對治理霾的建議

2013年霧霾爆發以來，各地采取積極措施治理大氣污染，使大氣環境有所改善。但大氣污染仍然沒有控制住，近幾年秋冬季節，即使在大範圍的停工限産的前提下，大面積霧霾現象在北方除北京以外的地區仍然頻繁發生，給企業生産和人民健康帶來嚴重影響。為了使未來的大氣污染治理更加有效，我們分析了這幾年大氣污染治理的得失，并提出改進建議。

• 1.問題

2013年重霾爆發以來，政府從中央到地方，采取各種措施“鐵腕治霾”，包括實施世界上最嚴格的煙氣超低排放标準，大範圍的煤改氣、煤改電，治理散、亂、污等。目前控制的三個常規大氣污染物，顆粒物（塵PM），二氧化硫（SO2）的排放量同比2014年前的峰值下降 80%以上, 氮氧化物（NOx）的排放量也同比峰值下降了30%。從指标上看，常規污染物減排治理成果非常好，但實際的霧霾治理效果遠遠低于預期。到秋冬季，北方地區不得不靠大範圍的停工、限産來維持一定的大氣環境質量。即使如此，霧霾仍然頻繁來襲。特别是2020年春節疫情期間，在國民經濟幾乎處于停頓狀态的情況下，大範圍、長時間的重霾仍然未能避免。

污染物排放與不利大氣擴散條件是霧霾發生的兩個主要因素。北方秋冬季霧霾頻發的原因不僅與常規污染物排放有關，更與非常規污染物排放有關，否則，常規污染物在峰值期間（2008-2011）更容易暴發霧霾。同時，不利大氣擴散條件不僅由自然因素引起，也與人類活動有關，特别是工業水汽排放相關。

經過反複的研究和分析，我們認為目前治理常規大氣污染物 （二氧化硫和氮氧化物）減排技術缺陷和标準缺失，導緻了大量非常規污染物的排放，而這些非常規污染物沒有得到監管，是當前霧霾久治不愈的根本原因，大量工業水汽排放引發的不利大氣擴散條件是重要原因。

• 2.治理技術缺陷和标準缺失

• 2.1氮氧化物NOx 減排的同時，産生了大量的氨排放

目前減排氮氧化物（脫硝）主流技術 SCR 法用氨作為還原劑，為了達到遠高于歐美标準的超低控制指标，企業過量噴氨現象十分普遍。這些過量的氨氣形成铵鹽等氨氮物, 通過粉煤灰、脫硫廢水、霧滴等被攜帶排出煙道,最終形成氨氣排至大氣。專家估算，按 2017年電廠的氨使用量計算，這部分排放的氨氣量約為137-218萬噸。非電行業的脫硝設施不少設置于脫硫設施之後，過量的氨直接排入大氣，比電廠的影響更嚴重。中國科學院大氣物理研究所研究員王躍思團隊通過觀測發現，“華北是我國氨氣最大的‘熱點區’，濃度異常高，空間覆蓋範圍廣” 。該團隊前不久在《國家科學評論》 發表文章，直接建議 “将氨(包括氨氣和铵鹽)作為大氣污染物列入控制性指标”。

工業過程中的氨排放問題一直沒有得到關注。根據前不久完成的國家大氣污染防治攻關聯合中心組織的“大氣重污染成因與治理攻關項目(總理基金)”報告所述：“氨排放主要是畜牧業和農業”，這一結論遠遠脫離現實。國際、國内多重研究表明，在城市範圍内，工業早已是主要氨排放源，特别是超低排放啟動後，工業氨用量大幅增加，大氣中的氨含量也随之升高。

氨氣是大氣中唯一的高濃度堿性氣體, 排放到大氣中的氨與硝酸或硫酸等酸性氣體發生反應, 形成硫酸鹽、硝酸鹽，氨鹽等二次細顆粒物，是大氣中氣态污染物轉變成顆粒态污染物的重要推手。另外氨（氨類物質）對霧霾的影響還表現在高濕環境下，溶解于液滴中的氨類物質和硝酸鹽，作為營養物質導緻一些微生物大量快速的繁殖，使得霧霾快速發展。我們在追求超低的氮氧化物排放的同時，忽視了目前技術的局限性，使得大量的氨排向空中，轉而形成二次顆粒物和微生物的繁殖，抵消了其它顆粒物減排的效果。

近年來，華北地區降雨已經從局部性酸雨轉變為全面偏堿性，這從宏觀上也證明，減排常規污染物的同時，導緻了過量氨氣的排放。在低溫季節氨氣铵鹽濕沉降能力弱的情況下，過量氨氣排放會導緻大氣中的細顆粒物較長時間存在，在較大範圍擴散分布。

• 2.2 二氧化硫（SO2）減排，濕法脫硫工藝與細顆粒物排放

目前絕大部分電廠和工業企業使用濕法脫硫工藝進行二氧化硫（SO2）減排，盡管脫硫效果明顯，但由于中間的煙氣升溫器 （GGH）被取消，使得煙氣低溫、低空、高濕排放，脫硫漿液中的細顆粒物通過飽和濕煙氣夾帶排入大氣，可凝結顆粒物 CPM濃度偏高，且未控制。取消GGH的情況下，低溫季節，飽和濕煙氣條件下，排出的煙氣形成濃重的煙羽，二氧化硫在煙羽内的液滴内形成亞硫酸，進一步形成硫酸的極好條件。這樣的排放變化過程完全無法監控。

根據包括北京，上海等17個達到超低排放标準機組的測試結果，CPM的平均值是 13.93毫克/立方米，超過了超低排放顆粒物标準10毫克/立方米。更為嚴重的是，CPM形成的顆粒物粒徑小，粒數濃度非常高，每立方厘米粒數以千萬計。同樣質量濃度的CPM，其粒數遠超過可過濾顆粒物，對大氣的消光作用也遠遠大于可過濾顆粒物。這些CPM 在大氣中作為凝結核，遇冷凝并，吸濕長大，并産生液相下的二次複合過程，霧霾暴發時，以PM2.5質量濃度形态顯現。

齊魯工業大學研究員周勇通過多重證據研究，确認濕法脫硫後PM2.5粒數濃度暴增是2013-2014年京津冀及周邊省份霧霾大爆發的主因。而濕法脫硫工藝取消GGH是最主要的引發PM2.5粒數濃度暴增的因素，同期大規模的脫硝加劇了這一趨勢。這也說明了為什麼在2011年以前，常規污染物二氧化硫、氮氧化物處于峰值時，沒有形成嚴重的霧霾，而在治理措施加大後（在新的大氣污染物排放标準、脫硝加價和嚴管政策刺激下，2012年開始進行大規模脫硝和脫硫設施建設或改造，2012年底開始沒有GGH并和脫硝設施串聯的濕法脫硫系統全面推開并實行嚴格的在線監測），霧霾反而顯現了！這一現象不但發生在華北地區，甚至是全國性的。現在冬季，從南到北，主要工業城市上空大部分時間是灰朦朦的。

由于可凝結顆粒物CPM沒有包括在目前的顆粒物标準之中，因此沒有得到監管。這一顆粒物指标上的漏洞，說明了為什麼環保指标上的成果對不上實際的大氣污染情況。因為指标隻管住了可過濾的固體顆粒物，對霧霾影響更嚴重的CPM沒有得到監管，超低排放評價顯著低估了顆粒物的實際排放水平，所謂的超低排放，實際上是非關鍵緻霾指标的超低，不可能實現對症下藥來治理霧霾！ 2018年各地采取的俗稱“除濕脫白”的煙羽中污染物治理措施，治理濕法脫硫後的白色煙羽，對控制 CPM 有一定效果，但由于各種原因，被主管部門叫停！這也就是為什麼疫情期間，隻有全面實現超低排放的電廠和有限的其它工業排放，霧霾依然席卷大半個中國。

• 2.3工業水汽排放

濕度是霧霾形成的一個關鍵因素，觀察表明，重度霧霾都是伴随着高濕天氣發生的。北方秋冬季形成明顯霧霾前的敏感階段及成霾過程中，煤炭/天然氣燃燒、濕法脫硫、冷卻塔等排放的水氣，對當時大氣濕度有20%左右的貢獻，對霧霾的形成也有較大貢獻。

在工業集中的地區，水汽形成的水蒸汽氣溶膠，使得局部的雲層增厚，在城市上空形成一個“鍋蓋”，使污染物無法自由擴散，大氣中包括CPM在内的各類細顆粒物，在這種人為排放水汽形成的高濕環境下，吸濕增長（研究表明，如果空氣濕度達95%，在短時間内可凝結顆粒物粒徑能增長6-16倍），與各種污染源排出的硫氧化物、氮氧化物、VOC等污染物化合，形成二次顆粒物，導緻霧霾加重。

城市周邊大量工業水汽的排放，還會造成靜穩，逆溫的天氣增加。水汽形成的水蒸汽氣溶膠，使得局部的雲層增厚，在城市上空形成一個“鍋蓋”，大氣流動性減弱，形成靜穩環境，使污染物無法自由擴散；由于濕态水溶性離子顆粒物的消光作用，大氣邊界層阻擋太陽光線照射至地面，地表溫度低，形成逆溫環境，同時這些工業水汽都帶有熱度，高于環境溫度，在高空遇冷冷凝，釋放出熱量，使高空的氣溫升高，也有助于逆溫天氣的形成。靜穩，逆溫環境導緻污染物在近地表大氣邊界層内累積，形成霧霾。

工業水汽排放不但對大氣擴散條件産生影響，同時，水汽中夾帶大量細顆粒物。除了濕法脫硫後的白色煙羽含有巨量可凝結顆粒物和可溶性鹽，目前為了節約用水，不少電廠冷卻塔使用中水作為補充水，不斷的循環，使水汽中的含鹽量大幅上升。據估算，一個百萬千瓦機組的冷卻塔每小時可排 200-400公斤的溶解性顆粒物到空中，是同樣機組煙氣總顆粒物TPM排放濃度的4-8倍！

• 3.霧霾形成與暴發過程分析

盡管在多年的努力下，常規污染物二氧化硫 SO2，氮氧化物 NOx, 和顆粒物（塵PM）已經降到低位，但由于技術缺陷和标準缺失，所産生的非常規污染物（可凝結顆粒物CPM， 氨和工業水汽）沒有得到治理和控制，以至北方地區秋冬季霧霾沒有得到有效控制，其形成與爆發的過程如下：

在低溫靜穩幹燥氣象條件下，粒數巨大沒有得到管控的可凝結顆粒物 CPM 排放到大氣中形成固态或液态的細顆粒物；濕法脫硫，冷卻塔等工業水蒸氣排放推高相對濕度，大氣中的幹态水溶性離子顆粒物吸濕長大；煙氣中殘留的氮氧化物、硫氧化物，VOCs和氨氣等和吸濕長大後的幹态水溶性離子顆粒物，水汽夾帶的細顆粒物在大氣中發生二次複合，形成硝酸鹽，硫酸鹽，有機鹽和氨鹽等二次顆粒物。由于濕态水溶性離子顆粒物的消光作用，大氣邊界層阻擋太陽光線照射至地面，地表溫度低，形成逆溫環境。這些鹽粒在逆溫，靜穩大氣的影響下，在較低的大氣邊界層内富集，形成霧霾。

在高濕天氣，這個過程顯著加快和加強，濕态水溶性離子顆粒物粒徑大幅增長，新排放的水蒸氣和夾帶的細顆粒物在更低的大氣邊界層内擴散，地表的空氣密度升高，大氣的垂直層結構相對穩定，空氣的上下間流動顯著減弱，靜穩，逆溫環境加強，同時，水溶性離子顆粒物中铵根，硝酸根等營養物，促使微生物快速繁殖，PM2.5質量濃度快速增長，霧霾爆發，并會維持一段時間，直至大氣環境發生改變（如大風，下雨，冷空氣入侵等）。

• 4. 建議

• 4.1 确定霧霾主因後進行針對性治理，避免秋冬季的“停工限産”措施

為了維持北方地區的環境質量，從 2017年開始實施“大氣污染應急管控防治措施”，即在污染天氣各地要求企業 “停工限産”。這一措施雖然緩解和減輕了霧霾污染的影響，但給各地的經濟帶來嚴重的傷害，同時也掩蓋了環保治理的問題和缺陷。從經濟上考慮，治理目前的大氣污染問題，對于一個省，隻是一個百億級的投入（如果通過節能措施減排, 投入的成本還可回收），但大面積的停工限産，經濟損失是千億級别，而且年複一年。根據前面的分析，重度霧霾不是一次排放造成，而是大氣擴散條件變差後，二次顆粒物暴增所引起，“停工限産”的作用有限。因此，我們建議在“十四五”期間，取消“大氣污染應急管控防治措施”，停止各種名目甚至加碼的“停工限産”，保障國民經濟，特别是北方地區的可持續發展。

• 4.2 設立國務院霧霾治理辦公室

由于霧霾形成的複雜性和治理的長期性，光憑環保部門的力量是不夠的，這幾年各地政府都設立了“大氣污染防治辦公室”，協調環保，能源，交通，工業，科技，城市管理等部門的合作，建議國務院也設立“霧霾治理辦公室”，從頂層開始，整合資源，全面協調大氣污染治理的工作，而不是目前環保部門單打獨鬥，頭痛醫頭，腳痛醫腳，并且受制于一些利益集團和固有的思維模式，不能開展真正有效的治理。

• 4.3 通過餘熱回收，治理濕法脫硫後排出的煙氣

濕法脫硫後排出的煙氣不但含有水汽和細顆粒物，還有餘熱。為貫徹落實《國務院關于印發大氣污染防治行動計劃的通知》,發改委 2015年就發布《餘熱暖民工程實施方案》鼓勵回收煙氣餘熱，并在 150 個區縣開展試點。目前餘熱回收利用技術已完全成熟，為了迅速抑制霧霾，特别是重霾的發生，應該強制回收濕法脫硫後煙氣的餘熱和水汽，使企業達到節能、節水、降霾、減碳和增收的五重效益。這是目前經濟成本最低，控制霧霾最有效的方法。

• 4.4回收工業排放的水汽和餘熱

根據各地的工業布局和環境容量，采取積極措施鼓勵或要求回收電廠冷卻、冶煉、化工等行業各工序排出的水汽、餘熱。此舉能減輕甚至拿掉城市上空的 “鍋蓋”，大幅度改善大氣擴散條件，減少霧霾的産生，并能減少随水汽排出的鹽粒和污染物。同時重複利用水，減少工業用水總量，降低企業成本，餘熱還可以回收利用，産生經濟效益。

• 4.5增加超低排放的内容，彌補排放指标上缺失

要把氨(包括氨氣和铵鹽)納入控制性指标，嚴格控制氨的使用。城區的氨排放除了電力、工業的脫硝外，還包括機動車，特别是柴油車的氮氧化物減排中的氨排放，和尿素制作過程中的氨排放等。

顆粒物超低标準必須包括可凝結顆粒物CPM。目前直接檢測CPM 比較困難，可通過間接檢測方法（如測冷凝水中的電導率）進行監測。

中國生物多樣性保護與綠色發展基金會國際環境基金