城市雾霾论文-城市雾霾污染综合治理主线的探讨

论文核心提示:

近年来我国中东部地区发生的大范围、长时间的雾霾污染直接危害中国最发达地区数亿人口的健康。虽然国家提出了雾霾污染治理目标,但缺少一条明晰的综合治理主线,基本上处于头痛治头、脚疼治脚和各地区人自为战的状态。当前雾霾污染最严重的京津冀地区大规模推行电厂“煤改气”改造。这种治理方法没有抓住雾霾形成的最主要源头,占用了大量已经十分紧缺的天然气资源,提高了发电成本,还有可能造成民用天然气的短缺。另一个占主导地位的解决思路是提高汽车的排放标准和汽油的等级,这样做虽然可以降低污染,但无法从根本上解决汽车尾气的排放,还会增加车辆的使用成本,降低社会的经济运行效益。短期内中国的汽车工业和石油工业难以达到欧洲的高水平,有必要从我国的国情出发,探讨一条经济有效、切实可行的雾霾治理方案和路线。

 一、前言
  近年来我国中东部地区发生的大范围、长时间的雾霾污染直接危害中国最发达地区数亿人口的健康。虽然国家提出了雾霾污染治理目标,但缺少一条明晰的综合治理主线,基本上处于头痛治头、脚疼治脚和各地区人自为战的状态。当前雾霾污染最严重的京津冀地区大规模推行电厂“煤改气”改造。这种治理方法没有抓住雾霾形成的最主要源头,占用了大量已经十分紧缺的天然气资源,提高了发电成本,还有可能造成民用天然气的短缺。另一个占主导地位的解决思路是提高汽车的排放标准和www.21cnlunwen.com汽油的等级,这样做虽然可以降低污染,但无法从根本上解决汽车尾气的排放,还会增加车辆的使用成本,降低社会的经济运行效益。短期内中国的汽车工业和石油工业难以达到欧洲的高水平,有必要从我国的国情出发,探讨一条经济有效、切实可行的雾霾治理方案和路线。
  二、我国能源结构和大气雾霾源头分析
  2012年我国大约消耗了36亿吨煤,4亿吨石油和1440亿立方米天然气,煤炭几乎全部自产,大约一半的石油和天然气靠进口[1]。从环保角度看,煤炭污染最大,石油其次,天然气最干净。我国的石油和天然气需求还在迅速增加,预计2020年中国需要45000亿立方米天然气,已威胁到国家的战略安全。我国的煤炭占能源结构的70%以上,主要用于发电。用天然气全面取代煤炭发电,既不现实又不经济,根本没有全面推广的可能。
  城市低空雾霾的主要污染源是汽车尾气,而不是燃煤电厂的烟尘。当前的雾霾污染不同于上世纪的沙尘污染,也不同于过去的煤烟污染。城市低空雾霾的主要成分是汽车排放的未充分燃烧的烃类和裂解物,这些疏水的油性分子以特有的分子间结合力组成稳定的气态溶胶,夹杂着各种有害颗粒,悬浮在城市低空,持续时间长,对居民健康的危害特别大。这种气态溶胶被人体吸入后其中的有害物质将留在肺泡中,造成长期危害。我国大城市交通堵塞,汽车尾气污染特别严重。应该明确地认识到,本世纪以来我国大城市愈演愈烈的雾霾污染是汽车工业发展和普及的副产物,把燃煤电厂的“煤改气”定为治理的主要措施,方向是否正确值得思考。
  三、治理城市雾霾污染的主线
  基于以上分析,汽车尾气是城市低空雾霾污染的最主要来源。另一方面煤炭是我国使用量最大的燃料,燃煤电厂是烟尘、二氧化硫和氮氧化物污染的主要来源。我们认为治理雾霾污染应以以下两点为主线:(1)在大城市推广汽车油改气。(2)在燃煤电厂强制推行最高等级的减排标准和节能技术。
  推行汽车油改气是一个简单、易行和经济合理的雾霾治理方法。天然气燃烧充分,不产生任何裂解污染物。汽车改用液化天然气不存在任何技术困难,既不降低汽车动力,还能降低使用成本。我国气源较充足的西安和成都的出租车司机都十分喜欢使用液化天然气,不仅干净、动力足,而且节约成本。我国已掌握重量轻的车用高压玻璃钢气瓶的制作技术,并大量出口中东国家,反观国内,却很少使用,主要困难是加气站少,供气没有保障。为了降低大气雾霾污染,政府应下大力气建设液化天然气的运输储存体系和加气站,首先把有限的液化天然气用做汽车燃料,而不是代替煤炭发电。
  从治理难度看,在大城市里日夜穿梭的数千万汽车都是独立的污染源,逐个监督和治理难度很大。但燃煤电厂集中使用数以十万吨、百万吨计的煤炭,集中解决要容易得多。国内外清洁燃煤技术已经十分成熟,我国上海地区电厂的煤炭燃烧技术已达到世界先进水平。把先进的燃煤节能减排技术推广到全国的燃煤电厂,必定可以大大降低大气污染。
  我国每年生产和消耗36亿吨煤,在较长的时期内煤炭仍是主要能源。我国已是世界头号二氧化碳排放大国,减排压力很大。我们曾经提出燃煤电厂的二氧化碳捕捉、回收和再利用的设想[2]。燃煤电厂的节能减排完全可以与二氧化碳捕捉技术相结合,既能减轻对大气的污染,又能解决二氧化碳温室效应的问题,为世界环境、生态和气候的改善做出贡献。
  四、千方百计广开气源
  在我国天然气是紧缺资源,大量依靠进口。为推进汽车油改气,必须千方百计广开气源,努力增加天然气的供应,从长远看,增加天然气产量应立足国内。除努力开发国内的天然气资源外,还有许多补充和替代的办法:如煤层气的采集、页岩气的开发、沼气甲烷的利用和海底可燃冰的开采,在这些方面国内外都有很好的经验和成功先例。
  美国政府制定了发展页岩气的计划,经过几年的努力,已成为世界最大的页岩气生产国,进口石油逐年减少,改变了依赖外国石油和天然气资源的状态,增强了战略安全。由于页岩气的大量生产,美国的天然气价格大幅下降,仅为欧洲的1/3和日本的1/4。2013年4月22日的美国《时代》周刊发表了主编助理拉娜·萨波里托的文章《美国制造回来了》[3],把美国制造业复兴的主要原因归结为页岩气开发带来的能源成本的下降。
  2006年瑞典政府宣布将在15年内摆脱对石油的依赖,要成为世界上第一个不依赖石油的国家,其对策是发展沼气产业。现代化沼气技术首先在瑞典出现,2004年,沼气驱动的公交车开始在瑞典首都斯德哥尔摩街道上运行;2005年,世界上首列沼气火车在瑞典投入运营。斯德哥尔摩市计划到2025年将所有公交车都用可再生能源驱动。
  在努力开发各种天然气替代资源(煤层气、页岩气、可燃冰)的同时,应对沼气甲烷给予特别的关注。与其它一次性甲烷资源不同,沼气属于可再生生物质能源;与生物质燃料乙醇也不同,沼气生产不需要发酵工程设备和生产流程,不仅不会造成二次污染,而且能把农业、饲养业和人民生活产生的垃圾和污水转化为有机肥料,是真正的环境友好型可再生生物质能源。我国的欧阳平凯院士在现代化沼气技术方面有许多重要发展,已不同于上世纪50年代中国农村的原始沼气技术。建造大规模城乡结合的沼气生产网络和分离纯化产业链,不仅可以为汽车提供源源不断的清洁可再生燃料,为农业提供优良的有机肥料,还可以解决城市和农村的垃圾和污水污染问题。
  五、结论
  本文根据对我国城市低空雾霾的污染源和经济发展水平的分析,提出了治理我国城市雾霾污染的经济、合理、可行的路线:(1)在大城市推广汽车油改气;(2)在燃煤电厂强制推行最高等级的减排标准和节能技术。从技术上讲这两条措施的实施不存在任何困难,可在短期内实现,但可能牵涉到某些行业的利益,必须由政府主导,强制推行。燃煤电厂应把降低二氧化硫和氮氧化物排放与二氧化碳捕捉技术相结合 [2],既解决大气污染,又降低二氧化碳排放。除了广开气源,增加天然气的产量,可再生生物质能源沼气在解决生态环境问题方面的作用也应该得到特别重视。
  参考文献
  [1]. 江泽民,对中国能源问题的思考,上海交通大学学报(自然科学版),2008年42卷第3期
  [2]. 杜奇石,黄日波,基于二氧化碳的一碳化学及在能源、环境、可持续发展中的作用,《科技创新与品牌》,2012年第1期:62-63
  [3]. Foroohar,R.“How‘Made in the USA’is Making a Comeback ”. TIME(时代周刊),2013-4-22
  责编/刘荣
  注:
  1.广西科学院非粮生物质能源工程技术研究中心,非粮生物质酶解国家重点实验室
  2.广西锦翰环保公司
  3.美国戈登生命科学研究所

 

 
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