霧霾(大氣污染)治理的問題
近年來,華北地區降雨已經從局部性酸雨轉變為偏堿性,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,在較大范圍擴散分布。
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,二氧化硫在煙羽內的液滴內形成亞硫酸,進一步形成硫酸的較好條件。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,并產生液相下的二次復合過程,霧霾暴發時,以PM2.5質量濃度形態顯現。
由于可凝結顆粒物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,說明了為什么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,不可能實現對癥下藥來治理霧霾! 2018年各地采取的俗稱“除濕脫白”的煙羽中污染物治理措施,治理濕法脫硫后的白色煙羽,對控制 CPM 有一定效果,但由于各種原因,被主管部門叫停!這也就是為什么疫情期間,只有落實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。
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,使得局部的云層增厚,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,逆溫環境導致污染物在近地表大氣邊界層內累積,形成霧霾。
在低溫靜穩干燥氣象條件下,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后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復合,形成硝酸鹽,硫酸鹽,有機鹽和氨鹽等二次顆粒物。由于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,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)。
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,對于一個省,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后,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。