摘要:從2013年到現(xiàn)在大氣污染治理取得不小成就,對(duì)各項(xiàng)污染物的治理現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述,但是治理技術(shù)仍然不完善。目前要重點(diǎn)治理?yè)]發(fā)性有機(jī)物、氮氧化物和氨。目前最核心的仍是氮氧化物。
關(guān)鍵詞:大氣污染現(xiàn)狀 二氧化硫 氮氧化物 氨
我們國(guó)家從2013到2017有“大氣十條”,也就是《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》,2018-2020年的繼續(xù)環(huán)保措施叫《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》?!八{(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”提出的目標(biāo)是,二氧化硫、氮氧化物排放總量分別比2015年下降15%以上;PM2.5未達(dá)標(biāo)地級(jí)及以上城市濃度比2015年下降18%以上,地級(jí)及以上城市空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良天數(shù)比率達(dá)到80%,重度及以上污染天數(shù)比率比2015年下降25%以上;提前完成“十三五”目標(biāo)任務(wù)的省份,要保持和鞏固改善成果;尚未完成的,要確保全面實(shí)現(xiàn)“十三五”約束性目標(biāo);
北京市環(huán)境空氣質(zhì)量改善目標(biāo)應(yīng)在“十三五”目標(biāo)基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高。這些指標(biāo)雖然都很難達(dá)到,但根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的評(píng)估結(jié)果,還是都圓滿完成了,各級(jí)政府部門、特別是環(huán)保部門都做了很大的努力。
2017年之前我們是用的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),到了2016年工程院召集國(guó)內(nèi)專家,給國(guó)家做一個(gè)評(píng)估,說(shuō)其他國(guó)家都用實(shí)況,尤其是美國(guó),我們國(guó)家是否也改成和世界接軌?并提出了全面的修改狀態(tài)的理由。國(guó)家有關(guān)部門同意了,因此我國(guó)2018年改成實(shí)況,實(shí)況跟標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的區(qū)別在哪兒?如果用實(shí)況,實(shí)際上PM2.5濃度,臭氧濃度,從溫度校正來(lái)講,要比標(biāo)況低8%左右;如果是再加上大氣壓校正,比如說(shuō)拉薩大氣壓是北京的0.6,所以PM2.5濃度數(shù)據(jù)還要乘以0.6。如用標(biāo)準(zhǔn)方法和其他城市比對(duì),拉薩就吃虧了。最后就達(dá)成,生態(tài)環(huán)境部發(fā)了一個(gè)修改單,我們現(xiàn)在使用實(shí)況。比如說(shuō)2015年未達(dá)到261個(gè)城市是用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)算出來(lái),如果用實(shí)況算是231個(gè)城市,達(dá)標(biāo)城市增加30個(gè)。
1、污染物濃度。2020年比2015年這個(gè)城市濃度下降了多少?我們統(tǒng)一用實(shí)況來(lái)計(jì)算這是數(shù)據(jù),2015年我們有231個(gè)未達(dá)標(biāo)城市,但是到了2020年,不達(dá)標(biāo)城市減少了,實(shí)際濃度也下降了,2020年P(guān)M2.5的濃度在76個(gè)達(dá)標(biāo)城市中濃度下降24%,未達(dá)標(biāo)城市濃度整體下降了35%。這樣一個(gè)大致的情況。
2、重污染天數(shù)。達(dá)標(biāo)和未達(dá)標(biāo)城市,重污染的天數(shù)這是我們考核很重要的指標(biāo),2015年P(guān)M2.5未達(dá)標(biāo)是261個(gè)城市,2020年重污染天數(shù)平均下降66%;2015年達(dá)標(biāo)的是76個(gè)達(dá)標(biāo)城市,實(shí)際上2020年重污染天數(shù)下降41%,將近90個(gè)城市無(wú)重污染,但有個(gè)別城市不降反升。全國(guó)也好,還是京津冀、珠三角重要區(qū)域也好,PM2.5都是下降,從京津冀2013、2014、2015、2016、2017來(lái)看,2015-2017是下降,2018和2019就平了,說(shuō)明環(huán)保主要成績(jī)還是2015到2017年做的,這只是從數(shù)據(jù)上看的,2018年、2019年做了沒(méi)有,有效果嗎?2020年因?yàn)橐咔橄陆盗撕芏?,如果沒(méi)有疫情將會(huì)怎樣?我們測(cè)算過(guò)氨,應(yīng)比現(xiàn)在高30%。2019年污染物濃度較高,這個(gè)數(shù)據(jù)是肯定的,從地面觀測(cè)和衛(wèi)星數(shù)據(jù)都是一樣。
3、AQI指數(shù)。從2015-2019,AQI指數(shù)有的上升,有的下降,2020年1-10月都還是上升的,這是由于夏季臭氧濃度上升造成的。
全國(guó)337個(gè)城市優(yōu)良天數(shù)和重污染天數(shù)變化趨勢(shì),優(yōu)良天數(shù)在上升,總體增加接近6%;重污染天數(shù)在下降,但是2019年有一個(gè)高值,但總體上重污染還是下降的。這是優(yōu)良天數(shù)的平均變化,越紅的地方優(yōu)良天數(shù)越少,綠色上網(wǎng)地方優(yōu)良天數(shù)多;重污染多的地方還是原來(lái)的那些地方,但這些地方優(yōu)良天數(shù)增加的也快。重污染天數(shù)變化是這樣的趨勢(shì),2015、2016、2017逐年下降,到了2018、2019基本沒(méi)變,2020年則減少很多,疫情肯定是個(gè)重要因素。國(guó)家污染治理大氣污染開始進(jìn)入瓶頸期,再往下治理就更難了,我覺(jué)得PM2.5到40微克/立方米左右,再往下治理就很難了。此時(shí)臭氧濃度又逐漸上升,到了2019年有一個(gè)跳升,2020年有個(gè)下降,同樣跟疫情很有關(guān)系。2019年天氣狀況比較好。就對(duì)PM2.5下降更有利,但對(duì)臭氧有一個(gè)不利的條件,氣溫高,紫外輻射比較強(qiáng),它是臭氧形成的一個(gè)重要條件。2015-2019臭氧濃度顯著上升,而且區(qū)域在擴(kuò)大,尤其向北擴(kuò)延,原來(lái)東北溫度低,不能形成臭氧污染,現(xiàn)在溫度高了,臭氧污染來(lái)了。
一、二氧化硫
二氧化硫下降,硫酸鹽有的地方上升,有的地方下降。二氧化硫大氣濃度還有紅點(diǎn)的地區(qū),
山西、
內(nèi)蒙古都是產(chǎn)煤大戶,原來(lái)大城市要人家煤炭現(xiàn)在要人家電,只能在那兒發(fā)了電,污染排放總量降不下來(lái)。大城市是很受益區(qū)域,取暖用電很便宜,尤其是限制散煤地區(qū),一毛多一度。大城市周邊的郊區(qū)都用電取暖做飯,都不用煤氣,也不用燒薪柴,所以山西、內(nèi)蒙古這些地方發(fā)電量增加,他們的環(huán)境受到了很大的影響,治理難度也高。
二、二氧化氮
從2015到2020,2019年沒(méi)什么變化,2020的變化大家都知道,長(zhǎng)江中下游變化比較小,我們?cè)谧龃髿馐畻l評(píng)估時(shí),從2013到2017,那五年,全國(guó)平均二氧化氮從34降到33,就降了一個(gè)微克每立方米;這幾年變化也很小,如果除去疫情,二氧化氮幾乎沒(méi)有變化,所以二氧化氮排放的整個(gè)空間分布基本上沒(méi)什么變化。一氧化氮這幾年連續(xù)下降,尤其是2020年下降很多。這是一氧化氮的空間變化,一氧化氮高的地方就跟二氧化硫是相配的,所以,別僅認(rèn)為一氧化氮都是機(jī)動(dòng)車排放的,燃煤也排放一氧化氮,這個(gè)要認(rèn)識(shí)到。近2-3年,氮氧化物、一氧化碳、二氧化氮總體上變化不是很大。一氧化碳在某種程度上跟人為排放VOC變化相似,從觀測(cè)數(shù)據(jù)看,這幾年珠三角、長(zhǎng)三角VOC大氣濃度沒(méi)太大變化,從排放源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上看,這幾年人為VOC排放是整體下降,氮下降很緩慢,空間分布跟一次燃燒過(guò)程相關(guān),2015、2016、2017、2018、2019這些地方都是工業(yè)排放為主。
三、PM2.5和臭氧
PM2.5現(xiàn)在基本上得到了控制,臭氧控制目前北京市是做得比較好,基本控制住了。北京市現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了臭氧控制的第三階段。
第一階段,隨著氮氧化物的升高,臭氧會(huì)減少。臭氧污染受VOC控制;第二階段,臭氧產(chǎn)生率受到VOC和氮氧化物共同控制;從近兩年觀測(cè)數(shù)據(jù)分析,北京市臭氧濃度變化對(duì)氮氧化物更加敏感,似乎到達(dá)了氮氧化物控制階段,加大力度減氮氧化物對(duì)控制臭氧污染更有利。歐美國(guó)家?guī)资暌矝](méi)有解決臭氧
問(wèn)題,美國(guó)一直說(shuō)控制VOC,但最終臨門一腳還是要控制氮氧化物才行。
第三階段,現(xiàn)在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家反過(guò)來(lái)都進(jìn)行控制氮氧化物。要控制到10微克每立方米以下,臭氧才能穩(wěn)定在160微克每立方米以下。我國(guó)氮氧化物和VOC控制還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到使臭氧受到有效控制的水平,據(jù)估算,VOC要
減排掉現(xiàn)有水平的70%,達(dá)到現(xiàn)有排放水平的30%,難度可以想象?,F(xiàn)在它是飽和的,所以VOC、氮氧化物、臭氧基本不變或者僅是隨著氣象條件的變化出現(xiàn)波動(dòng)的原因。當(dāng)這兩種前體物過(guò)量時(shí),生成臭氧就不取決于這兩種前提物了,僅取決于天氣和氣候的變化,一個(gè)是輻射一個(gè)是溫度,夏天溫度25度以上,更容易產(chǎn)生臭氧污染。2013年到現(xiàn)在,全國(guó)74個(gè)重點(diǎn)城市,PM2.5都是下降的,臭氧是上升的,溫度平均沒(méi)什么變化,但觀測(cè)到的紫外輻射基本都是增強(qiáng)的。
把PM2.5化學(xué)成分分析出來(lái),有機(jī)物下降,硝酸鹽上升了,硫酸鹽持平,銨鹽也是持平,元素碳下降了。揚(yáng)塵管得特別好,二次反應(yīng)沒(méi)法管,必須得控制二氧化硫、二氧化氮跟氨,顆粒物二次無(wú)機(jī)成分主要是硝酸銨和硫酸銨,這是早期農(nóng)業(yè)上常用的化肥成分。所以,大氣污染的傳輸和干濕沉降,會(huì)造成某些“氮”控制自然生態(tài)系統(tǒng)(如,高寒草地)的生物多樣性造成影響。這是我們2+26個(gè)城市,有機(jī)物硝酸鹽的分布,OM在京津冀南部和東部地區(qū),有機(jī)物的排放還是很嚴(yán)重。硝酸鹽在太行
山東路生成,硫酸鹽在汾渭平原這一塊還是很高的,還有它的EC也高,這些很黑的地方,還有黑色金屬冶煉和煉膠過(guò)程。
隨著PM2.5污染的加重,目前增速最快就是硝酸銨,隨后是硫酸鹽,有機(jī)物質(zhì)量濃度增加,但比例下降,這就是二次污染造成嚴(yán)重大氣復(fù)合污染的特征。京津冀是這樣,長(zhǎng)三角和珠三角大概也是這樣。
這幾年P(guān)M2.5和PM1下降主要還是無(wú)機(jī)鹽下降最為顯著,我清楚記得2013年1月12號(hào),我早晨起來(lái)去實(shí)驗(yàn)室看數(shù)據(jù),我當(dāng)時(shí)聞到外邊的煤煙很大,硫酸鹽一晚上之間從最低升到最高,增長(zhǎng)了26倍,現(xiàn)在漲不了那么多倍,因?yàn)闆](méi)有那么多的二氧化硫排放了,那次給我印象很深,這一點(diǎn)現(xiàn)在沒(méi)有了。工業(yè)燃煤污染排放基本得到了控制。
四、氨
氨是化肥,合成氨是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的命脈。原來(lái)大氣中的氨排放清單顯示,養(yǎng)殖業(yè),養(yǎng)牛養(yǎng)雞養(yǎng)鴨子這個(gè)大約排放了40%的氨,第二位才是農(nóng)業(yè)施化肥,30%,人體排放9%的氨?,F(xiàn)在這個(gè)清單一直在變,工業(yè)氨排放成為了一個(gè)不可忽視的來(lái)源。
現(xiàn)在做了全國(guó)氨觀測(cè)又覺(jué)得清單不對(duì),因?yàn)楹芗t的地區(qū)沒(méi)農(nóng)業(yè),是城市地區(qū)!我們用同位素進(jìn)行解析,表明是工業(yè)排放的氨,有可能是發(fā)電廠排放的氨逃逸,還有汽車排放的氨或是柴油車的氨逃逸。如果在一個(gè)輕度的污染過(guò)程中,北京的氨84%來(lái)自農(nóng)業(yè),如果是重污染49%來(lái)自發(fā)電廠還有30%、40%來(lái)自
交通源,農(nóng)牧業(yè)的氨僅縮小不到20%。這是我們很重要的發(fā)現(xiàn),使我們感到很困惑,我們反復(fù)核對(duì)我們的數(shù)據(jù),沒(méi)有問(wèn)題!所以這篇文章發(fā)到EST上,就引起了很大的震驚,原來(lái)重霾污染的氨不是來(lái)自養(yǎng)雞養(yǎng)鴨子種糧食,是人家背了鍋。后來(lái)發(fā)現(xiàn)鍋爐脫硝過(guò)程中得噴氨,那氨又不是控制性指標(biāo),氮氧化物是控制性指標(biāo),為了氮氧化物降低能夠合格,就使勁噴氨,過(guò)量的氨跑到了大氣中。柴油車要有脫硝過(guò)程,不能用液態(tài)氨,要用尿素水溶液,過(guò)量噴,尿素過(guò)量跑到大氣中也會(huì)變成氨。德國(guó)大眾門那個(gè)事件,為了氮氧化物檢測(cè)能過(guò)關(guān),它有一個(gè)“智能”噴氨系統(tǒng),檢測(cè)的時(shí)候噴,在路上不噴,讓人家抓著了。
這么多年來(lái),總氨量在大氣中的變化總體下降,但近年來(lái)變化不大,所以氣態(tài)氨在大氣中的濃度取決于大氣中的酸多少,酸多了,吸收的氨就多了,變成粒子了,測(cè)不著氨氣;酸少了,氨氣就多,今年酸排放減,所以大氣中氣態(tài)氨上升顯著。
全球也好中國(guó)也好,大多數(shù)氨的排放還是來(lái)自農(nóng)牧業(yè),城市引起重污染過(guò)程的不是農(nóng)牧業(yè),主要是汽車、燃煤,這種比較集中,這是科學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)出來(lái)的,沒(méi)有辦法,就要限制。如果把氨作為大氣的限制性指標(biāo),跟二氧化硫、氮氧化物一樣,每天都公布他的濃度,能不能對(duì)減排氨有利,這還得進(jìn)行全面的評(píng)估才行。
五、碳
我們國(guó)家要達(dá)到
碳中和很重要,2030年我們國(guó)家
碳排放到達(dá)拐點(diǎn),大氣污染的拐點(diǎn)因該早于碳拐點(diǎn)早點(diǎn)到。目前的探測(cè)結(jié)果,全球二氧化碳在上升,北京二氧化碳也在上升,兩條線基本上平行線,但是北京的比全世界要高20個(gè)ppm,北京是430,全球背景是410。測(cè)定結(jié)果是,北京排放出來(lái)的二氧化碳量逐年在下降,但總體還是排放。如果機(jī)動(dòng)車都換成電動(dòng)汽車這個(gè)數(shù)據(jù)就會(huì)更低,同時(shí)PM2.5也會(huì)隨之降下來(lái),無(wú)論什么排放過(guò)程,碳的排放肯定會(huì)加大污染排放。
有些人認(rèn)為我們PM2.5下降了,臭氧就上升了,這不是因果關(guān)系。冬天PM2.5跟臭氧沒(méi)關(guān)系,如果是臭氧污染季,臭氧的增加也會(huì)造成PM2.5增加。我們監(jiān)測(cè)夏季北京、上海、廣州、成都、西安,在臭氧污染季,隨著臭氧濃度增加PM2.5也在增加,一看是硫酸鹽增加、硝酸鹽也增加,二次有機(jī)氣溶膠也增加了。最主要的原因是臭氧增加,大氣氧化性增加,二氧化氮濃度不變。核心問(wèn)題就是我們必須減掉大氣中的三個(gè)東西。一是揮發(fā)性有機(jī)物,一是氮氧化物,一是氨,最核心是氮氧化物,如果我們把氮氧化物控制住了,其他物種控制才更有效,理論上揮發(fā)性有機(jī)物跟氮氧化物協(xié)調(diào)按比例控制是好辦法,但實(shí)際上很難做得到。按照1比4,控制1個(gè)比例的氮氧化物,控制4個(gè)VOC,VOC有活性,要盡快控制烯烴類,乙烯乙炔還有苯類物質(zhì),這些是發(fā)達(dá)國(guó)家沒(méi)有的或者占比少的VOC。我國(guó)汽油柴油里邊這個(gè)東西就超標(biāo)了。別的國(guó)家汽油里邊含飽和烴是60%到70%,我們國(guó)家是3-3-3制,發(fā)達(dá)國(guó)家規(guī)定苯類小于20%,烯烴小于10%,我們國(guó)家目前做不到,我只是從我的數(shù)據(jù)上來(lái)看,煉油工藝上要全面增加加氫和重整工藝。
我的報(bào)告完了,謝謝大家!
附注:為使未來(lái)五年的大氣污染治理更加有效,中國(guó)綠發(fā)會(huì)國(guó)際環(huán)境專項(xiàng)基金分析了近年來(lái)大氣污染治理的得失,試圖找出大氣污染治理的短板,并直面當(dāng)前霧霾治理領(lǐng)域的爭(zhēng)議和分歧,希望在“十四五”大氣污染治理時(shí)進(jìn)行更系統(tǒng)的規(guī)劃和更有效的治理?;谶@一目的,于11月24日在京組織召開了“大氣污染精準(zhǔn)治理(第二次)座談會(huì)”。上述內(nèi)容為與會(huì)專家發(fā)言整理系列分享,歡迎社會(huì)各界共同關(guān)注、討論。
(根據(jù)王躍思口頭報(bào)告整理)