咸陽(yáng)人民路燃?xì)庠罹S修(咸陽(yáng)人民路燃?xì)庠罹S修店)

前沿拓展：

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（作者系中德可再生能源合作中心執(zhí)行主任，治霾專家。文章僅代表個(gè)人觀點(diǎn)。）

從2018年11月12日起，北京的霧霾日重一日，14日達(dá)到頂峰，PM2.5日均濃度為223微克/立方米，達(dá)到了“嚴(yán)重污染”的級(jí)別。久違的重霾，為何重返京城？

當(dāng)然，氣象條件是決定大氣質(zhì)量的兩個(gè)必要條件之一。去年冬季的大氣質(zhì)量顯著改善，主要就是因?yàn)榫┏悄酥琳麄€(gè)京津冀地區(qū)幾乎刮了一個(gè)冬天的北風(fēng)。

決定大氣質(zhì)量的另一個(gè)必要條件就是大氣污染源了。沒(méi)有嚴(yán)重的大氣污染源，氣象條件再差也不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的大氣污染。那么這次京城重霾的主要污染源來(lái)自于哪里？來(lái)自周邊還是本地？來(lái)自于燃煤？燃?xì)猓窟€是機(jī)動(dòng)車？

我們先看一組測(cè)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：

11月14日當(dāng)天北京市和周邊的天津、廊坊、保定、張家口和承德的主要大氣污染物均值（除了CO的單位為毫克/立方米外，其余為微克/立方米）：

我們?cè)倏匆幌虑皟商斓那闆r：

PM2.5的最高值出現(xiàn)在北京，但北京的SO2值卻一直是最低的。而且北京的NOx與SO2的比值為14~19，遠(yuǎn)大于其它城市，與周邊地區(qū)的空氣成分差異很大。

眼盯著這組數(shù)據(jù)，得出“主要是周邊地區(qū)污染北京”的結(jié)論，恐怕要有些想象力。

這里需要特別說(shuō)明的是，盡管北京出現(xiàn)了重霾天，但是大氣中二氧化硫的濃度很低，是個(gè)位數(shù)，要知道大氣質(zhì)量“優(yōu)”的二氧化硫24小時(shí)平均濃度上限是50毫克/立方米；而在11月14日的這個(gè)重霾天里，北京大氣中二氧化硫的濃度卻只有4毫克/立方米，可以說(shuō)這個(gè)指標(biāo)是超級(jí)“優(yōu)”，濃度如此之低的二氧化硫，在大氣中合成的顆粒物肯定是微乎其微；這說(shuō)明了北京市的絕大部分燃煤煙氣要么因退煤消失，要么燃煤煙氣得到處理。另外，氮氧化物的濃度也不高，在“良”的范圍。說(shuō)明燃?xì)夂腿加偷牡趸锱欧乓驳玫搅擞行У目刂疲M管還有進(jìn)一步改善的潛力。這說(shuō)明了北京市絕大多數(shù)的燃煤企業(yè)，對(duì)治霾工作非常積極和認(rèn)真，值得點(diǎn)贊！

盡管如此，重霾還是來(lái)了。北京有句俗話，皮褲套棉褲，必定有緣故。發(fā)生嚴(yán)重的污染天就一定有嚴(yán)重的大氣污染源。可惜我拿不到北京市11月14日大氣中PM2.5的化學(xué)組分，否則就能估計(jì)個(gè)八九不離十。現(xiàn)在就只能根據(jù)過(guò)去的信息，列舉出可能的情景，并做原因分析了。

我曾經(jīng)非正式地喵過(guò)一眼華北地區(qū)各個(gè)城市最近一兩年來(lái)的PM2.5的組分。因?yàn)椴皇枪俜焦_(kāi)的數(shù)據(jù)，我看了一眼就有了犯罪感，更別說(shuō)拷貝了。因此這里拿不出來(lái)具體數(shù)據(jù)，只能告知當(dāng)時(shí)看完后做粗略分析得出的結(jié)果：

在PM2.5中，硫酸鹽和硝酸鹽是主要成分，而且其中主要是硫酸銨和硝酸銨。在非采暖季，硫酸鹽和硝酸鹽在PM2.5中占70%左右；在采暖季占50%左右。在采暖季，有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳所占的比例明顯增大。鋁和硅在PM2.5中全年所占的比例都很低。

現(xiàn)在讓我們分析可能造成重霾的原因：?

1.是工地施工和道路揚(yáng)塵造成的？

分析：工地施工和道路的揚(yáng)塵中都有大量的鋁和硅。既然PM2.5中鋁和硅很少，工地施工和道路的揚(yáng)塵在大氣中PM2.5所占的比例肯定很小。建議以后別三天兩頭地讓工地停工、給道路拼命灑水了。特別是冬天，給地上灑水結(jié)冰造成道路安全隱患。

2.是散煤采暖造成的？

分析：北京治理散煤花了很大的力氣，前幾年每年冬季400多萬(wàn)噸散煤采暖，要全部煤改氣煤改電，估計(jì)要花300億元左右，光儲(chǔ)氣庫(kù)就得花幾十億元。現(xiàn)在儲(chǔ)氣庫(kù)沒(méi)完全建好，采暖季北京的氣不夠了就到全國(guó)要?dú)猓凑秸l(shuí)頭上誰(shuí)都得給。另外，氣和電比煤炭貴多了，北京市散煤采暖的煤改氣煤改電全部完成后，北京市政府每年得給煤改氣和煤改電的家庭補(bǔ)貼幾十億，不過(guò)這是題外話了。現(xiàn)在散煤采暖改了多少？今年散煤采暖還要燒多少煤，還沒(méi)有看到官方公布的消息。

有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳是典型的散煤燃燒產(chǎn)生的主要污染物。散煤對(duì)大氣環(huán)境的污染程度，用有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳在大氣中的濃度說(shuō)話。燃?xì)忮仩t的煙氣中基本沒(méi)有有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳顆粒物，而在北京除了散煤采暖外，有煙氣處理系統(tǒng)的燃煤鍋爐幾乎都裝上了煙氣處理系統(tǒng)（從北京市大氣中二氧化硫的濃度可以得出此判斷），排放的有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳很少。問(wèn)題是：11月14日的PM2.5里有多大比例的有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳？

散煤燃燒不會(huì)產(chǎn)生硫酸鹽和硝酸鹽。如果在PM2.5里，硫酸鹽和硝酸鹽超過(guò)50%，則散煤采暖造成的污染就不是主要的。反之，散煤就是主要的污染源。我至今沒(méi)有看到官方公布的信息。如果有，則答案就很明確了。

3.是小汽車尾氣排放造成的？

分析：北京有500多萬(wàn)輛小汽車，每天要燒2000萬(wàn)升左右的汽油。北京在采暖季每天燒1億立方米左右的天然氣，其熱值大約相當(dāng)于1億升左右的汽油。按熱值計(jì)算，在采暖季北京的天然氣燃燒量是汽油的5倍左右。如果燃?xì)庠O(shè)備沒(méi)有脫硝措施，僅有低氮燃燒措施，則燃?xì)獾牡趸锟偭繒?huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于小汽車排放的氮氧化物總量。且不說(shuō)北京有100多萬(wàn)臺(tái)左右大部分沒(méi)有低氮燃燒措施也沒(méi)有脫硝措施的戶用天然氣采暖爐，冬季每天平均要燒10立方米左右的天然氣，總計(jì)每天要燒1000萬(wàn)立方米的天然氣，相當(dāng)于要燒1000多萬(wàn)升汽油。

而北京的小汽車，大多數(shù)有尾氣三元催化器，小汽車的氮氧化物排放要低于這些戶用天然氣采暖爐。因此，即便氮氧化物是產(chǎn)生PM2.5主要原因，在采暖季，小汽車排放的氮氧化物總量也會(huì)明顯低于天然氣燃燒排放的氮氧化物總量。小汽車直接排放的PM2.5很少，況且直接排放的那一點(diǎn)兒PM2.5里也沒(méi)有硫酸鹽和硝酸鹽。

把這次重霾的原因歸結(jié)到小汽車身上，很牽強(qiáng)附會(huì)。

4.是大型柴油機(jī)動(dòng)車尾氣排放造成的？

分析：柴油機(jī)排放的尾氣中的顆粒物遠(yuǎn)高于汽油車，這是大家都清楚的。連德國(guó)大眾公司都要對(duì)柴油機(jī)動(dòng)車排放的顆粒物濃度造假，可見(jiàn)解決這問(wèn)題的代價(jià)很大。北京每天有幾十萬(wàn)臺(tái)柴油大客車和載重車在運(yùn)行，特別是那些重載卡車，直接排放不少的顆粒物。而且成分與散煤燃燒接近，也是有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳。不過(guò)，柴油車包括那些重型載重卡車，排放的PM2.5與散煤燃燒相比可就是小巫見(jiàn)大巫了。按照新標(biāo)準(zhǔn)的柴油車，尾氣中的顆粒物只有幾十毫克/立方米，比起既有散煤采暖爐幾百毫克的燃燒煙氣排放，要差以數(shù)量級(jí)。即便北京還剩十萬(wàn)戶散煤采暖戶，排放的PM2.5恐怕也比所有的柴油車加起來(lái)還要多。不過(guò)前提是，現(xiàn)在北京跑的柴油車，顆粒物排放符合新標(biāo)準(zhǔn)。

柴油車當(dāng)然也排放氮氧化物，但在采暖季排放的氮氧化物恐怕也不會(huì)比燃?xì)舛唷２贿^(guò)柴油車有一個(gè)值得懷疑的地方，脫硝！柴油車是采用SCR法脫硝，噴尿素水，掌握不好就會(huì)造成氨逃逸，逃逸的氨與尾氣中殘存的二氧化氮和二氧化硫結(jié)合，就會(huì)生成銨鹽。以前中國(guó)柴油里的二氧化硫很高，達(dá)到800~2000ppm，不知現(xiàn)在有多高？不過(guò)銨鹽合成的效率不會(huì)很高，因?yàn)楹铣尚枰h(huán)境。柴油車排放的尾氣溫度較高，水霧不大，因此合成的銨鹽有限。要讓柴油車造成這么重的霾，勉為其難。

5.天然氣燃燒排放的？

分析：這是最值得懷疑的“嫌犯”。北京市去煤采用的主要方法就是煤改氣。燃煤電站改為燃?xì)怆娬荆蟠笮⌒〉娜济哄仩t改為燃?xì)忮仩t。

北京市市區(qū)現(xiàn)在主要用天然氣采暖。在采暖季天然氣的用量是非采暖季的好幾倍，所以全年使用的燃?xì)庠詈腿細(xì)鉄崴黠@然不是主要污染源。我們看一看北京采暖的天然氣是怎么燒的？北京的采暖天然氣主要有三種燒法：

燃?xì)廨啓C(jī)+煙氣余熱鍋爐：北京市有1000多萬(wàn)千瓦的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。在采暖季，每天最多可燒掉5000萬(wàn)立方米左右的天然氣，是北京冬季燒氣的大戶。燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒溫度高達(dá)1500℃左右，氮氧化物產(chǎn)生的量與溫度成正比，因此燃?xì)廨啓C(jī)的尾氣里有大量的氮氧化物，不得進(jìn)行脫硝，要噴氨水。氨水噴少了氮氧化物降不下來(lái)，但噴多了會(huì)造成氨逃逸，逃逸的氨會(huì)與二氧化氮和二氧化硫（天然氣中有少量殘存的二氧化硫）在燃燒煙氣的水霧中直接合成為顆粒物——硫酸銨和硝酸銨/亞硝酸銨。很遺憾，氨逃逸量與氮氧化物的排放量是呈反比的，要想讓氮氧化物降下來(lái)，氨逃逸量就會(huì)升高，這是個(gè)矛盾。

燃?xì)忮仩t：據(jù)說(shuō)現(xiàn)在北京市幾乎所有的燃?xì)忮仩t都進(jìn)行了低氮燃燒的技術(shù)改造。如果這些鍋爐僅僅增加了低氮燃燒措施，而沒(méi)有增加脫硝措施，則煙氣中的氮氧化物排放會(huì)高一些，在100毫克左右/立方米。如果增加脫硝措施，要噴氨水或尿素水，會(huì)產(chǎn)生的問(wèn)題上面已經(jīng)說(shuō)了。

戶用天然氣采暖爐。如前所述，北京有100多萬(wàn)臺(tái)左右大部分沒(méi)有低氮燃燒措施也不沒(méi)有脫硝設(shè)備的戶用天然氣采暖爐，這些采暖爐會(huì)排放大量的氮氧化物。但是，不會(huì)排放硝酸鹽和硫酸鹽。

為了防止氨逃逸量過(guò)大，國(guó)際上對(duì)燃燒煙氣中氮氧化物的排放上限采取了比較謹(jǐn)慎的做法。以德國(guó)為例：20MW（30噸）以下的燃煤小鍋爐，氮氧化物的排放上限為400毫克/立方米；20MW（30噸）以上的燃煤鍋爐，氮氧化物的排放上限為200毫克/立方米，最近正在改為100毫克/立方米；只有垃圾焚燒廠，排放上限最低，為100毫克/立方米。而中國(guó)的燃煤和燃?xì)馊紵团欧艠?biāo)準(zhǔn)中對(duì)氮氧化物的排放上限定得特別低，50毫克/立方米。毫無(wú)疑問(wèn)，氮氧化物排放上限的降低，不可避免地增加大氨逃逸的量。只是逃逸了多少，與煙氣中的二氧化氮和二氧化硫結(jié)合，生成了多少銨鹽，就是個(gè)謎了。

天然氣燃燒中產(chǎn)生的氮氧化物由一氧化氮和二氧化氮組成。一氧化氮在空氣中進(jìn)一步氧化，就變成了二氧化氮。在大氣中二氧化氮與堿性物質(zhì)結(jié)合生成硝酸鹽需要堿性物質(zhì)。從PM2.5的分析中，可以得知生成硝酸鹽的主要堿性物質(zhì)是氨。空氣中的氨主要是種植業(yè)施肥和養(yǎng)殖業(yè)的禽畜糞便產(chǎn)生的。不過(guò)在冬季，施肥少，氣溫低，因此種植業(yè)散發(fā)到空氣中的氨比起在春夏秋很少，養(yǎng)殖業(yè)也不多。另外由于冬季干燥和氣溫低，氨與酸性氣體的合成效率也比春夏秋要低得多。因此，冬季二氧化氮與氨在大氣中合成硝酸銨/亞硝酸銨的量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于春夏秋季。況且，從官方公布的大氣污染物數(shù)值看，在11月14日大氣中二氧化氮的平均濃度為75微克/立方米，在“良”的范圍。大氣中的二氧化氮不多，氨很少，在大氣中的合成條件又很差。因此，在11月14日，各種污染源排放的氮氧化物當(dāng)不是產(chǎn)生PM2.5的主因。

這樣看來(lái)，如果在11月14日的大氣中PM2.5的主要成分是銨鹽的話，天然氣燃燒的脫硝工藝造成的氨逃逸可能是主犯。

6.燃煤鍋爐造成的？

分析：因?yàn)槿ツ甑奶烊粴夤?yīng)短缺，北京不得不重新啟動(dòng)了燃煤熱電聯(lián)供站，實(shí)現(xiàn)了我在三年前就預(yù)言過(guò)的北京大規(guī)模煤改氣后必定有一天會(huì)氣改煤。大型燃煤電站煤改氣，弊端很大，因?yàn)槿济弘娬镜臒煔馕廴九欧艤p排的成本較低，天然氣的價(jià)格是煤炭的3~4倍，中國(guó)又是一個(gè)天然氣大量依賴進(jìn)口的國(guó)家，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)的角度還是從能源安全的角度，中國(guó)都應(yīng)該盡量節(jié)約天然氣的使用。

根據(jù)官方媒體報(bào)道，北京重新啟動(dòng)的燃煤熱電聯(lián)供站的燃煤煙氣排放中的污染物濃度為：顆粒物1.5毫克/立方米，二氧化硫5毫克/立方米，氮氧化物20毫克/立方米。氮氧化物的排放太低了，這意味氨逃逸可能非常嚴(yán)重。

除了重新啟動(dòng)的燃煤熱電聯(lián)供站，北京市還有什么燃煤鍋爐，就不得而知了。如果有，就有與燃煤熱電聯(lián)供站同樣的疑問(wèn)。

等一等。上面不是說(shuō)燃煤煙氣中的顆粒物排放只有1.5毫克/立方米嗎？而天然氣燃燒排放的煙氣中顆粒物不是低于5毫克/立方米嗎？這與我所說(shuō)的煙氣中有大量的銨鹽不是很矛盾嗎？

這是個(gè)矛盾。道理是，燃?xì)獾臒煔夂腿济簼穹摿虻臒煔庵校写罅康乃F，因而導(dǎo)致煙氣中的可溶鹽在線測(cè)量不準(zhǔn)確。解決這個(gè)矛盾并不復(fù)雜，從煙囪里抽一管子煙氣到實(shí)驗(yàn)室里做離線檢測(cè)就是了。讓我感到疑惑的是，定期或不定期的煙氣離線檢測(cè)在西方國(guó)家是環(huán)保機(jī)構(gòu)必須做的檢測(cè)工作，但在中國(guó)幾乎沒(méi)有環(huán)保機(jī)構(gòu)去做。為什么？我曾經(jīng)詢問(wèn)過(guò)。地方環(huán)保機(jī)構(gòu)給我的解釋是，所有的檢測(cè)工作由國(guó)家生環(huán)部（過(guò)去的國(guó)家環(huán)保部）規(guī)定。因?yàn)閲?guó)家生環(huán)部沒(méi)有規(guī)定要做煙氣離線檢測(cè)，所以不做。對(duì)所有可能的大氣污染源，進(jìn)行系統(tǒng)地現(xiàn)場(chǎng)抽樣離線檢測(cè)，是確定污染源最可靠的辦法，花費(fèi)也不多。國(guó)家生環(huán)部為什么沒(méi)有規(guī)定各地做煙氣成分的離線測(cè)量？這是個(gè)謎。

有個(gè)朋友告訴我，他曾經(jīng)對(duì)一家號(hào)稱實(shí)現(xiàn)了煙氣污染物超低排放（PM2.5

現(xiàn)在生環(huán)部下令給燃煤煙氣濕法脫硫“脫白”，說(shuō)穿了就脫硫酸鹽和硝酸鹽，不聲張地糾正這個(gè)失誤，也算是迷途知返，可喜可賀。

需要說(shuō)明的是，燃煤或燃?xì)馓幚砗蟮臒煔饫锏牧蛩猁}和硝酸鹽的粒徑特別小，大部分粒徑小于1微米，是所謂的超細(xì)顆粒物，即PM1。顆粒物的粒徑越小，則比表面積（表面積與質(zhì)量之比）越大，在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力也就越大，于是在空中漂浮的時(shí)間就越長(zhǎng)。

說(shuō)了這么多原因。治不了白說(shuō)。有沒(méi)有立竿見(jiàn)影的治法？有：

提高燃?xì)廨啓C(jī)+余熱鍋爐的氮氧化物排放上限，因而減少氨逃逸量。如果燃?xì)忮仩t已經(jīng)加裝有效的低氮燃燒裝置，就不要再使用脫硝工藝了。這樣就可以大大減少脫硝環(huán)節(jié)噴射的氨水，因而大大減少氨逃逸和因此造成的銨鹽排放。即使在11月14日大氣質(zhì)量為“嚴(yán)重污染”的情況下，北京大氣中的氮氧化物濃度還是“良”（與“嚴(yán)重污染”中間還隔著“輕度污染”、“中度污染”、“重度污染”三個(gè)級(jí)別），增加點(diǎn)兒氮氧化物的排放不會(huì)增加多少PM2.5的排放。

提高燃煤熱電聯(lián)供站的氮氧化物排放上限，譬如只做爐內(nèi)的SNCR脫硝，不做爐外的SCR脫硝，以減少氨逃逸。進(jìn)一步還可以考慮使用超低硫煤，不脫硫，只除塵。這樣，即使有氨逃逸，沒(méi)有濕法脫硫產(chǎn)生的大量水霧，氨與二氧化硫和二氧化氮的合成量也很有限。我的老家陜西省咸陽(yáng)市的彬長(zhǎng)煤田，就有硫含量極低的超低硫煤（硫含量為0.2%左右）。盡管產(chǎn)量少，但是滿足北京市一個(gè)冬天200萬(wàn)噸左右的消耗，應(yīng)該還是沒(méi)有問(wèn)題的。現(xiàn)在，北京大氣中的二氧化硫濃度很低，容得下燃煤熱電聯(lián)供站排放的那點(diǎn)兒二氧化硫。如果燒的是超低硫煤的話，一個(gè)冬天也就才排放幾千噸二氧化硫。

給燃?xì)鉄犭娐?lián)供電站和燃?xì)忮仩t加裝電鍋爐，在有棄風(fēng)電和在低谷電價(jià)時(shí)段里，使用電力替代天然氣供暖。前幾天，河北省南部一家造紙廠的老板來(lái)找我，希望幫助解決煤改氣后能源價(jià)格過(guò)高的問(wèn)題。今年這個(gè)企業(yè)拿到的管道天然氣價(jià)格是每立方米3.9元，冬季就變成5元了。原來(lái)燃煤燒鍋爐，1噸紙的能源費(fèi)用是200多元，用3.9元/立方米的天然氣是500多元，生產(chǎn)就虧損了，但停產(chǎn)就會(huì)損失客戶，還得迎著頭皮干。用1立方米5元/立方米的天然氣，能源成本就接近700元/噸紙了，虧損不起，只得停產(chǎn)了。天然氣的熱值是約10kWh，合0.39~050元/kWh。北京的低谷電價(jià)是0.33元左右/kWh；棄風(fēng)電價(jià)，現(xiàn)在也就是0.20元左右/ kWh。張家口地區(qū)的風(fēng)電棄風(fēng)，每年高達(dá)好幾十億千瓦時(shí)，如果加上鄰近北京的內(nèi)蒙古地區(qū)的棄風(fēng)電，就上百億千瓦時(shí)了，風(fēng)電棄風(fēng)主要發(fā)生在冬季，其原因就是采暖季大量的熱電聯(lián)供機(jī)組發(fā)電，將風(fēng)電擠出了電網(wǎng)。如果北京市用這些棄風(fēng)電替代天然氣，就可以減少10多億千瓦時(shí)天然氣的消耗，挽回風(fēng)電企業(yè)幾十億元的棄風(fēng)損失。北京減少了燃?xì)獾奈廴尽⑦€節(jié)省了采暖能源費(fèi)用，河北的用氣企業(yè)得到了廉價(jià)的天然氣，風(fēng)電企業(yè)減少了棄風(fēng)損失，一箭四雕，利人利己利國(guó)，又何樂(lè)而不為呢？

已經(jīng)說(shuō)得夠多的了，到此打住。

真心希望：這不期而遇的重霾，能讓治霾者們更聰明，治霾路上少走彎路；能讓決策者們更明智，治霾路上少被忽悠。愿我們國(guó)家今后的治霾工作事半功倍，而不是事倍功半。

我是一個(gè)在江湖上趕路的治霾者。

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