權(quán)威解答： 霧霾的主要成因和治理①主要形成原因
發(fā)布時(shí)間：2018-02-27 點(diǎn)擊數(shù)：2931
【背景】近日，京津冀等數(shù)城市空氣質(zhì)量指數(shù)“爆表”，霧霾重重，能見(jiàn)度極差，昨日北京發(fā)布今年首個(gè)霾橙色預(yù)警。從11月27日開(kāi)始，北京空氣嚴(yán)重污染過(guò)程已持續(xù)4天，部分監(jiān)測(cè)站點(diǎn)PM2.5接近爆表。北京環(huán)保部門(mén)表示，本輪污染為今年以來(lái)最嚴(yán)重的污染過(guò)程。
文|劉科，（國(guó)家特聘專(zhuān)家、盤(pán)古智庫(kù)學(xué)術(shù)委員、澳大利亞國(guó)家工程院院士，托普索公司副總裁、環(huán)球資源公司合伙人、國(guó)家千人計(jì)劃化學(xué)化工專(zhuān)委會(huì)主任）
近來(lái)，霧霾成為最熱門(mén)話(huà)題之一。無(wú)論民眾，相關(guān)行業(yè)及政府都對(duì)此表示出無(wú)奈，甚至抱怨。但抱怨無(wú)用，當(dāng)務(wù)之急，要搞清霧霾形成的主要原因，再談如何治理。
霧霾分為“一次顆?！焙汀岸晤w?！??；剂先绮裼腿紵龝r(shí)尾氣中直接排放的顆粒是“一次顆粒（Primary Particulates）”，占霧霾總量的24%左右。對(duì)霧霾貢獻(xiàn)最大的是 “二次顆粒(Secondary Particulates)” 占到其總量的約50%左右?！岸晤w粒”是化石燃料燃燒尾氣中的氣態(tài)污染物（如NOx、SOx）和揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）進(jìn)入大氣后，在一定的水霧狀態(tài)下與空氣中的氨及VOC等物質(zhì)發(fā)生氣溶膠反應(yīng)形成的顆粒。因此要去除霧霾，就要減低NOx、SOx及VOC這些污染物的排放。
我國(guó)2010年耗約4.7億噸石油到2014年耗約5.7億噸原油，而2014年煤耗量約36-38億噸。以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)短期無(wú)法改變，因此治理燃煤污染就成為當(dāng)下的首要問(wèn)題。大電廠按規(guī)定都需安裝脫硫、脫硝和脫粉塵設(shè)備，脫除率達(dá)到90%以上。集中燃煤，尾氣中的污染物可以控制到和天然氣燃燒相近甚至更低。世界平均煤炭集中利用度是60%左右，歐美日等能達(dá)到90%以上，但我國(guó)煤炭集中利用度不到50%。我國(guó)有近70萬(wàn)臺(tái)中小鍋爐散燒了幾億噸煤，準(zhǔn)確數(shù)字，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)有出入，但估計(jì)約6億噸散燒煤左右；在每一臺(tái)中小鍋爐后面安裝脫硫脫硝裝置成本太高，沒(méi)有國(guó)家或個(gè)人會(huì)這樣做。散燒一噸煤的污染是大型鍋爐超凈減排后的10-20倍左右；因此，散燒6億噸煤的排放相當(dāng)于約60-120億噸集中燃燒產(chǎn)生的污染。由于中國(guó)人口基數(shù)大，用中國(guó)人均能耗和排放遠(yuǎn)低于歐美的計(jì)算方法，無(wú)法解釋霧霾污染問(wèn)題，但環(huán)境容量由每平方公里的排放量（或能源密度）決定，和人均排放量無(wú)關(guān)（1平方公里上可能住10人也可能住1萬(wàn)人）；空氣是流動(dòng)的，因此霧霾問(wèn)題只關(guān)注局部城市數(shù)據(jù)也意義不大。從宏觀來(lái)看，整個(gè)歐洲的總面積與中國(guó)差不多，但中國(guó)人口大多集中在東部約200萬(wàn)平方公里的區(qū)域內(nèi)，而歐洲人口則分布在約400萬(wàn)平方公里的土地上。相比中國(guó)的36億噸用煤量，歐洲的燃煤總量只有約5.8億噸，而且絕大部分用于有污染物排放控制的大電廠，而中國(guó)不僅耗煤總量遠(yuǎn)大于歐洲，而且不少煤是散燒，因此中國(guó)每平方公里的排放量遠(yuǎn)大于歐洲。這就解釋了為什么雙方都有大量汽車(chē)，而中國(guó)有霧霾，歐洲少有的主要原因。
作者認(rèn)為，散煤燃燒是霧霾的第一元兇。人們自然要問(wèn)，既然如此，為何不把散煤燃燒全改為天然氣？這一方向是對(duì)的，但中國(guó)的天然氣總量是不夠的。近期中國(guó)天然氣降價(jià)，很多人認(rèn)為中國(guó)天然氣過(guò)剩。這是誤解。中國(guó)的天然氣不是太多而是太貴（是美國(guó)價(jià)格的2倍以上）。從環(huán)境保護(hù)和治理霧霾的角度，非常有限的天然氣，首先應(yīng)用去改造中小鍋爐，而不是讓大電廠煤改氣。但即使把中國(guó)的天然氣全部用于中小鍋爐改造，我們的天然氣也不夠。我們又不可能在每臺(tái)中小燒煤鍋爐后安裝脫硫，脫硝和脫粉塵裝置，因此在可見(jiàn)的未來(lái)，一個(gè)現(xiàn)實(shí)可行的辦法就是作者這幾年呼吁的煤的分級(jí)煉制技術(shù)，發(fā)展“煉煤”工業(yè)，把煤搞干凈后再供中小鍋爐里燒；在“煉煤“的同時(shí)副產(chǎn)高價(jià)值的更潔凈的油氣燃料；同時(shí)還要嚴(yán)格規(guī)范中小鍋爐里燒煤的質(zhì)量和制定其他規(guī)范去控制中小鍋爐引起的污染。大電廠只要肯花錢(qián)，可以把除過(guò)CO2以外的其他排放降到和天然氣同等·甚至更低的排放水平，這不足為奇。近幾年，國(guó)家在大電廠的污染控制方面做了很多工作值得肯定。甚至有些公司化大錢(qián)做出了比天然氣電廠還干凈的超凈煤電廠。其實(shí)，這些超凈排放的脫硫，脫硝，脫粉塵的技術(shù)都是現(xiàn)成的，關(guān)鍵看是否值得去化這么大的代價(jià)去把追求從95%脫除到99%甚至更高。目前的問(wèn)題是一方面100%排放的中小鍋爐因中小企業(yè)和個(gè)人無(wú)實(shí)力去煤改氣，無(wú)人過(guò)問(wèn)；而原來(lái)已經(jīng)安裝了脫硫90%以上的大電廠卻又投巨資去追求低于天然氣排放的超凈電廠。一方面大國(guó)企化大價(jià)錢(qián)去升級(jí)已安裝污染物控制的大電廠追求超凈排放（低于天然氣電廠排放），一方面無(wú)人投資解決能解決真正的霧霾元兇 - 中小鍋爐散燒煤的排放控制的”煉煤“技術(shù)；以至于國(guó)家花了不少錢(qián)在大電廠改造升級(jí)，但霧霾治理效果不明顯，因?yàn)殪F霾的真正元兇是散燒煤，而不是已安裝脫硫，脫硝脫粉塵的大電廠
文|劉科，（國(guó)家特聘專(zhuān)家、盤(pán)古智庫(kù)學(xué)術(shù)委員、澳大利亞國(guó)家工程院院士，托普索公司副總裁、環(huán)球資源公司合伙人、國(guó)家千人計(jì)劃化學(xué)化工專(zhuān)委會(huì)主任）
近來(lái)，霧霾成為最熱門(mén)話(huà)題之一。無(wú)論民眾，相關(guān)行業(yè)及政府都對(duì)此表示出無(wú)奈，甚至抱怨。但抱怨無(wú)用，當(dāng)務(wù)之急，要搞清霧霾形成的主要原因，再談如何治理。
霧霾分為“一次顆?！焙汀岸晤w?！??；剂先绮裼腿紵龝r(shí)尾氣中直接排放的顆粒是“一次顆粒（Primary Particulates）”，占霧霾總量的24%左右。對(duì)霧霾貢獻(xiàn)最大的是 “二次顆粒(Secondary Particulates)” 占到其總量的約50%左右?！岸晤w粒”是化石燃料燃燒尾氣中的氣態(tài)污染物（如NOx、SOx）和揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）進(jìn)入大氣后，在一定的水霧狀態(tài)下與空氣中的氨及VOC等物質(zhì)發(fā)生氣溶膠反應(yīng)形成的顆粒。因此要去除霧霾，就要減低NOx、SOx及VOC這些污染物的排放。
我國(guó)2010年耗約4.7億噸石油到2014年耗約5.7億噸原油，而2014年煤耗量約36-38億噸。以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)短期無(wú)法改變，因此治理燃煤污染就成為當(dāng)下的首要問(wèn)題。大電廠按規(guī)定都需安裝脫硫、脫硝和脫粉塵設(shè)備，脫除率達(dá)到90%以上。集中燃煤，尾氣中的污染物可以控制到和天然氣燃燒相近甚至更低。世界平均煤炭集中利用度是60%左右，歐美日等能達(dá)到90%以上，但我國(guó)煤炭集中利用度不到50%。我國(guó)有近70萬(wàn)臺(tái)中小鍋爐散燒了幾億噸煤，準(zhǔn)確數(shù)字，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)有出入，但估計(jì)約6億噸散燒煤左右；在每一臺(tái)中小鍋爐后面安裝脫硫脫硝裝置成本太高，沒(méi)有國(guó)家或個(gè)人會(huì)這樣做。散燒一噸煤的污染是大型鍋爐超凈減排后的10-20倍左右；因此，散燒6億噸煤的排放相當(dāng)于約60-120億噸集中燃燒產(chǎn)生的污染。由于中國(guó)人口基數(shù)大，用中國(guó)人均能耗和排放遠(yuǎn)低于歐美的計(jì)算方法，無(wú)法解釋霧霾污染問(wèn)題，但環(huán)境容量由每平方公里的排放量（或能源密度）決定，和人均排放量無(wú)關(guān)（1平方公里上可能住10人也可能住1萬(wàn)人）；空氣是流動(dòng)的，因此霧霾問(wèn)題只關(guān)注局部城市數(shù)據(jù)也意義不大。從宏觀來(lái)看，整個(gè)歐洲的總面積與中國(guó)差不多，但中國(guó)人口大多集中在東部約200萬(wàn)平方公里的區(qū)域內(nèi)，而歐洲人口則分布在約400萬(wàn)平方公里的土地上。相比中國(guó)的36億噸用煤量，歐洲的燃煤總量只有約5.8億噸，而且絕大部分用于有污染物排放控制的大電廠，而中國(guó)不僅耗煤總量遠(yuǎn)大于歐洲，而且不少煤是散燒，因此中國(guó)每平方公里的排放量遠(yuǎn)大于歐洲。這就解釋了為什么雙方都有大量汽車(chē)，而中國(guó)有霧霾，歐洲少有的主要原因。
作者認(rèn)為，散煤燃燒是霧霾的第一元兇。人們自然要問(wèn)，既然如此，為何不把散煤燃燒全改為天然氣？這一方向是對(duì)的，但中國(guó)的天然氣總量是不夠的。近期中國(guó)天然氣降價(jià)，很多人認(rèn)為中國(guó)天然氣過(guò)剩。這是誤解。中國(guó)的天然氣不是太多而是太貴（是美國(guó)價(jià)格的2倍以上）。從環(huán)境保護(hù)和治理霧霾的角度，非常有限的天然氣，首先應(yīng)用去改造中小鍋爐，而不是讓大電廠煤改氣。但即使把中國(guó)的天然氣全部用于中小鍋爐改造，我們的天然氣也不夠。我們又不可能在每臺(tái)中小燒煤鍋爐后安裝脫硫，脫硝和脫粉塵裝置，因此在可見(jiàn)的未來(lái)，一個(gè)現(xiàn)實(shí)可行的辦法就是作者這幾年呼吁的煤的分級(jí)煉制技術(shù)，發(fā)展“煉煤”工業(yè)，把煤搞干凈后再供中小鍋爐里燒；在“煉煤“的同時(shí)副產(chǎn)高價(jià)值的更潔凈的油氣燃料；同時(shí)還要嚴(yán)格規(guī)范中小鍋爐里燒煤的質(zhì)量和制定其他規(guī)范去控制中小鍋爐引起的污染。大電廠只要肯花錢(qián)，可以把除過(guò)CO2以外的其他排放降到和天然氣同等·甚至更低的排放水平，這不足為奇。近幾年，國(guó)家在大電廠的污染控制方面做了很多工作值得肯定。甚至有些公司化大錢(qián)做出了比天然氣電廠還干凈的超凈煤電廠。其實(shí)，這些超凈排放的脫硫，脫硝，脫粉塵的技術(shù)都是現(xiàn)成的，關(guān)鍵看是否值得去化這么大的代價(jià)去把追求從95%脫除到99%甚至更高。目前的問(wèn)題是一方面100%排放的中小鍋爐因中小企業(yè)和個(gè)人無(wú)實(shí)力去煤改氣，無(wú)人過(guò)問(wèn)；而原來(lái)已經(jīng)安裝了脫硫90%以上的大電廠卻又投巨資去追求低于天然氣排放的超凈電廠。一方面大國(guó)企化大價(jià)錢(qián)去升級(jí)已安裝污染物控制的大電廠追求超凈排放（低于天然氣電廠排放），一方面無(wú)人投資解決能解決真正的霧霾元兇 - 中小鍋爐散燒煤的排放控制的”煉煤“技術(shù)；以至于國(guó)家花了不少錢(qián)在大電廠改造升級(jí)，但霧霾治理效果不明顯，因?yàn)殪F霾的真正元兇是散燒煤，而不是已安裝脫硫，脫硝脫粉塵的大電廠
