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京津冀地区重污染天气重现再次证明:治霾不能期望一招致胜

因为疫情,今年春节我没有返回北京,而是留在祖国的西北。我一直关注着令人揪心的疫情发展形势,有些忽略春节期间京津冀地区的重污染天气过程,很多同事和朋友都来问我这件事,由于没有时间答复,我没有去认真思考,只觉得这件事的基本事实是很清楚的。但很多在能源领域工作的朋友、甚至环保工作者也在问,认为有些需要讨论的地方,所以一周前我在一个校友群里作了简单的答复,可是直到现在还是不断地有朋友来问这件事,我觉得有必要系统回答一下,以解公众之惑。

我原以为无需做太多分析和科普的工作,这显然是我的一个错误认识,只要雾霾存在一天,公众就需要一个合理解释。给出解释是我们科研和教育工作者的一个基本职责。后续我会通过个人公众号尝试做一些分析和科普的工作,这是一个新的尝试,不一定能满足全部需求,但愿能解答一些困惑。

有关今年春节期间京津冀地区两次重污染过程的分析搞得有些复杂了,其实本没有那么麻烦,但老百姓要问的是:“花了这么多钱,做了很多牺牲,空气质量怎么依然没有改善?”

形成大气污染的原因,除了各种污染源排放,还有气象扩散条件。整体来看,全国各种污染物的排放量在短期内变化不会太大,只是不同季节之间的排放量可能有所差异。如大型节日来临或北方冬季存在明显的供暖变化。一旦出现大气污染过程,一般会从源头查找(是否有突发的污染事件、明显的外部输入等因素)和气象条件(如静风、逆温等因素)两个方面入手进行分析。大家觉得春节放假期间污染物排放理应减少很多,其实不然。基础排放量依旧存在,如果气象扩散条件不佳,仍然会出现严重污染。

大气污染的形成机理是很清楚的,只是具体到每一次大气污染的形成机理有些不同,但没有发生突变的情况下,气象条件还是主要影响因素。多年来,整体治理管控的对象基本是主要污染源,如发电厂、部分工业企业、部分供暖企业。即使强力管控这些单位的排放,污染物总量也只是减少了50%-60%。当年重度污染天气(2013年1月为例)PM2.5的最高浓度是1000微克/立方米,而现在重度污染天气PM2.5的最高浓度大约在200微克/立方米。从这个角度来看,减排效果是十分明显的,但要达到75微克/立方米——在任何气象条件下都不出现严重污染的数值,估计至少需要污染物总量减少90%。想达到这一目标,必须经过一个更精细的治理过程。

所以说,多年的大气污染治理是有成效的,大大减少了重污染天气的天数,即使出现重污染天气,污染物的最高浓度也下降很多,同时空气污染指数也明显下降了。不幸的是,我们依然难以实现在任何气象条件下都保持良好的空气质量,所以我们不能满足于已有的成绩,现状与人民日益增长的对蓝天和良好空气质量的需要之间还有距离,我们还需要在各个方面长期用力,努力缩短达到最终目标的时间。2013年,我们第一次有了PM2.5的全面数据,当年,京津冀地区的PM2.5年平均浓度是100微克/立方米,是达标数值的3倍左右(年平均标准是35微克/立方米)。经过多年的治理,这个数值虽然下降了,但还没有达标。

而大家最关心的污染物来源,则可以从两个方面来看,一方面是从污染物成分的角度看,大气颗粒物的主要成分是有机物、硫酸盐、硝酸盐、氨盐和其他无机物(来自于一次颗粒物)。经过几年的治理,SO2的问题已经基本解决;氮氧化物浓度总体上也在下降,但下降得不够多;一次颗粒物的下降幅度已经逼近极限。除此之外,有机污染物和氨的治理存在一定的困难,二者下降幅度不大,是目前最头疼的问题。因为有机污染物来源复杂,同时有机污染物又参与复杂的二次反应。氨则是另一个有难度的问题,其主要来源于农业和畜牧业,控制起来也相当困难。

另一方面从污染物排放行业的角度看,大家谈论得最多的行业就是工业,如电力、冶金、建材、化工等行业,还包括中小锅炉和民用煤。交通则是另一个主要源头。除了上述因素,还有日常生活、农牧业、秸秆焚烧等,此次重污染天气还提到了一个点,那就是鞭炮,不过燃放烟花爆竹的影响是短时和局部的。发电厂造成的污染对不同区域的影响也不同,但总体影响很小,其中,京津冀地区的污染排放占比小于5%。其他工业排放(冶金、建材、化工等)是一个重要的因素,这些连续运转的工业离实现超低排放还有一段距离,交通污染源平日是一个重要的因素,而今年春节期间的排放就比较少了。在生活供暖方面,虽然前些年国家集中实施了煤改气、煤改电的工程,但改造力度在近两年有所减缓,所以会产生不少污染物。

就京津冀地区而言,即使已经控制污染物排放几年时间,也仍然会出现重度污染天气。未来控制污染物排放需要更加精细化的措施,即使想实现今后每年减少5%的污染物排放,都是十分困难的,所以京津冀地区想要完全达标还需要一个长期的过程。

在控制京津冀地区排放的过程中,该地区的能源结构成为一个我们关心的问题。除了北京。煤炭依然是该地区最主要的能源。在“2+26”城市煤炭消费有所下降的情况下,“2+26”城市中的部分城市(京津冀晋鲁豫六省市)这段时间的煤炭使用量并没有明显减少(大约占全国的煤炭消费量的三分之一),而且现阶段大幅度增加其他清洁能源供应存在一定的困难。能源行业从业者都知道,发电需要一些局部地区的发电厂支撑,河北、天津、河南、山东和山西依然存在不少发电厂,这是一片区域的共同问题。由于这个区域很难有其他的电源(如核电、可再生能源发电),所以应适当为这个地区增加一些外输电和天然气电源。研究表明,这些地区的燃煤电厂很难大幅度降低排放,否则整体的能源供应会出现问题。(有删改)

作者:姚强