全國約1/7的天空被霧霾籠罩，面積達(dá)142萬平方公里……始于16日的這場霾來得有點(diǎn)粗暴，直接覆蓋了整個(gè)華北平原。自北京16日20時(shí)率先啟動(dòng)紅色預(yù)警后，截至目前，6省市聯(lián)合抗霾、40個(gè)城市發(fā)布重污染天氣預(yù)警、23個(gè)城市啟動(dòng)紅色預(yù)警、17個(gè)城市發(fā)布橙色預(yù)警。

然而，霾的數(shù)值并沒有降低，反而進(jìn)一步加劇。19日，石家莊市區(qū)內(nèi)“世紀(jì)公園”監(jiān)測點(diǎn)PM2.5和PM10一度雙雙突破1000微克/立方米。范圍也在進(jìn)一步擴(kuò)大，京津冀、山西、陜西、河南等11個(gè)省市接連“淪陷”。

當(dāng)絕大多數(shù)人都將硫化物、氮氧化物、汞等視為霧霾元兇時(shí)，卻忽略了霾中的另一個(gè)主要成分：多環(huán)芳烴。“霾的元兇很清楚，多環(huán)芳烴和再生的PM2.5，而且是客觀存在的，必須分析它的源頭，才能徹底消除霧霾。”在化工系統(tǒng)工作了63年的國家化工行業(yè)生產(chǎn)力促進(jìn)中心總工程師、化學(xué)工業(yè)部技術(shù)委員會(huì)原常委方德巍在接受第一財(cái)經(jīng)記者采訪時(shí)表示。

眾所周知，燃煤是造成霾污染的主要源頭之一，也是硫化物、氮氧化物、汞，乃至被忽略的多環(huán)芳烴最主要的生成途徑。接受第一財(cái)經(jīng)記者采訪的專家認(rèn)為，既然無法改變以煤炭為主的能源供給方式，就必須探究如何更加清潔地利用它，這才是從源頭上治霾的重要方式之一。

難降解的“原始霾”

“煤炭揮發(fā)分而產(chǎn)生的多環(huán)芳烴是PM2.5的原始結(jié)構(gòu)，也是PM量里最廣的源頭，且它是一個(gè)不容易降解的物質(zhì)，半衰期也很長，達(dá)幾十年。”方德巍表示，“1952年的‘倫敦霧’效應(yīng)就已經(jīng)證實(shí)，多環(huán)芳烴是PM2.5的原始結(jié)構(gòu)。”

方德巍告訴本報(bào)記者，霧霾元兇很清楚，是客觀存在的。首先，凡燃燒、熱解、干餾生物質(zhì)及煤炭或原油均可大量地產(chǎn)生“多環(huán)芳烴”物質(zhì)，也就是原始結(jié)構(gòu)的PM2.5物質(zhì)，這是主要源頭之一；其次是光化學(xué)煙霧（或稱氣溶膠），來源于大氣中相關(guān)物質(zhì)的光化學(xué)反應(yīng)而構(gòu)成再生結(jié)構(gòu)的PM2.5物質(zhì)。

而相比人們對(duì)再生PM2.5物質(zhì)的重視，多環(huán)芳烴卻被忽略了。

事實(shí)上，一噸燃煤在燃燒過程中會(huì)釋放300公斤的多環(huán)芳烴，但其中一半會(huì)被燃燒掉。而我國的煤炭消費(fèi)主要為商品煤，按照2015年數(shù)據(jù)，消費(fèi)量為36.98億噸，這就意味著多環(huán)芳烴每年的釋放量高達(dá)約5.55億噸，進(jìn)入了人類生活的環(huán)境——水體、土壤、空氣。

20日凌晨，北京朝陽區(qū)常營，車輛及路人在能見度極低的霧霾中緩慢前行20日凌晨，北京朝陽區(qū)常營，車輛及路人在能見度極低的霧霾中緩慢前行
此外，如果說氧化硫、氮氧化物、汞、粉塵都可以通過環(huán)保設(shè)備進(jìn)行凈化，但多環(huán)芳烴卻無法被清除。

“我曾反復(fù)闡述，直接燃煤及生物質(zhì)（無論是動(dòng)、植物質(zhì)）都必然產(chǎn)生原始結(jié)構(gòu)的多環(huán)芳烴化合物。特別是直接燃煤，只要是在發(fā)電的鍋爐或是一般的供熱鍋爐燃燒，道理是一樣的，只不過電廠所排廢氣凈化好些，表面上排入大氣的PM2.5（即原始‘多環(huán)芳烴’結(jié)構(gòu)物質(zhì)）可能相對(duì)少了些，但按總量的平衡（物質(zhì)守恒的原則），其去處也只能是經(jīng)電廠裝備所吸收或吸附，這些焦油狀的物質(zhì)仍將進(jìn)入水體，經(jīng)排放就有可能被土壤吸收。這類物質(zhì)沸點(diǎn)極低，極易在大氣中散發(fā)。”方德巍表示。

風(fēng)變慢助推煤污染

中國燒煤并非最近幾年才開始，為何最近幾年的霾越來越重？殊不知，風(fēng)越來越慢了，這從側(cè)面助長了霾的氣焰。

“近些年，在北京氣象臺(tái)觀測到風(fēng)力在降低，與過去相比，低了每秒0.7米，這種降低有氣象臺(tái)站周圍障礙物遮擋的影響，也有氣候變化的影響。對(duì)于霾來說，風(fēng)來，霾散，但是現(xiàn)在風(fēng)速低，污染不變或增大，都會(huì)讓霾加重。”全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院副院長王開存對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示。

作為激發(fā)和終止污染過程的重要因素，大氣條件對(duì)污染過程的影響已促使眾多的專家展開研究。

王開存指導(dǎo)的博士論文《大氣擴(kuò)散條件對(duì)空氣質(zhì)量的影響》稱，從京津冀地區(qū)19個(gè)氣象站1981~2015年的能見度數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，能見度小于5公里，且相對(duì)濕度小于90%時(shí)為霧霾天，冬季的霧霾天數(shù)和冬季能見度有很好的六個(gè)負(fù)相關(guān)因子，這六個(gè)因子能很好地預(yù)測能見度的年際變化，該因子的高值對(duì)應(yīng)著亞歐大陸對(duì)流層中層的逆溫，弱的西伯利亞高壓會(huì)進(jìn)而導(dǎo)致水平風(fēng)速減少、相對(duì)濕度增加，這些都不利于污染物的擴(kuò)散。

“高濃度的污染物排放是空氣污染的內(nèi)部原因，而不利的大氣水平和垂直擴(kuò)散條件則是決定污染過程是否爆發(fā)和持續(xù)時(shí)間長短的外部條件。冷高壓控制下比較利于污染物的擴(kuò)散，但是大氣環(huán)流是一個(gè)復(fù)雜的過程，氣象一定要有溫度梯度的差異及濃度的梯度才會(huì)發(fā)生改變。”中國環(huán)境科學(xué)研究院的一位研究人員對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示。

近年來，霧霾頻發(fā)除受到污染物排放增加的影響，同樣受到大尺度環(huán)流系統(tǒng)的影響，東亞冬季風(fēng)減弱、近地北風(fēng)減弱、對(duì)流層低層逆溫異常和相對(duì)濕度增加等環(huán)流特征都有利于霧霾的集聚。

上述論文中還指出，1976~2007年，北京近地面風(fēng)速由每秒3.7米降低到了每秒3米，冷空氣爆發(fā)（日間溫差4攝氏度）的次數(shù)由年均7次減少為5次，而相對(duì)濕度和靜風(fēng)頻率（小于每秒2米）都有所增加，這些都表明東亞冬季風(fēng)的減弱。而在全球氣候變化的背景下，極地地區(qū)增溫比低緯度明顯，這大大降低了緯向溫差，進(jìn)而降低了西伯利亞冷空氣對(duì)華北地區(qū)的輸送，同時(shí)減弱了徑向風(fēng)速，近期的大氣環(huán)流特征加劇了霧霾天氣的發(fā)生。

一個(gè)不可否認(rèn)的事實(shí)是，全球在變暖，北方的冬天不再像過去那樣冷，同時(shí)由于極地地區(qū)變暖更強(qiáng)，中緯度與極低地區(qū)之間的溫度梯度減小，這些因素會(huì)影響西伯利亞冷空氣爆發(fā)的強(qiáng)度和頻率以及近地面風(fēng)速的大小，可能對(duì)霾是否集聚產(chǎn)生重要影響。

根治煤污染可能要20年

無論是燃煤所帶來的硫化物、氮氧化物、汞，還是粉塵及多環(huán)芳烴，都是霾的元兇。在無法改變以煤炭為主的能源供給方式時(shí)，如何真正能夠清潔地利用它，才是從源頭上治理霾的一個(gè)方式。

方德巍告訴第一財(cái)經(jīng)記者：“我們承認(rèn)現(xiàn)行任何化石能源的利用方式都對(duì)環(huán)境有負(fù)面影響，但也要承認(rèn)其可依據(jù)各自不同特點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)高效清潔的利用。”

“以燃煤發(fā)電為例，煤炭經(jīng)鍋爐完全燃燒，再蒸汽發(fā)電，其能效僅為33%~41%（包括超超臨界機(jī)組在內(nèi)）。煤炭既是能源又是物質(zhì)資源，其客觀存在的物質(zhì)結(jié)構(gòu)包括多環(huán)芳烴化合物，因此在燃燒及熱加工（焦化、干餾、熱解）過程中，必然會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境不友好的污染物質(zhì)。中國需要通過體系創(chuàng)新和技術(shù)路線創(chuàng)新，走以‘能化共軌’技術(shù)為龍頭的‘甲醇經(jīng)濟(jì)’戰(zhàn)略創(chuàng)新路線，最終實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔高效利用。”方德巍表示。

“能化共軌”既創(chuàng)新性地將煤炭資源利用與化工過程相結(jié)合，又集聚了熱、電、化等多元能量的綜合高效梯級(jí)利用，并創(chuàng)造性實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)轉(zhuǎn)化與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的循環(huán)、耦合，最終可將煤炭的資源利用率分別從發(fā)電的33%~41%與化工的53%，提高到大于80%的綜合利用率水平。同時(shí)現(xiàn)有技術(shù)路線體系下煤炭利用排放的污染物N0x、S0x、Hg、PM2.5等已基本不復(fù)存在，而二氧化碳可通過“甲醇化”過程，實(shí)現(xiàn)“分子經(jīng)濟(jì)”共軌及下游配套的高效利用，最終可減排65%。換句話講，就是從傳統(tǒng)燃煤發(fā)電的“煙囪”中撿回碳、氫及相關(guān)產(chǎn)物。

這個(gè)路徑，方德巍在2008年的一次高層會(huì)議進(jìn)行了匯報(bào)。事實(shí)上，在上世紀(jì)八九十年代，以煤為主的碳一化工及甲醇體系的創(chuàng)新研發(fā)戰(zhàn)略已經(jīng)全面系統(tǒng)地開展，因?yàn)闅v史原因又被弱化。

工信部、財(cái)政部2015年已聯(lián)合下發(fā)《工業(yè)領(lǐng)域煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃》工信部聯(lián)節(jié)[2015]45號(hào)文，鼓勵(lì)在煤化工行業(yè)按照“能化共軌”理念，推進(jìn)煤炭由單一原料向原料、燃料并重轉(zhuǎn)變，加大煤炭資源加工轉(zhuǎn)化深度，大力發(fā)展清潔能源、新材料等新型煤化工。

“對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)逐步實(shí)施系統(tǒng)改造，大約需20年健康發(fā)展，中國即可全面實(shí)現(xiàn)高效利用能源資源，從源頭上徹底解決因老工業(yè)化之路帶來的環(huán)境污染和生態(tài)破壞難題。”方德巍表示。