。颗粒物超低标准必须包括可凝结颗粒物CPM。目前直接检测CPM 比较困难，可通过间接检测方法（如测冷凝水中的电导率）进行监测。

我国大气污染的原因 我国现在的大气污染十分严重，不仅危害到人们的正常生活，而且威胁着人们的身心健康。我们必须加强重视，造成我国大气污染的主要有这些： （1）、环境意识薄弱.对可持续发展战略认识不足。大气环境是人类赖以生存的可贵资源，大气环境资源的破坏是一种不可逆的过程，恢复良好的大气环境质量要比采取措施从根本上防治大气污染付出更多的经济代价。但这种观念长期以来并没有被一些部门和一些地区充分的理解和认识。他们只考虑近期的、局部的经济发展需要，在制订一些综合的经济政策、产业政策以及城市建设发展规划中缺乏对保护大气环境的考虑，往往以牺牲环境为代价换取经济的快速发展，形成了盲目扩大生产规模、乱铺摊子、重复建设、技术装备水平低、能源资源浪费大、乡镇企业无序发展、劣质煤炭流通失控等状况。因此说缺乏对环境保护考虑的地方政策的出台，本身就是造成加重大气污染的诱因，所造成环境危害和损失是难以挽回的。 （2）、能源、利用不合理，能源浪费严重。能源的不合理利用以及能源的严重浪费是造成我国大气污染严重的原因之一，据资料显示，主要表现如下：A：在我国一次能源消费结构中，煤炭占75%，而用于发电的煤量仅占总煤量的35%，其它煤炭则用于工业及民用燃烧，有84%的煤炭直接燃烧，这种煤炭消费构成是很不合理的。B：我国煤炭生产过分注重产量的增加，对控制高硫煤的问题重视不够，主要表现在煤炭的洗选率低和高硫煤地区的煤炭产量增长过快。同时，由于洗煤厂建设资金的限制、洗煤价格的不合理以及受铁路运力和流向的制约，洗，煤的能力的增长落后于原煤生产量增长，原有洗选厂生产能力不能充分发挥出来。目前，我国煤炭入洗率为22%，发达国家一般多在60%~80%。动力煤洗选厂的洗选设备利用率仅为69%。C：各类燃烧设备技术及制造水平较低，能源利用率不高，使用能耗高排污量大和超期服役的燃烧设备的现象相当普遍。全国工业锅炉50万台，平均热效率仅有60%左右；工业窑炉平均热效率约为40%；城镇居民生活燃煤热效率平均仅为22%左右。D：乡镇工业发展迅速，大多数企业采用的生产技术、工艺比较落后，生产设备简陋，资源能源利用率极低，所造成的大气污染是惊人的。 （3）、大气污染防治的资金投入不足。目前，全国污染治理和用于污染防治有关的城市基础设施建设投资，只占国民生产总值的0.7%，这与我国环境污染严重、历史欠账太多和经济快速发展对环保投资的需求相比，严重不足。A：我国工业发展的起点低，基础工业整体水平提高较慢，技术改造难度大，污染欠账多。工业技术和装备许多是50~60年代水平的，资源、能源消耗高。但由于工业的整体改造受到资金的限制，迟迟不能进行整体改造和市的污染治理，相当一批技术装备落后的工业企业长期在生产中排放大量的污染物，造成严重污染。B：国家在推行清洁煤炭政策、改善能源结构的措施如煤炭洗选加工、型煤、燃煤脱硫、使用清洁能源等方面的投资力度太弱，远远不能满足需要。C：城市集中供热、燃气等基础建设工程是解决城市大气环境污染的主要措施。但不少地区仍然发展缓慢，关键还是资金投入不到位的问题。有些城市建完了热电厂，却缺少资金建设供热管网，分散热源仍然存在，不但没有减少污染，反而增加了排放量。D：排污收费标准太低，使得污染企业宁可交排污费，而不愿意花钱治理。例如，“两省九市”的二氧化硫收费标准过低，一般都在每公斤二氧化硫0.20元以内，远远低于每公斤1元左右的脱硫成本，并不能促使企业投资用于二氧化硫治理。造成目前，两省九市试点地区所建的脱硫设施很少。 （4）、执法不严，监督管理力度不够。尽管我国大气污染防治法规标准建设取得很大进展，但有法不依，执法不严，违法不究的现象仍然十分严重。A：一些地方政府干预环保部门执法，批准建设短期经济效益好但能源资源消耗量大、对大气污染严重的工业项目；不执行国家“先评价，后建设”的规定，出现了一些新的不合理布局和污染超标的建设项目；对大气污染防治措施的投资经常留有缺口或将资金挪作他用。B：地方电厂、地方水泥厂和乡镇企业执法不严，超标现象比较普遍。C：由于各地监测机构受到经费的限制，不能普遍开展对污染源的经常性监督监测，从而削弱了环保部门对污染源的日常监督管理。环保设施操作管理比较差，实际运行率低。许多项目尽管开工验收时可达标，但实际运行中却超标排放。据估算，全国目前工业锅炉烟尘排放超标率平均为30%，工业窑炉平均为50%，地方水泥行业的粉尘排放超标率为40%。D：机动车污染防治起步晚，排气监督管理机制还未真正建立，各监督执法部门职责不清、监督不力，尤其对汽车制造、销售、使用、报废全过程污染监督管理还很薄弱，机动车排气污染监督监测还未纳入国家大气环境质量和污染源的常规监测体系中，从而缺乏对机动车排气污染的有效监督。 （5）、缺乏实用的治理技术。我国在大气污染治理技术和设备的研制、开发、推广和使用方面，虽然做了不少工作，但与大气污染控制的需求差距还较大，资金、人力的投入以及实用技术商品化的程度远不如发达国家。比较薄弱的领域是洁净煤技术；冶金、化工、建材等行业的工业窑炉和生产设施排放污染的治理技术；机动车机内净化技术等。实用技术的缺乏直接影响了大气污染治理的进程和效果。 现在要改善大气污染继续加剧，对于政府要做好相应的措施，对于我们普通的公民来说，应该保护好每一个环境的卫生，废气的排放等等，减少对空气的污染。让我们携手共创美好的明天。