文/何平 王晓琼

摘要:中国的大气污染防治形势较为复杂,是一项长期持续的系统工程。现阶段,中国大气污染负荷仍处于高位,表现在空气质量方面,PM2.5是绝大多数城市最主要的大气污染物,而关于PM2.5的有效缓解和改善举措以及如何协同减碳降污,业界反应亦是百家争鸣,莫衷一是。中国绿发会大气治理与低碳发展工作委员会重点关注了大气环境中PM2.5的治理应对举措,通过召开大气污染精准治理讨论会,厘清PM2.5浓度升高造成空气污染的成因,提出了控制可凝结颗粒物和氨气排放,以有效降低城市PM2.5的相关建议。

关键词:大气污染防治,空气质量,PM2.5,可凝结颗粒物,精准治理

何平,王晓琼.降低城市PM2.5的重要举措:控制可凝结颗粒物和氨气排放.生物多样性保护与绿色发展.百家.2023年1月5日.ISSN2749-9065

环境,与我们每个人的生活和健康息息相关。面对气候变化导致的环境挑战,人类是祸福相依、安危与共的命运共同体。“十四五”时期,中国将生态环境保护进入减污降碳协同治理的新阶段,大气污染综合防治,坚持以减污降碳为重要抓手,为“双碳”目标、健康中国与美丽中国建设提供了支撑和助力。

中国的大气污染防治形势较为复杂,是一项长期持续的系统工程。就改善空气质量而言,国务院于2018年发布《打赢蓝天保卫战三年行动计划》(简称《行动计划》),《行动计划》提出,经过3年努力,大幅减少主要大气污染物排放总量,协同减少温室气体排放,进一步明显降低细颗粒物(PM2.5)浓度,明显减少重污染天数,明显改善环境空气质量,明显增强人民的蓝天幸福感。经过三年的治理,中国空气总体质量明显改善,蓝天保卫战行动取得显著成效。

但,不可否认。现阶段,中国大气污染负荷仍处于高位,表现在空气质量方面,中国PM2.5浓度是世界卫生组织保护人体健康指导值的6倍左右,是欧美整个浓度水平的2-4倍,治理形势依然严峻。

PM2.5是绝大多数城市最主要的大气污染物,它造成的健康损失占到了99%。而关于PM2.5的缓解和改善举措以及如何协同减碳降污,业界反应也是百家争鸣,莫衷一是。笔者近日获悉中国科协网发布的一则新闻,浙江大学环境与资源学院长聘教授谷保静发表的一篇论文(《在缓解PM2.5空气污染方面,减少氨比氮氧化物更具成本效益》)入围全球“前沿地球奖”参选作品。文章介绍,“前沿地球奖”由前沿研究基金会(Frontiers Research Foundation)于今年发起设立,旨在表彰过去两年在同行评议期刊上发表的、有助于将地球系统保持在环境安全界限的研究成果。

论文所指,缓解PM2.5空气污染的立场和观点让笔者受到很大触动和鼓舞。大概从三年前,中国生物多样性保护与绿色发展基金会(简称中国绿发会、绿会)大气治理与低碳发展工作委员会就重点关注了大气环境中PM2.5的治理应对举措,通过召开大气污染精准治理讨论会,厘清PM2.5浓度升高造成空气污染的成因,提出了控制可凝结颗粒物和氨气排放,以有效降低城市PM2.5的相关建议,并致函生态环境部等相关部委,希望能从源头做好空气中可凝结颗粒物的精准防控,控制氨气排放,以保障中国大气污染防治工作取得积极成效。

建议指出,PM2.5除了直接排放外,大部分是气体污染物在空气中转化而成,这些气体污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物和可凝结颗粒物。目前二氧化硫已经得到有效控制,氮氧化物和挥发性有机物已在大气污染控制指标之中,可凝结颗粒物和氨气却没有得到关注,根据相关的研究,目前阶段,可凝结颗粒物和氨气是导致 PM2.5 超标的主要原因,建议立即采取措施加以控制。

1.可凝结颗粒物和氨气对 PM2.5的影响

1)可凝结颗粒物(CPM)

人类活动直接排放的一次颗粒物分为两类,一类是可过滤颗粒物,俗称烟尘,可以通过滤膜过滤;另一类是可凝结颗粒物(CPM),不能通过滤膜挡住。CPM是形成 PM2.5气溶胶的核心物质,它的特征是粒径小(亚微米级)、消光性强、粒数巨大(每立方厘米以千万计)、很难沉降,同时还能吸湿放大,直接导致雾霾。

目前达到超低标准的烟气里,CPM 显著存在。南京师范大学盛重义教授检测出京津冀地区10个达到烟尘超超低标准 (5 毫克/立方米) 电力机组的 CPM 平均值是 5.17毫克/立方米。中国环科院任阵海院士整理出上海环境监测中心等机构对上海、陕西、山西等地17个达到超低标准(10毫克/立方米) 电力机组进行的测试数据,CPM的平均值是13.93毫克/立方米。国内外其它的文献,我们也发现,在应用已有的治理技术排放的烟气中,实际排放的颗粒物当中,约50%是CPM的排放。

中国人民大学宋国君教授通过对案例城市近三年的PM2.5超标排放的监测和统计分析,也发现PM2.5超标日的主要排放原因是可凝结颗粒物(CPM)主导。

但目前中国颗粒物超低标准只有烟尘,没有纳入CPM,也就是说,达到超低(或超超低)排放标准的烟气里含有巨量 CPM,没有得到监管和控制,从而导致 PM2.5和雾霾天数居高不下。

2)氨气

氨气是大气中唯一的高浓度碱性气体, 它们与大气中酸性气溶胶化合,在空中形成极细的二次颗粒物。美国盐湖城2017年雾霾爆发,其主要原因是大气中氨含量升高。中国合成氨产量从 1999 年的 3432 万吨增长至 2013 年的 5739 万吨,增长了 2307 万吨,期间农用氮肥使用折纯量增长仅约 214 万吨,合成氨增长量的绝大部分被用于非农领域。2012—2016 年 的合成氨产量大约维持在 5700 万吨以上。非农业用氨中,烟气氨法脱硝(氮氧化物)用氨增长速度快、用量大。中国这几年大气中氨含量上升,主要由于对工业烟气和柴油车尾气实施超低的氮氧化物脱除标准,造成氨的大量使用,其中约1/4的氨逃逸到大气中。法国科学家发现, 中国东部地区,2011年到2015年二氧化硫和氮氧化物分别下降了37.5%和21%, 而大气中氨含量反而增加49%。

薛文博、王金南、王跃思等专家2016年研究“氨排放对全国城市 PM2.5浓度的影响”。结果表明, 氨排放对全国城市硫酸盐,硝酸盐,铵盐及 PM2.5年均浓度贡献率分别为4.2%,99.8%,99.7% 和29.8%。“国家大气污染防治攻关联合中心”在“大气重污染成因与治理攻关项目”的课题报告指出目前大气中氨含量超过环境容量76%。这些研究已经清楚的表明大气中氨含量超量存在,而且对 PM2.5的贡献率接近30%!

尽管烟气排放里有氨气含量的限制,由于氨逃逸的渠道和载体分散,氨排放实际上没有得到控制。

2.治理建议

1)对可凝结颗粒物 CPM治理的建议

经验和研究中专家们发现,CPM的治理技术是可行并且成本较低的,因为主要技术可以同时回收烟气余热和水蒸气。目前,如果把CPM当成需要去除的污染物,合适的技术有:湿式电除尘技术、冷凝技术,以及余热回收技术。像余热回收技术,它不但可去除CPM,也可以回收水蒸气和余热,除了技术比较成熟和稳定,还有成本投入产出的优势,可以取得减污,减碳和增收的多重效果。由于目前直接检测 CPM 成本较高,在我们的排放标准中,可考虑增设烟气湿度这一标准,因为 CPM 一般都是通过水蒸气携带出来, 通过增设这样的指标,可以同时控制 CPM 和水汽的排放,因为水汽也是产生雾霾的因素。

2)对氨气治理的建议

超低的氮氧化物减排标准导致企业过度用氨,是大气中的氨含量升高的主要原因。建议将氮氧化物排放标准恢复到实施超低以前,这样可大幅减少氨逃逸,对雾霾的发生取到釜底抽薪的作用。同时,全面评估工业氨排放的渠道和载体,从而制定针对性的政策,采取更合适的技术,多渠道,多方法的控制氨排放。

图源:中国绿发会

参考资料:

1.《报告:空气污染与气候变化对人体健康造成威胁 地方应根据自身禀赋推进降污减碳协同》. 21世纪经济报道.2022.12.29

2.三名中国科学家入围全球“前沿地球奖”https://www.cast.org.cn/art/2022/12/31/art_378_205601.html

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