1、“内” “外”兼济，治理雾霾不容忽视的空气雾霾成因 PM2.5 的直接源与间接源。空气中的细颗粒物（PM2.5）和水汽是造成雾霾天气的主要因素。而 PM2.5 主要来源于两个方面：“直接源” ，即燃烧过程（主要为燃煤） 、施工、烹饪等活动向空气中直接释放造成PM2.5 的细颗粒物和“间接源” ，即工农业及运输过程中排放的具有化学活性的气态化学污染物在空气中发生反应后生成的细颗粒物。 在“直接源”中，较为重要的是燃煤，即包括各种燃煤燃烧过程：火电、炼油、制药、水泥、陶瓷、玻璃及其它需要大量燃煤燃烧的工农业和大量的农村用煤，和机动车燃油等燃烧过程。 而在形成“间接源”的前驱体污染物中，硫氧化物（即
2、二氧化硫SO2）和氮氧化物（NOx，也简称“硝” ）占的比重相当大。中科院的研究显示，1 月 13 日，当 PM2.5 突破 600 时，PM1 中有机物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐浓度分别达到了 160、70、40 和 30，这几项相加就达到了300，占总数的 50%。而这几种颗粒物的产生都与 SO2 和 NOx 有关。SO2和 NOx 是形成酸雨和雾霾的双重杀手。 无独有偶，最重要的间接源，二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）的排放也多由各种燃煤过程，和机动车等燃烧过程产生。例如火电厂以煤为原料每发一度电，即产生约 4gSO2、3.1gNOx；按照国标准，一辆一类机动车每行进一公里，产生不超过
3、 0.21gNOx，柴油车产生不超过0.78gNOx。 2013 年元月强雾霾污染溯源.燃煤是最主要的原因。形成雾霾的原因各种各样，但谁是形成我国这次强雾霾的罪魁祸首？近日，中科院“大气灰霾追因与控制”专项组发布了一项研究结果，对 2013 年 1 月京津冀地区的强雾霾污染进行了溯源分析。分析结果如图 1 所示。 （数据来源：中科院“大气灰霾追因与控制”专项组） 在图 1 中可以看到，对于北京和京津冀地区，有六大主要因素造成雾霾的形成，燃煤和机动车都是 PM2.5 最主要的两个来源，这与之前的理论分析相符。 在北京，本地燃煤占了 PM2.5 来源的 19%。而外地输送到北京的 19%的 PM2
4、.5 粒子主要也是燃煤产生的，包括二氧化硫（硫酸盐） 、细粒子、黑炭、挥发性有机物等。本次污染事件突发的一个重要原因，是以河北燃煤排放为主的二氧化硫集中转化成了硫酸盐。我们看到，外地的 19%加上本地燃煤贡献的 19%，源于显性燃煤的 PM2.5 共占北京上空 PM2.5 粒子的 38%。另外，我们无法排除还占北京 PM2.5 粒子 32%的“工业” 、 “餐饮”和“其他”的贡献中隐性燃煤的影响，因此，燃煤对这次北京强雾霾天气的影向至少占到 50%以上。 而在京津冀地区，本地显性的燃煤单项就贡献了 PM2.5 的 34%，加上还占京津冀地区 PM2.5 粒子 43%的“外来输送” 、 “工业”
5、 、 “餐饮”和“其他”的贡献中隐性燃煤的影响，燃煤对京津冀地区的强雾霾天气的影响比北京还严重，至少占到 60%以上，可以看出，北京市和京津冀地区的雾霾污染都与“煤” 、 “车”关系甚密，而“煤”的影响要比车大得多。这与全国的情况也是相符的：据统计，煤燃烧所释放的 SO：占到全国总排放的 85.4%，CO2 占到 85%，NOx 占到 60%，粉尘占到了 70%。从这个数据也可以看出对这次大面积强雾霾天气，燃煤是最主要的形成因素。 北京与发达国家特大城市的比较机动车不是雾霾主要因素 在寻找雾霾问题的解决方案时，人们纷纷将目光转向了其他与北京规模相似的国外大都市。上个世纪 50 年代伦敦的有毒烟
6、雾事件和 70 年代洛杉矶的光化学烟雾事件都是闻名世界的著名案例，且曾引起十分恶劣的公众健康后果。这些城市的气象条件同北京类似，并不利于污染物扩散。但之后，伦敦通过控制燃煤、洛杉矶通过控制机动车数量及油品质量，在 80 年代以后都大幅度地改善了空气质量，摆脱了“雾都“称号。那么，如今的北京与这些城市之间最大的区别是什么呢？我们收集了一些关键数据，在表 1 中做了总结。 表 1 北京与一些发达国家城市的煤炭消费、机动车量、 油品质量比较 表 1 列出北京与一些发达国家城市的煤炭消费、机动车量、油品质量比较。从表中可以看出，国外大城市在 90 年代的油品质量和我们现在相当，国外大城市的机动车总量、
7、人口数量、人口密度、人均机动车拥有量和城市机动车密度跟北京比都比较高，但是国外大城市在过去二十年中都没有出现过像我国这次如此严重的雾霾污染问题。 京津冀地区机动车保有量 2000 万辆，中国每辆车年平均行驶 2-3 万km，以年行驶 2.5 万 km，每 km 产生 0.5g 氮化物 NOx 计算，每年产生 25万吨 NOx，而产生的二氧化硫只有 1800 吨。京津冀每年生产火电 3210 亿度，按每度电 3.1gNOx，4.0gSO2 计算，每年产生了 99.5 万吨 NO。 ，128万吨 SO2，可以看出，火电产生的 NOx 污染是机动车排放量的 4 倍，SO2是机动车的 660 倍。由此
8、可见，机动车的排放不是这次强雾霾出现的主要原因。 再看煤炭消费量。北京的煤炭消费量比国外其他大都市高出至少十倍，甚至几十倍。例如曾经被称为“雾都”的伦敦，已将煤炭使用量减少到零；伦敦此后再无雾霾发生，全英国（24 万平方公里）也只有 5200万吨的使用量（2011 年） ，洛杉矶的煤炭使用量也是零，仅东京地区消耗煤 320 万吨，且用于火力发电，燃烧过程使用了先进的清洁生产技术。而同年仅天津市的煤炭消费量就达到 7000 万吨，加上北京就接近 1 亿吨了，整个京津冀（大约 20 万 km：）耗煤 3.4 亿吨，是美国 2011 年全国煤耗量的 34%。可见北京市区周边的京津冀地区是煤炭消费的集
9、中区。这旁证了这次北京地区强雾霾也主要是由于周边大量燃煤引发。 必须看到， “节源”手段可以防止污染物的增多，却难以将污染物大幅度减少。集中的煤炭消费与产业结构是分不开的。以京津冀鲁为例：2011 年，京津冀鲁火力发电 6380 亿度，占全国的 15.9%；同年，京津冀鲁粗钢产量 2.43 亿吨，占全国的 35.4%，全球的 16.3%；同年京津冀鲁水泥产量3.13 亿吨，占全国的 14.9%，全球的 9.2%，这样大规模的工业生产是当地国民经济的基石，短时间内难以有大的转变。 然而，在“治流”方面，脱硫脱硝仍大有空间。以脱硝为例，目前氮氧化物的末端治理技术已较为成熟。除已普遍采用的低氮燃烧技
10、术、选择性催化还原技术（SCR） 、选择性非催化还原技术（SNCR）外，还有近年来效果更好的臭氧氧化技术也被广泛采用。这一技术很好地解决了SCR 技术中氨易过量逸出、催化剂活性下降过快、脱硝不彻底的不足，进一步提高了脱硝的效率。特别将这些已有的脱硝技术组合使用，可以将NOx 降至很低水平，甚至可以达到零排放。 工业燃煤的污染物控制：加大脱硫脱硝力度。工业燃煤排放的 SO2和 NOx 均占排放总量的 70%以上，工业用煤过程减排无疑是应对雾霾最重要的手段。我们认为目前国家的脱硫脱硝力度亟需增强，尤其是十二五期间 NOx 减排 10%的目标显得有些温和。对工业燃煤的污染物控制，我们建议：提高燃煤品
11、质；“十二五”的脱硫脱硝减排目标和政策需要重新修订，鼓励超额减排；改革我国市场的价格环境，加大对执行脱硫脱硝行业的财政补贴力度；加强减排规定的强制执行和惩罚力度。 提高燃煤品质。对不得不使用燃煤的中心城市，必须强制使用低硫煤，最好是焦炭。1952 年伦敦大雾后的解决办法，首要就是使用高品质燃煤。1952 年，没有脱硫脱硝技术，没有其它能源，二战结束不久，政府相当收入用于偿还美国的二战债务，经济条件比我国目前差很多，但是伦敦的大雾就是通过使用低硫煤这一简单方法逐步给治理好。 “十二五”的脱硫脱硝减排目标和政策需要重新修订，鼓励超额减排。工业脱硫脱硝任务仍然艰巨，与发达国家相比减排力度较弱。自“六
12、五”以来，环保部门就开始进行大型燃煤锅炉的除尘和二氧化硫总量控制的研究和试点，对工业燃煤的减排进行管理。 “十一五”期间，全国废气中的煤灰和二氧化硫排放总量均呈现逐年下降趋势。目前，几乎所有的燃煤锅炉均强制要求安装除尘系统，燃煤锅炉产生的煤灰对大气中尘埃的贡献大幅下降。2010 年全国二氧化硫排放总量 2185.1 万吨，较 2005 年下降了14.3%，超额完成了“十一五”总量减排任务。但即使这样，一年仍然有2185 万吨的 SO2 排放到大气中，促使了这次强雾霾天气的形成。 氨氧化物的控制脱硝，则刚刚起步。 “十二五”前，我国没有真正进行“脱硝” 。我国从 2006 年开始统计氮氧化物排放
13、量，在“十二五”中提出了氨氧化物减排的目标，要求 2015 年比 2010 年氮氧化物减排10%，2010 年中国氨氧化物排放总量为 1852.4 万吨。五年之间计划减排185 万吨，与发达国家实施的脱硝法规相比，力度小得多。以美国为例：美国自 1990 年颁布脱硝政策，1995 年开始执行，之后的第一和第二个五年期分别减排了约 500 万吨。2005 年起更是加快步伐，五年期减排约1000 万吨（图 4） 。相比之下，我国的脱硫脱硝力度仍有提升空间，硫氧化物（如 s0：）和氮氧化物（NOX）的排放总量依然巨大，脱硫脱硝的任务还非常艰巨。 因此我们建议， “十二五”的脱硫脱硝减排目标和政策需要
14、重新修订，鼓励超额减排。只要我们未来几年抓紧上脱硫脱硝项目，雾霾形成就少了最重要的基础。 改革我国市场的价格环境，加大对脱硫脱硝行业的财政补贴力度。我国有相当部分的污染行业无力承担脱硫脱硝成本，在补贴不足的情况下，排污行业若不能将成本转移给消费者，就只能压缩环保措施的成本。当成本成为主要考虑因素，治污效果好但成本略高的技术就难以得到使用。同时，提供环保服务和技术的企业也不得不降低自己的利润和成本，甚至陷入价格战的恶性竞争。此外，有些排污企业在无法压缩成本时，会采取偷排等极端方式来应对，这显然有违政策的初衷。 环保是有成本和代价的。我国自古以来，市场的价格环境要求薄利多销，价廉物美，且长期存在恶
15、性竞争现象。有污染的企业的产品是国民经济生产中不可或缺的一环，但在这种市场环境下，他们只能面临两条严酷的出路，要么牺牲环境，要么关门，想治理也心有余而力不足。因此政府必须制定政策改善市场环境，同时拿出和 GDP 相适应的财政政策保护环境。 如前所述，脱硫脱硝的技术已相当成熟。然而，这些措施的使用必然意味着生产成本的提高。国家发改委 2011 年底出台了火电脱硝电价补贴政策，对正常运行脱硝装置的燃煤电厂，每千瓦时加价 0.8 分。但电监会调研认为，这一电价补贴无法弥补火电厂脱硝成本的投入，建议未来同步建设脱硝设施机组要加价至 1.1 分/千瓦时，而技改加装脱硝设施要加价至 1.3 分/千瓦时，加
16、大对执行脱硫脱硝的行业的补贴力度。 加强减排规定的强制执行和惩罚力度。除成本之外，监控力度不够和违法成本过低也是影响减排措施实施的重要因素。在监控力度欠缺和违法成本过低的情况下，减排装置成了摆设，偷排现象屡见不鲜。这也影响了排污企业在选择减排技术时的判断一购置成本和运行成本成了第一位的，而减排效果则成了次要的。这样的市场氛围不利于技术改良和环境保护，难以很好地达成减排的目的。 同时，环保行业的技术升级需要国家的扶持。例如，目前广泛使用的脱硝技术尚存在缺陷，如催化还原法易造成氨过量投加，引起二次污染等。而臭氧氧化技术很好地解决了这些不足并进一步提高了脱硝的效率，但尚未被广泛接受。新技术的研发需要
17、国家扶植，但是更重要的是，新技术的推广也需要国家的扶持与提倡。 民用燃煤的污染物控制：清洁能源与城镇化。2011 年，中国居民生活用煤 9000 万吨，包括做饭、取暖及农村小规模生产用煤等。这些污染量小且分散，属面污染范围，很难技术治理。生活用煤引起的环境影响不容忽视：它几乎没有任何净化措施，而且大都在室内燃烧，废物直接污染室内空气。 我们建议通过以下途径控制民用燃煤的污染：在非烧煤不可的地区，使用高质量的低硫煤甚至焦炭取代高硫的劣质煤；有条件的地区，取消民用燃煤，取而代之清洁燃料，如太阳能、风能、天然气和电；有条件地区，取暖取消燃煤，采用地源热泵技术：加快我国城镇化进程。 在非烧煤不可的地区
18、，使用高质量的低硫煤甚至焦炭取代高硫的劣质煤。民用燃煤，由于其小而分散的性质，无法采用上述末端治理技术，因此民用燃煤必须采用我国燃煤中质量最好的低硫煤，最好是焦炭。这样可以在没有污染处理条件下，最大幅度的降低燃煤过程的污染危害。 有条件的地区，取消民用燃煤，取而代之清洁燃料，如太阳能、风能、天然气和电。清洁燃料，如太阳能、风能、天然气和电没有政府的强力推广，应用过程相当缓慢，甚至几乎不可能。我国应该鼓励发展民用电，特别是在做饭和取暖领域。煤做饭已在城市消失，取而代之天然气，但天然气燃烧会向室内释放大量二氧化碳和少量有害物质，也危害民众健康。电是最干净的能源。电做饭不产生污染，也不比天然气贵。 有条件地区，取暖取消燃煤，采用地源热泵技术。我国北方大部地区均采用燃煤取暖，虽成本低廉，但带来巨大污染。由于取暖的燃煤锅炉较小，而且多而分散，很难治理，就是上了处理装置的也管理不到位，使用效率低。 采用目前许多西方国家大量采用的地源热泵取暖技术，可大幅度降低燃煤的污染，并且热效率比燃煤高，使用一度电可产生 5 度电的热，运行费用甚至比燃煤低很多。 加快我国城镇化进程。将分散居住的民众迁居到城镇，或建立新的城镇，使其形成一定的人口规模，将有利于工农业生产发展，大幅度降低生活成本，提高生活质量，并有利于各种环保技术和清洁能源的利用，保护当地及边远地区的环境。
