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直面問題是深入打好藍天保衛戰的關鍵

2024-01-31 13:50:00 2024年能源思考1月刊   作者: 周勇  

導讀:導致藍天白云不彰的根本原因究竟是什么?在大氣污染鐵腕治理10年后的今天,很難說已經對癥下藥,可能只是量變,而非質變。

第三次保衛藍天戰役打響

●中央始終高度重視霧霾和大氣污染治理問題

2013年9月,國務院發布《大氣污染防治行動計劃》,即“大氣十條”。2018年1月,環境保護部宣布“大氣十條”目標全面實現,該計劃圓滿收官。2018年6月,中共中央、國務院印發《關于全面加強生態環境保護堅決打好污染防治攻堅戰的意見》,提出堅決打贏藍天保衛戰。2018年7月,國務院發布《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》。2021年2月,生態環境部宣布該計劃圓滿收官。

2021年11月2日,中共中央、國務院印發《關于深入打好污染防治攻堅戰的意見》(以下簡稱《意見》)?!兑庖姟吩谥笇枷胫刑岢鼍珳手挝?、科學治污、依法治污的工作方針,在工作原則中提出問題導向、精準科學、系統觀念等原則。在深入打好藍天保衛戰部分,《意見》強調著力打好重污染天氣消除攻堅戰,聚焦秋冬季細顆粒物污染,加大重點區域、重點行業結構調整和污染治理力度,京津冀及周邊地區、汾渭平原持續開展秋冬季大氣污染綜合治理專項行動。這已經是我國第三次發布大氣污染防治或藍天保衛戰的工作部署。

●10年治霾效果與各種努力不匹配

與上述文件出臺的背景相對應,從2013年初開始,以華北平原為代表的中國北方霧霾大暴發,到現在已經10年了。上海交通大學燃煤鍋爐技術專家繆正清教授曾經把始于2013年的霧霾的特點總結為全國性、突發性、嚴重性與反復性,足見其危害程度。經過10年的大氣霧霾治理,毋庸諱言,以細顆粒物質量濃度(PM2.5)為主的空氣質量指標取得了非常顯著的成效。然而,除了有較大禁煤區的北京及其周邊區域外,其他大氣污染重點地區以能見度為特征的霾天數和霧天數(簡稱霧霾天數)仍然非常多,霧霾大暴發后若干年的平均霧霾天數是2001—2011年的很多倍,有的省份甚至達到10倍。一年中有很多天,盡管PM2.5或空氣質量處于優良區間,但看遠處仍是灰蒙蒙的,能見度不高。這是大氣中存在大量超細顆粒物污染的結果,對健康的影響仍然很大。

大氣治理,究竟是以空氣質量指標的提高為目標,還是以滿足人民群眾對藍天白云、清新通透的空氣需求和沒有細顆粒物影響健康為目標,是需要反思的首要問題。指標是人為設定的,而呼吸潔凈空氣、目之所及清朗、沒有細顆粒物影響健康,是每個人真正想要得到的。

尋找霧霾大暴發的罪魁禍首

●PM2.5數濃度高的問題不容忽視

自2013年開始,我國開展大氣污染防治行動、藍天保衛戰三年行動以及新一輪深入打好藍天保衛戰行動,其根本原因是2013年初我國突然遭遇霧霾大面積集中暴發,2013年至2015年霧霾對我國造成了非常嚴重的影響,且至今能見度不達標(人工觀測看不清10千米外或自動觀測看不清7.5千米距離的標志物,除掉沙塵暴、雨雪等特殊天氣)的天數,在非禁煤區的華北平原等大氣污染重點省份,仍是霧霾大暴發前的很多倍。

看遠處灰蒙蒙,達不到10千米的能見度,根本原因是大氣中存在有消光作用的細顆粒物(PM2.5)。這些細顆粒物如果主要來自地面污染源,粒徑相對較大,按照國際一般監測方式,就可以用PM2.5質量濃度來反映。與PM2.5質量濃度概念使用相伴隨的是PM2.5數濃度(單位體積中細顆粒物的個數)。國內重點地區的每一次霧霾,在PM2.5質量濃度顯示很高前,往往是持續多日的PM2.5數濃度很高,但PM2.5質量濃度不高,這時消光作用相對較小。導致PM2.5數濃度很高的主要原因是粒徑更小的超細顆粒物(如PM0.1)大量存在。在遇到濕空氣前,這些超細顆粒物的粒子數量極大,但質量極小,無法體現到PM2.5質量濃度中,這會掩蓋其真實的污染和危害程度。當這些PM0.1超細顆粒物遇到濕度變大的靜穩天氣(自然形成或人為造成),會迅速吸水、凝聚、粒徑變大,并促進酸性和堿性氣體污染物進一步變化和化合反應(簡稱二次復合)等,使得PM2.5質量濃度升高、粒徑迅速變大,消光作用迅速增加,從而表現出重度霧霾。

由此可見,霧霾治理首先要考慮的問題是PM2.5數濃度高的問題,而不僅僅是PM2.5質量濃度高的問題。然而,對PM2.5數濃度的監測,受限于監測技術水平和成本,目前還無法實現對質量濃度監測的替代。

●治理PM2.5質量濃度有效的措施對霧霾治理未必有效

現在一些針對PM2.5質量濃度的治理措施,可能對PM2.5質量濃度下降效果顯著,但并不是針對霧霾大暴發的根本原因。例如,散煤治理對PM2.5質量濃度的下降很有效,但霧霾大暴發之前的若干年,散煤燃燒更多,并沒有發生持續多年的大范圍霧霾暴發和很高的霧霾天數。

一般而言,散煤燃燒污染較大,其排放的常規污染物是電廠的若干倍。根據對“大氣十條”等行動結果的權威評估,減少散煤燃燒量對PM2.5質量濃度下降的貢獻高達30%。目前,重點區域農村采暖大部分都改為氣代煤、電代煤,大量的非居民散煤燃燒也已經大部分消除。盡管現在的散煤燃燒量比霧霾大暴發之前少了很多,但能見度不達標的天數仍然是那時的若干倍。顯然,散煤燃燒不是導致2013年霧霾大暴發的主要原因。

●霧霾特征指標與現行常規監測和治理指標存在較大錯

自2013年初開始,大氣污染重點地區面對的是連續多年霧霾大暴發的問題。霧霾大暴發前,我國大氣污染治理重點是治理酸雨,把燃煤煙氣排放的煙塵、二氧化硫和氮氧化物等污染物排放指標作為法定監測指標。2012年,原有燃煤煙氣治理設施取消或鉛封煙氣換熱器(GGH),新上設施也不再安裝GGH。同時,在燃煤發電脫硝加價政策激勵下我國開始大范圍建設脫硝設施,并采取在線聯網實時監控煙氣排放情況和偷排重罰的措施。2013年初開始,本應該等來的是大規模脫硫、脫硝、除塵和監管加嚴后的大氣污染程度大幅度下降,而實際等來的卻是霧霾大暴發,且持續至今。

難道二氧化硫、氮氧化物和煙塵不是導致霧霾大暴發的主要原因?事實上,煙塵和二氧化硫的排放量峰值在2007年前后,之后大幅度下降,且持續至今;氮氧化物的排放量峰值在2011年,之后大幅度下降至今。數據顯示,北京和濟南的PM2.5質量濃度在2013年只是略微比前后兩三年高一點,而其峰值也在2007年,之后就持續下降。顯然,這幾個治理酸雨的常規污染物指標的峰值都在2011年之前,且大部分是持續大幅度下降,而霧霾是在2013年初開始突然暴發。因此,把煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放濃度,以及PM2.5質量濃度繼續作為應對霧霾大暴發的主要量化考核指標,肯定是選錯了指揮棒。

●導致霧霾的主要原因和關鍵抓手

2012年究竟發生了哪些能夠引起大氣質量重大改變的事件呢?我們可以從影響大氣質量的主要大氣污染物入手,包括這些污染物的排放模式、種類變化、強度變化等。

一是煙氣排放模式由干變濕,水溶性鹽、三氧化硫和可凝結顆粒物等突然增加。已經安裝的燃煤煙氣治理設施中的煙氣換熱器(GGH),在這一年大部分被突擊拆除或鉛封。拆除GGH的措施,發電企業和大氣污染監管部門取得一致意見,認為GGH常常被堵塞,需要停工檢修,影響正常生產,而企業有時利用這個機會偷排。原GGH被拆除或鉛封,除在城市人口密集區的電廠之外,基本不再有GGH。相關研究顯示,拆除GGH后PM2.5數濃度大幅增加,而沒有GGH的濕法脫硫設施則普遍出現石膏雨。究其原因主要是煙氣排放模式由干式排放變為濕式排放,煙囪中和煙羽中的二氧化硫大量轉化為三氧化硫(表現為硫酸根離子等大量增加),進一步在大氣中形成硫酸鹽、銨鹽等,導致大氣中PM2.5數濃度劇增。此外,由于“十三五”期間氮氧化物成為總量控制指標,2012年不少企業紛紛上馬脫硝裝置,在脫硝段多層選擇性催化劑可能將二氧化硫大量轉化為三氧化硫,但無法在脫硫段被監測和脫除。華北平原等重點大氣污染區域分布廣、密度大的燃煤煙氣設施,因“一刀切”采取有缺陷的煙氣治理技術措施,同時產生大量的三氧化硫或硫酸霧,以及在同時空大量低空排放水氣,使形成霧霾的物質條件和人為的局部氣象條件都同時具備了。

二是大量新上的氨法脫硝造成的多種途徑氨泄漏,形成實時匹配的堿性氣體的足量供給來源。受脫硝加價政策激勵,2012年重點地區開始建設大量的氨法脫硝設施。一些過量的氨粘附在粉煤灰中,或溶解在水中,或隨煙氣排放,最終都匯入大氣中。氨排放的顯著增加,與大氣中的酸性物質發生化學反應,形成硫酸根銨鹽和硝酸根銨鹽等的增加。在二氧化硫、氮氧化物等酸性氣體排放量大幅度下降后,酸雨基本消失,但形成鹽霾的酸性氣體,尤其是氮氧化物,仍然非常多,足夠與大氣中本來缺乏的堿性氣體在一定條件下形成長時間、大范圍的鹽霾。

三是濕法脫硫等使得煙氣排放由干煙氣模式轉換為濕煙氣模式,大量的水氣低空排放,人為形成常態化的有利于霧霾形成的空氣濕度大的氣象條件。另外,冬季化石能源使用量增加也伴隨冷卻塔水汽的大量排放,這些水汽在城市附近低空排放,增加空氣濕度,也有利于大氣中的酸性和堿性氣體發生化學反應,促進霧霾的形成。

四是遠低于國際標準的氮氧化物排放標準導致氮氧化物急劇下降,引起大氣氧化性增強,造成大氣中有更多的硝酸或硝酸鹽。北京大學環境學院宋宇教授和朱彤院士的研究團隊于2022年6月6日在《自然•通訊》(Nature Communications)發表論文,揭示我國東部近些年大氣氮沉降量并未隨氮氧化物減排而同步降低的原因。研究發現,氮氧化物減排誘發的大氣氧化性變化可調控氮沉降量。在中國東部地區,近些年氮氧化物排放下降會導致臭氧以及自由基等大氣氧化劑含量的顯著增加,進而促進氮氧化物向氣態和顆粒態硝酸轉化。硝酸的干沉降速率比氮氧化物高一個數量級以上。這些因素導致東部氮沉降變化趨勢落后于氮氧化物減排。這一研究結果的進一步推論是,脫硝使得氮氧化物大幅度減排,但沒有帶來形成超細顆粒物的硝酸根的減少,甚至增加。

上述四方面造成霧霾發生的技術改造措施,都是從2012年開始大面積開工和完成,形成霧霾天數發生根本性突變的基礎。它們都對大氣質量變化有重大影響,也是引起霧霾大暴發的根本原因。

比較有效的治理手段之一,是2015年之后開始的煤電煙氣治理的超低排放改造,這相當于又給濕法脫硫后的煙囪加了一個“大口罩”。雖然對石膏雨和一些污染物的治理非常有效,但是由于沒有對飽和濕煙氣排放進行治理,對水溶性鹽和三氧化硫排放的減少作用有限。這一方法在電力企業使用后,又在鋼鐵等行業進一步普及。但是,鋼鐵行業煙氣排放成分更復雜,在去除一些污染物的同時,又有新產生三氧化硫或硫酸根離子及其他污染物排放到大氣中。

國外的經驗教訓及啟示

中國從2003年開始進行脫硫除塵,主要是借鑒英國倫敦煤煙型霧霾的教訓,及早采取了預防性措施。當時,中國基本上還沒有出現霧霾問題,這一時期是中國加入世界貿易組織(WTO)后煤炭消費量快速增長的時期。如果沒有這一預防性措施,中國的酸雨和煙塵污染會迅速增加。他山之石,可以攻玉。在霧霾治理方面,國外的經驗和教訓對我國都具有借鑒意義。

●美國卡諾瓦河谷“藍霾”事件的啟示

2008年,美國西弗尼吉亞州卡諾瓦河谷一個電廠,由于一臺機組的靜電除塵設施老化,加上某項煙氣治理新技術措施,需噴入一定量的三氧化硫,結果導致其所在的山谷在大氣靜穩狀態下多次出現霧霾。盡管開始時電廠竭力否認,但在該州環保部門的飛行跟蹤、實地調查、數據分析等證據下,最后電廠不得不承認環保部門的結論。造成該河谷霧霾的原因是,一臺靜電除塵設備因老化而效率下降(導致顆粒物排放增加),所有三臺機組的三氧化硫排放遠高于設計水平,也有一次是因為技術措施需要而人為注入三氧化硫。

其實,在2008年該電廠幾次霧霾事件發生的幾年前,電廠早就對氨法脫硝改造后會造成三氧化硫增加而有可能導致霧霾做出正確判斷,并指出需要增加相關處理措施。該電廠對癥下藥進行整改后,周邊再沒有出現過有關霧霾投訴和相關報道。

值得注意的是,霧霾發生時,該電廠脫硫設施還沒有竣工,遠沒有中國大規模濕法脫硫產生的水溶性鹽、三氧化硫、水氣低空排放、脫硝氨多途徑逃逸及氮氧化物減少最終導致硝酸增多等眾多因素復合導致大范圍持續霧霾大暴發的問題。有人做過計算,華北平原遍布城鄉各地的各種煙煤煙氣設施,在濕法脫硫脫硝后產生的三氧化硫等數量可觀,已經具備導致霧霾大面積發生的部分條件。低空水氣過量排放造就了形成霧霾的人工氣象條件,氨逃逸實時匹配了鹽霾所需的堿性物質。該電廠僅僅是除塵和脫硝過程中出現三氧化硫較多的問題,就能夠導致這個河谷在適合的氣象條件形成霧霾。

●曲折的洛杉磯霧霾成因查找過程及啟示

洛杉磯發生的光化學煙霧型霧霾事件,是由不經處理的機動車燃油燃燒造成的。在機動車較少的區域,問題不大,但在一些特殊區域,自然地理條件和有質量問題的機動車燃油的燃燒就造成了洛杉磯大范圍的大氣污染。作為負主要責任的煉油企業極力否認,致使早該確認的致霾原因拖了好幾年。

中國始于2013年突然大暴發的霧霾,席卷半個中國,每年頻發,并持續至今。盡管重霾天數下降,但輕霾的天數仍然很多。在長達10年的霧霾治理過程,遲遲達不到遏制霧霾的效果,讓人們懷疑是不是存在類似洛杉磯的情況,妨礙了高效準確地找到霧霾大暴發的真正原因。

在經過若干年的環境治理和各種監測設備的科技進步后,企業都采用符合環保標準的煙氣治理設施。因此,二次污染或次生污染的責任不應該由煙氣排放企業承擔,那么是不是煙氣治理設施和技術方案存在缺陷呢?答案是肯定的。

●巴西因激進的環保政策陷入中等收入陷阱的啟示

曾經工業發達且快要跨過中等收入陷阱的巴西,最終落入中等收入陷阱。環保運動是不可忽視的動因。在國內外多重輿論壓力下,也包括一些利益集團的推動,環保就成了巴西政客的政績,巴西政府相繼出臺了堪稱史上最嚴的環保法案,政府的環境部門擁有極高的權力,可以環保為由,任意決定一個企業乃至個人的命運。例如,一個企業工程項目甚至是投資產業都必須花幾年的時間申請環保部頒發的《先期許可證》《動工許可證》《運營許可證》,否則,就算再利國利民的項目也不能動土。又如,每家大中型企業中都必須有環保官員常駐,其對企業發展有至高無上的一票否決權,直接關停。再如,巴西法律甚至規定在雨林的路邊采野果和搞燒烤攤也是犯罪,一旦被環保執法隊抓住就要面臨牢獄之災。當然,除此之外還有“熱心”的民間組織,他們幾乎出現在每一個大型工地里面,靠長年累月抗議刷存在感。

由于工業毫無進展,巴西的經濟發展開始越來越依靠賣資源維持。當然,巴西環保政績成了政客口中津津樂道的東西,似乎有了環保就可以掩蓋其他的一切問題。此后,巴西發展的主動權根本就不在自己手里,大宗商品價格好一點就發展一點,大宗商品價格差一點就衰退一點,一個50年前就到發達國家門檻的國家,卻怎么都跨不過這道門檻。

中國與巴西本質上完全不同,中國有與人民利益完全一致的中國共產黨的堅強領導,沒有自身的特殊利益。生態文明建設、生態保護和高質量發展并重,實現可持續發展、綠色低碳循環發展等都在很好地落實。但是,在現象層面和技術層面,巴西遇到的問題值得我們關注,需要高度警惕。

●南非激進環保政策及被外國資本廉價收割企業的啟示

20世紀90年代,南非曾經距離發達國家很近。然而,不到20年的時間里,貧窮、禍亂已經向瘟疫一樣纏上了這個國家。

90年代,眼見南非的工業技術不斷發展,于是西方國際環保組織找上門去,表示南非已經是發達國家了,應該注意保護環境,否則容易暴發霧霾,不利于身體健康,各種新聞報道進行輿論渲染。為此,西方國家向南非建議“去工業化治理”,即在政策上不再優待制造業,如稅收、貸款等均不再對制造業進行減免、補償等,并推行嚴苛的環保法案,如罰款無上限等,以通過這樣的方式來達到節能減排、治理污染的目的。

然而,這種治理方式最終被證明無異于自殺。南非的工業企業倒閉了一大批,與此同時,西方外資企業以白菜一般的價格收購了這些破產的企業。經濟下滑的南非為了“招商引資”,特別允許外資企業只要來南非投資就可以享受優惠政策,包括減免稅收、不用接受環境影響評估、不需要接受環保罰款等。于是短短幾年間,南非的產業就全部從本土人手中轉移到了西方人手中。隨著資產的順利轉移,西方媒體早就停止了對南非環境保護的攻擊。即便今天的南非依然飽受霧霾,但媒體已經不再關注,餓著肚子的南非人民也無暇顧及霧霾問題了。

中國與南非的情況有本質的差別,還是有中國共產黨的堅強領導。但是,我們遇到的來自外部的攻擊和勸導是一樣的,在一些技術措施上也有雷同,這是需要我們警惕的。

深入打好藍天保衛戰

深入打好藍天保衛戰的目標是良好的空氣質量,表現為藍天白云、朗朗乾坤。目前,現有的法定的表征良好空氣質量的大氣質量標準包括6項指標,其中二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等已經不是主要污染物,PM10質量濃度和PM2.5質量濃度只是粒徑不同。因此,6個指標中主要是PM2.5質量濃度和臭氧比較關鍵。當把PM2.5質量濃度作為霧霾大暴發的關鍵指標并進行治理時,降低其質量濃度是首當其沖。但是,當其比大暴發時已經顯著降低一半以上時,期望的藍天白云仍不能長期、穩定出現,灰蒙蒙的天數仍然是霧霾大暴發前若干倍,也是一些省份一年中的常態時,就需要認真反思了。

●抓住主要矛盾,而非諱疾忌醫

從目前來看,在自然或人為造成的高濕靜穩氣象條件、不加控制的可凝結顆粒物(或水溶性鹽等)和大氣強氧化性新常態下,超細顆粒物為核,氣態污染物發生二次復合,是藍天白云不彰的根源。阻斷的路徑有3條:一是避免超細顆粒物或其前提物的排放或形成(主要是氨氣、三氧化硫、可凝結顆粒物、水溶性鹽、揮發性有機物等排放)。二是避免人為易霾氣象條件的形成和常態化,主要是濕法脫硫后的水氣低空過量排放。三是科學合理的減少氮氧化合物等氣態污染物排放(包括設定合理的排放標準),避免氮氧化物與臭氧或大氣強氧化性增強之間此消彼長問題的加劇,以及更多硝酸或硝酸鹽的產生。

●虛心聽取環保產業組織之外人士的意見建議

不要怕被一些環保領域專家及環保領域之外的專家質疑,更不能極力壓制不同意見和建議。在社會各界共同努力下,找準治理目標,并有精準治理標準的前提下,藍天白云才能真正出現。大氣治理,本身是一個不停迭代修正的過程,允許出現認識不足、機理不清導致的措施不利或失誤。更需要持之以恒,抓住主要矛盾,根據治理進展,不斷修正治理目標。在不斷總結經驗教訓的基礎上,經試驗論證后,形成清晰的階段性治理目標,才可能積跬步至千里,彰顯藍天白云,人民對美好生活向往的目標更好實現。

●反思治霾措施屢遭質疑的原因

科學治理霧霾,還人民一個藍天,是所有人的共同期望。不論是過去,還是將來,只要對癥下藥,是能夠迅速取得成效的。我國歷經過去10年的霧霾治理后,仍然推出一個個污染防治攻堅戰或藍天保衛戰,這說明前面的攻堅戰并沒有取得徹底的勝利。主要原因是導致霧霾大暴發的根本原因沒有找對,或者是不愿意直接面對,這是非常不應該的。

●切勿以減碳任務淡化眼前急迫的霧霾等大氣污染治理

現階段提出的減污降碳是一個遠近結合的綜合性任務,其中所含的中長期任務是指實現“雙碳”目標、應對氣候變化,這是今后幾十年涉及經濟社會發展根本問題的戰略大方向,也是涉及國際政治和國際承諾的綜合性重大決策,但并非眼前的急迫目標。何況目前成熟的碳中和技術只占百分之十幾,這也需要多年長期研究和創新。但是,眼下最急迫的任務仍然是已經進行10年之久的霧霾治理。二氧化碳本身并非污染物,與減碳相比,霧霾對人們健康的危害極大。例如,肺癌的發病率很高、肺癌發病率排序近10年前移等,都提醒我們霧霾治理的迫切性。

總之,我國不存在利益相關者有意掩蓋霧霾大爆發根本原因的土壤,相關機構自身積極主動作為是關鍵。在大氣污染防治和治霾道路上,直面問題,找準治理目標,科學解決問題,藍天白云才能真正出現。




責任編輯: 李穎

標簽:直面問題,藍天保衛戰