大氣污染深度治理的問題與建議｜綠會國際環境基金｜2021兩會建議

#生態文明建設#

編者按：2021年華北大部分地區的跨年【從除夕（2月11日）到初三（2月13日）傍晚】，是伴隨着重度霧霾天的。很多人難以理解：春節期間，社會活動水平下降，一般工業企業、交通運輸、建築施工等排放下降明顯，為什麼依然污染頻發？究竟是「煙花爆竹短時影響極大」，氣象條件不利，還是有其他深層次原因？綠會國際環境基金就此向全國兩會代表委員提出了關於大氣污染深度治理的問題與建議：原文如下：

在此繼續誠邀社會各界人士為國家相關建設積極建言獻策，請將您的兩會建議投遞至郵箱：v31@cbcgdf.org，來信請註明郵件主題和文件名為：2021年綠會兩會提案徵集-姓名-關於***的建議，期待您的來信。

按/Cherry 審/Tammy

大氣污染深度治理的問題與建議

建議方：中國生物多樣性保護與綠色發展基金會國際環境基金

2013年霧霾爆發以來，各地採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產的前提下，大面積霧霾現象在北方除北京以外的地區仍然頻繁發生，給企業生產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，並提出改進建議。

1. 問題

2013年重霾爆發以來，政府從中央到地方，採取各種措施「鐵腕治霾」，包括實施世界上最嚴格的煙氣超低排放標準，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%。從指標上看，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於預期。到秋冬季，北方地區不得不靠大範圍的停工、限產來維持一定的大氣環境質量。即使如此，霧霾仍然頻繁來襲。特別是2020年春節疫情期間，在國民經濟幾乎處於停頓狀態的情況下，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，特別是工業水汽排放相關。

經過反覆的研究和分析，我們認為目前治理常規大氣污染物 （二氧化硫和氮氧化物）減排技術缺陷和標準缺失，導致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. 治理技術缺陷和標準缺失

2.1氮氧化物NOx 減排的同時，產生了大量的氨排放

目前減排氮氧化物（脫硝）主流技術 SCR 法用氨作為還原劑，為了達到遠高於歐美標準的超低控制指標，企業過量噴氨現象十分普遍。這些過量的氨氣形成銨鹽等氨氮物, 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於脫硫設施之後，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 「將氨(包括氨氣和銨鹽)作為大氣污染物列入控制性指標」。

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、國內多重研究表明，在城市範圍內，工業早已是主要氨排放源，特別是超低排放啟動後，工業氨用量大幅增加，大氣中的氨含量也隨之升高。

氨氣是大氣中唯一的高濃度鹼性氣體, 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，是大氣中氣態污染物轉變成顆粒態污染物的重要推手。另外氨（氨類物質）對霧霾的影響還表現在高濕環境下，溶解於液滴中的氨類物質和硝酸鹽，作為營養物質導致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鹼性，這從宏觀上也證明，減排常規污染物的同時，導致了過量氨氣的排放。在低溫季節氨氣銨鹽濕沉降能力弱的情況下，過量氨氣排放會導致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，儘管脫硫效果明顯，但由於中間的煙氣升溫器 （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，二氧化硫在煙羽內的液滴內形成亞硫酸，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個達到超低排放標準機組的測試結果，CPM的平均值是 13.93毫克/立方米，超過了超低排放顆粒物標準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於可過濾顆粒物。這些CPM 在大氣中作為凝結核，遇冷凝並，吸濕長大，並產生液相下的二次複合過程，霧霾暴發時，以PM2.5質量濃度形態顯現。

齊魯工業大學研究員周勇通過多重證據研究，確認濕法脫硫後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、氮氧化物處於峰值時，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標準、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並和脫硝設施串聯的濕法脫硫系統全面推開並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。

由於可凝結顆粒物CPM沒有包括在目前的顆粒物標準之中，因此沒有得到監管。這一顆粒物指標上的漏洞，說明了為什麼環保指標上的成果對不上實際的大氣污染情況。因為指標只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，實際上是非關鍵致霾指標的超低，不可能實現對症下藥來治理霧霾！ 2018年各地採取的俗稱「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，但由於各種原因，被主管部門叫停！這也就是為什麼疫情期間，只有全面實現超低排放的電廠和有限的其它工業排放，霧霾依然席捲大半個中國。

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，重度霧霾都是伴隨着高濕天氣發生的。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在內的各類細顆粒物，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%，在短時間內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，導致霧霾加重。

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；由於濕態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，高於環境溫度，在高空遇冷冷凝，釋放出熱量，使高空的氣溫升高，也有助於逆溫天氣的形成。靜穩，逆溫環境導致污染物在近地表大氣邊界層內累積，形成霧霾。

工業水汽排放不但對大氣擴散條件產生影響，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

儘管在多年的努力下，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，但由於技術缺陷和標準缺失，所產生的非常規污染物（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：

在低溫靜穩乾燥氣象條件下，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態或液態的細顆粒物；濕法脫硫，冷卻塔等工業水蒸氣排放推高相對濕度，大氣中的干態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干態水溶性離子顆粒物，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。由於濕態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內富集，形成霧霾。

在高濕天氣，這個過程顯著加快和加強，濕態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內擴散，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銨根，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，並會維持一段時間，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 確定霧霾主因後進行針對性治理，避免秋冬季的「停工限產」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 「停工限產」。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，對於一個省，只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），但大面積的停工限產，經濟損失是千億級別，而且年復一年。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，「停工限產」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「停工限產」，保障國民經濟，特別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

由於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，並且受制於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《國務院關於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，並在 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，特別是重霾的發生，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，採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，減少霧霾的產生，並能減少隨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，產生經濟效益。

4.5增加超低排放的內容，彌補排放指標上缺失

要把氨(包括氨氣和銨鹽)納入控制性指標，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，特別是柴油車的氮氧化物減排中的氨排放，和尿素製作過程中的氨排放等。

顆粒物超低標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。