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灰霾追凶:谁把霾“闷”在了北京?

来源:原创 编辑:admin 时间:2017-03-02 09:11
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出了正月,北京的蓝天已经持续了几天,但刚从厦门北上的贺泓,却仍然表情严肃。

贺泓是中国科学院战略性先导科技专项“大气灰霾追因与控制”的首席科学家,他的电脑里,躺着一个数字——30%,这是2013~2016年全国空气质量的平均改善幅度,而污染更重的京津冀地区,改善幅度甚至还要更大。

但贺泓知道,他很难用这个数字说服老百姓,因为“颗粒物浓度还远未达到环境显著改善的拐点,公众还没有明显感受到大气质量的改善,我国中东部部分地区秋冬季节大气污染防控的形势依然严峻”。

2012年,中科院先后启动了“低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范”、“大气灰霾追因与控制”等先导专项,集合起一支科研力量,向大气污染宣战。

谁把霾“闷”在了北京?

大气灰霾如何产生以及如何控制,不仅是大气科学研究面临的前沿课题,也是我国政府和人民迫切需要解决的重大环境污染问题。“大气灰霾追因与控制”先导专项团队最重要的任务之一,是要找到灰霾形成的“元凶”。

“污染排放是灰霾形成的内因,不利气象条件是灰霾形成的外因。”贺泓言简意赅地总结了灰霾成因,但他也承认,灰霾形成机理的复杂程度令人咋舌。

例如,通过对机动车尾气生成颗粒物过程的模拟研究,研究人员发现中国机动车尾气生成二次颗粒物的贡献被低估。一些污染源比如汽油车,其尾气中一次颗粒物浓度不高,但在大气中反应产生大量二次颗粒物,成为城市PM2.5的重要来源之一,我国中东部地区二次颗粒物对PM2.5的贡献率常常高达60%。

又比如,农业、畜牧业等排放的氨气也会改变大气化学平衡。京津冀地区强霾事件中二氧化硫浓度比伦敦烟雾事件要低得多,但产生的细颗粒度却相当。一个重要原因就是大量氮氧化物和氨气排放增加会非线性地降低大气对二氧化硫的环境容量,促进灰霾的爆发。

而以低风速和逆温为特征的不利气象条件也是一大“推手”。近40年来京津冀年平均风速逐年减小,减小幅度达37%,尤其对污染物扩散有利的北风频次和风速都显著下降。而大气中的PM2.5削弱了到达地表的太阳光强度,导致地表温度下降,形成下冷上热的稳定大气结构,空气对流减弱,边界层高度下降,进一步加剧污染形成,就这样把霾“闷”在了北京。

“这种内外因交织、特别是二次颗粒物生成的机制不明,大大增加了灰霾问题的复杂性和治理的艰巨性。”贺泓说。

需要直面的国情

在高速公路上,一个广告牌引起了中科院山西煤炭化学研究所所长、研究员王建国的注意。广告牌上写着:岚县土豆,产自没有雾霾的高寒山区。

“土豆长在土里,本来跟灰霾没有什么关系,现在都成了一个卖点。”王建国感概,“可见老百姓对灰霾有多么地深恶痛绝。”

但他研究的煤,却恰恰被认为是霾的罪魁祸首之一。“大家都在谈论煤带来的污染,但煤的主导地位短期无法撼动,这是我们需要直面的一个国情。”

从目前我国能源形势来看,石油、天然气资源匮乏,煤炭储量相对丰富,在我国能源结构中占比近70%,居主导地位,在未来相当长的时间内其基础地位不会发生根本性改变。

同时,煤化程度较低的低阶煤占我国已探明煤炭储量55%以上,低阶煤直接燃烧或气化效率低,无法充分利用其资源价值,导致了煤炭资源的巨大浪费。为此,开展低阶煤的清洁高效梯级利用,意义十分重大。

“低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范”先导专项实施近5年来,在热解、燃烧、气化和化学转化等关键单元均取得了突破,建立了一批中试平台,15项关键技术取得突破性进展,可以顺利开展工业示范,部分技术已实现产业化应用。

如240吨/天固体热载体煤低温热解中试装置于2015年11月在陕西神木实现满负荷稳定运行,在国内首次实现10万吨/年规模的循环流化床粉煤热解装置满负荷运行;万吨级加氢热解装置2015年底在内蒙古鄂尔多斯实现128小时连续稳定运行,编制的200万吨/年新疆哈密煤炭分级综合利用项目已列入国家能源局“十三五”重点煤炭高效清洁利用示范规划储备项目,系统能效达到55~56%;开发的新型多边形炉膛炉型达到了国内领先水平,现正在山东枣庄建设350MW超临界循环流化床锅炉的技术示范工程;25000Nm3/h烟气多种污染物干法一体化脱除装置在济南钢厂连续稳定运行,各项指标都达到“超低排放”标准,结果优于国内外公开报道;10万吨/年合成气制乙醇装置2017年1月成功打通全流程,产出分析纯级无水乙醇(99.71%),标志着全球首套煤经二甲醚制乙醇工业示范项目一次试车成功。这些技术的创新,将提高系统能效、减少CO2排放、增加产品附加值,实现经济与环境的协调发展,为国民经济的可持续发展做出贡献。

专项实施期间,带动大中型企业投入约100亿元,王建国预计,“十三五”期间还将有400亿元投资。“希望专项能为企业的转型、产业的提升以及我国煤炭清洁高效利用起到重要的技术保障作用。”

“必须下最大的决心,必须有最大的耐心”

英国伦敦烟雾、美国洛杉矶光化学烟雾、日本四日市哮喘等历史事件的经验教训表明,采取严格立法和执法、污染控制技术升级、产业结构和能源结构调整等“组合拳”,经过20~40年努力,能够使空气质量得以改善。

然而,中国当前大气状况留给科研人员的课题,可能比当时的西方国家更加困难。

“我国产业布局相对集中,尤其是京津冀地区单位面积的能耗和排放量都是全球最高的区域,形成了多类型污染、高负荷共存的重度复合大气污染类型,复合污染导致的环境容量下降很大程度上抵消了大气污染控制的成效。”贺泓坦言,“我国面临的灰霾问题更加复杂,能源禀赋、地区差异等更加不利,空气质量的改善既要打好攻坚战,也要打好持久战。”

实际上,中科院的“科技支撑”已开始发挥作用。

中科院遥感与数字地球研究所研究员程天海说,中科院研究团队开发了空气质量卫星遥感监测系统,对我国大气污染实现了卫星业务化监测,凭借卫星遥感技术覆盖面广、实时观测和空间连续等优势,为我国灰霾监测及治理提供了全新视角。

中科院合肥物质科学研究院副院长、研究员刘建国所在团队自主研制了激光诱导荧光探测系统、大气臭氧激光雷达、大气细粒子激光雷达等一系列先进的大气环境监测设备,通过产学研合作,使国产化PM2.5设备占据我国市场60%以上。

中科院大气物理研究所研究员王自发所在团队以中科院自主研发的嵌套网格空气质量模式系统为核心,发展了大气灰霾多模式集合预报系统,作为环保部唯一指定的源解析国产模型,在中国环境监测总站业务化应用。

中科院过程工程研究所党委书记、研究员陈运法介绍了中科院团队在灰霾治理前沿技术方面的成果。他们打造了国内领先的燃煤烟气脱硝催化剂应用技术研究平台,开发了适用于重型柴油车氮氧化物净化的选择性催化还原技术,研制了基于原创摩擦纳米发电技术的汽油车颗粒物去除新型净化器,研发了新型散煤共燃、解耦燃烧等高效中小型燃煤实用技术。

精准治霾,为控制灰霾污染提供科学可行的技术和政策解决方案,以最小的经济代价让中国的空气“早日康复”,是中科院交给这些科学家的任务,可能也是国家和人民对这个国立科研机构最为迫切的期盼。

但也正如贺泓所说的那样,解决中国的灰霾问题,“必须下最大的决心,也必须要有最大的耐心”。



  • 本文标题:灰霾追凶:谁把霾“闷”在了北京?
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  • 文章关键词: 多管漩涡混合仪


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