來(lái)自霧霾研究一線：河北霾從何來(lái)
序言
從2015年開(kāi)始，就河北省提高能效和大氣污染治理，中德開(kāi)展了一項(xiàng)合作研究。我有幸作為這個(gè)項(xiàng)目中德雙方專家團(tuán)隊(duì)的協(xié)調(diào)人，從始至終參與了這項(xiàng)工作。本來(lái)，我不想現(xiàn)在就公開(kāi)前一段工作中的所見(jiàn)所聞，而是希望通過(guò)即將開(kāi)始的示范工程向社會(huì)提供具體的治霾實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)。但是，從2016年底至2017年初京津冀接二連三的幾場(chǎng)大霾，嚴(yán)重地影響了所有人當(dāng)?shù)厝说慕】担a(chǎn)生了巨大的社會(huì)影響，使得人們對(duì)大氣污染的來(lái)源、治理方法、治理速度……、……等等，產(chǎn)生了一系列的疑問(wèn)，一時(shí)之間眾說(shuō)紛紜，甚至出現(xiàn)了很多離奇的說(shuō)法。因此，我覺(jué)得有必要把我們工作中得到的一些信息和結(jié)論與公眾一起分享，以利于公眾了解大氣污染的問(wèn)題，也以利于公眾理解和支持現(xiàn)在正在開(kāi)展的治霾工程。
霾從何來(lái)？
霾從何來(lái)？毫無(wú)疑問(wèn)，這是治霾工程的基礎(chǔ)。
在調(diào)研工作開(kāi)始之前，我對(duì)大氣污染源的來(lái)源是有一些預(yù)判的。但在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)的事實(shí)，卻與我原來(lái)的預(yù)判有很大的出入。
我們的調(diào)查方法比較簡(jiǎn)單，就是分析誰(shuí)燃燒了化石能源？是如何燃燒的？燃燒后的煙氣是否處理了？煙氣是如何處理的？處理后的煙氣中各種污染物的排放如何？因?yàn)橛幸稽c(diǎn)是肯定的，現(xiàn)在大氣中濃度如此之高的PM2.5這樣的微小顆粒物，絕大部分是由于化石能源的燃燒產(chǎn)生的。
河北省現(xiàn)在每年燒3億多噸煤炭，燒幾千萬(wàn)噸汽油和柴油。下面我們就分析一下這些燃煤和燃油的大戶和其污染排放（受文章篇幅所限，僅以顆粒物為例），自然，它們也是污染排放的大戶。
眾所周知，中國(guó)（除了河北）的鋼鐵產(chǎn)量位居世界第一，而河北省的鋼產(chǎn)量位居第二。2016年，河北省生產(chǎn)了2億多噸鋼，和2億噸左右的生鐵。河北省約1億噸左右的煤，用于鋼鐵廠和煉焦廠。這就占了河北省燃煤消耗的1/3左右，毫無(wú)疑問(wèn)，鋼鐵和煉焦產(chǎn)業(yè)是煤耗的第一大戶。而鋼鐵廠燒結(jié)機(jī)的煙氣排放，煉焦廠的熄焦工藝、煉焦?fàn)t炭化室的焦油煙氣泄漏、煉焦煙氣的排放，是這個(gè)領(lǐng)域最大的大氣污染源。不過(guò)，河北省鋼鐵和煉焦產(chǎn)業(yè)近年來(lái)環(huán)保改造的力度很大，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物排放下降的速度很快。但盡管如此，由于產(chǎn)量特別巨大，因此鋼鐵和煉焦兩個(gè)產(chǎn)業(yè)仍然毫無(wú)疑問(wèn)地是河北省最大的工業(yè)大氣污染源。
需要說(shuō)明的是，40年前——，即“文革”結(jié)束的1976年，中國(guó)全國(guó)的鋼產(chǎn)量?jī)H為2000多萬(wàn)噸，河北省的鋼產(chǎn)量為200萬(wàn)噸左右。40年的時(shí)間里，河北省的鋼產(chǎn)量增加了100倍左右！這當(dāng)然是一個(gè)了不起的建設(shè)成就，是今天中國(guó)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。但另一方面，鋼鐵廠也成為一個(gè)重要的大氣污染源。試想，即便在40年間，河北省生產(chǎn)單位鋼鐵和焦炭的污染物排放量減少90%，則由于產(chǎn)量增加了100倍，那么污染物排放總量也會(huì)上升10倍左右。因此，對(duì)于河北省來(lái)說(shuō)，鋼鐵和煉焦產(chǎn)業(yè)的污染物減排，也就成為一件特別艱巨的工程。
其次是工業(yè)和供暖的燃煤鍋爐，每年要燒幾千萬(wàn)噸煤。這個(gè)領(lǐng)域的環(huán)保改造已經(jīng)進(jìn)行了3年多，現(xiàn)在大部分鍋爐的煙氣排放都經(jīng)過(guò)了污染物減排處理，說(shuō)通俗一點(diǎn)兒，就是給煙囪“戴了口罩”，因而污染物排放下降的速度也很快，不過(guò)各個(gè)鍋爐的技術(shù)改造水平差異很大，因此各個(gè)鍋爐之間污染物的排放量差異較大。在這個(gè)領(lǐng)域，還有很大的減排潛力。一些中小企業(yè)的小鍋爐，污染物排放量很大。但是，這些小鍋爐的數(shù)量特別大，因此環(huán)保管理工作特別困難。
河北省燃煤電廠每年的煤耗還略多于工業(yè)和供暖燃煤鍋爐的煤耗，不過(guò)燃煤電廠的鍋爐煙氣處理最近幾年來(lái)有了很大的改進(jìn)。因此，總的污染物排放量反而低于工業(yè)和供暖燃煤鍋爐的排放。中央政府已經(jīng)決定燃煤發(fā)電廠還要進(jìn)行超凈排放改造。在超凈排放改造完成后，河北省燃煤發(fā)電廠的污染物排放在全省大氣污染物排放總量所占的比例，就微乎其微了。
河北省水泥廠的燃煤煙氣排放也是一個(gè)污染物排放大戶。我對(duì)這個(gè)領(lǐng)域的情況不太了解，只是知道很多水泥廠都進(jìn)行了煙氣處理的改造，污染物的排放總量估計(jì)不會(huì)超過(guò)工業(yè)和采暖燃煤鍋爐。
接下來(lái)就是機(jī)動(dòng)車(chē)了。當(dāng)然機(jī)動(dòng)車(chē)不是燒煤炭，而是汽柴油。河北省的機(jī)動(dòng)車(chē)每年燒幾千萬(wàn)噸汽柴油。我們注意到，原西德的霾是在20世紀(jì)90年代初基本得到治理的，那時(shí)德國(guó)的小汽車(chē)采用的還是歐2標(biāo)準(zhǔn)，德國(guó)單位國(guó)土面積上的小汽車(chē)密度比今天的河北要密集。而京津冀地區(qū)絕大多數(shù)小汽車(chē)已經(jīng)采用歐3、歐4和歐5的標(biāo)準(zhǔn)了，其尾氣污染物的排放應(yīng)該比90年代初德國(guó)小汽車(chē)的尾氣污染物排放低得多。
北京、上海等大城市使用的汽油，硫含量不到10ppm（ppm是英文百萬(wàn)分之一的縮寫(xiě)），達(dá)到了歐5的標(biāo)準(zhǔn)。燃油中硫含量過(guò)高會(huì)使三元催化劑中毒，而所謂的“三元催化”是降解尾氣中的一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）和有機(jī)揮發(fā)物（VOC）的，現(xiàn)在生產(chǎn)的小汽車(chē)都帶有尾氣三元催化器。因此，降低燃油中的硫含量是機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣治理的前提。不過(guò)，中國(guó)小汽車(chē)的三元催化器是否更換的得及時(shí)，實(shí)際的尾氣排放中各種污染物是否在標(biāo)準(zhǔn)的上限之下，很多專家對(duì)此是心存疑慮的。
在機(jī)動(dòng)車(chē)污染方面，大的問(wèn)題還是出在柴油機(jī)動(dòng)車(chē)，特別是柴油大貨車(chē)上。中國(guó)的柴油，過(guò)去硫含量是很高的，為800~2000ppm，是小汽車(chē)用汽油的80~200倍；加上柴油大貨車(chē)的單位里程油耗是小汽車(chē)的好幾倍，因此，其尾氣中的二氧化硫排放量自然就是小汽車(chē)的幾百倍了。硫含量在3000pp過(guò)去，只有一些大城市的公交車(chē)公司，能夠到硫含量上限為300ppm的所謂“清潔柴油”。硫含量高的原因本文就不去細(xì)究了，得罪不起的人最好不要得罪。自2013年中國(guó)政府決定大規(guī)模治理大氣污染以來(lái)，中國(guó)的煉油產(chǎn)業(yè)大規(guī)模地建設(shè)加氫裂解裝置，降低柴油中的硫含量。柴油的平均硫含量在不斷地下降，不過(guò)現(xiàn)在平均下降到什么水平，從公開(kāi)媒體上，鮮見(jiàn)得到。如前所述，硫含量高，會(huì)讓三元催化劑中毒，于是柴油大卡車(chē)的一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）和有機(jī)揮發(fā)物（VOC），比小汽車(chē)高得多，高多少，不知道。柴油車(chē)的尾氣顆粒物濃度也比汽油車(chē)高得多。我最近將定購(gòu)一套專業(yè)的煙氣污染物測(cè)量?jī)x。到手后，我將測(cè)一下汽柴油車(chē)尾氣污染物排放的差別。
最后一個(gè)大的污染源是農(nóng)村、城中村和城鄉(xiāng)結(jié)合部的家庭小燃煤爐/鍋爐的采暖——即所謂的“散煤燃燒采暖”。之前我萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)想到，盡管這個(gè)污染源的煤耗只有全省煤耗的1/10左右，卻居然是河北最大的大氣環(huán)境污染源，而且污染物排放量巨大：一次煙氣顆粒物排放量達(dá)到幾十萬(wàn)噸/年，二氧化硫接近100萬(wàn)噸/年。為何如此？我將在《河北治霾隨記》的下一篇“散煤燃燒如何成為霧霾元兇”中，娓娓道來(lái)。
以上幾個(gè)大的污染源，估計(jì)占到了河北省煤耗的大約70%左右，大氣污染物的排放量估計(jì)占到80%左右。雖然其他還有一些小的污染源，如玻璃、陶瓷、燒磚、農(nóng)作物秸稈等，限于篇幅，本文就不討論了。
刮風(fēng)帶來(lái)的自然界中的風(fēng)沙，雖然對(duì)環(huán)境有影響，但顆粒物的尺寸較大，其中鮮有危害性很大的PM2.5，二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等污染物。而工地和交通運(yùn)輸?shù)膿P(yáng)塵污染，僅僅對(duì)局部地區(qū)的污染影響較大。
總的來(lái)說(shuō)，京津冀地區(qū)的大氣污染，主要還是化石能源燃燒惹的禍。
作者為中德可再生能源合作中心執(zhí)行主任（中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)與德國(guó)能源署合辦）
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