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氮氧化物排放直线上升,不控制会抵消二氧化硫减排作用,且导致二次污染 “黑云”压城该当何为?

2009-07-31 02:25:28  

  “如果不对氮氧化物的排放进行控制,我国‘十一五’期间削减二氧化硫10%的努力,将因氮氧化物排放的显著上升而全部抵消。”在日前环境保护部科技标准司召开的大气氮氧化物污染控制技术研讨会上,这一观点得到了多位专家的认可。对此,清华大学环境科学与工程系教授贺克斌给出了一个形象的比喻:不要把甲肝治成乙肝。

  研究显示,如果不进一步采取有效的措施控制氮氧化物排放,未来15年中国氮氧化物的排放量将继续增长,到2020年可能达到3000万吨以上。如此巨大的排放量,势必对公众健康、生态环境和社会经济造成严重影响。

  环境保护部科技标准司组织召开的这次研讨会是我国环境科技界新研究成果的大汇集。与会专家主要讨论了“十二五”期间对氮氧化物进行控制的紧迫性和必要性,氮氧化物控制的总体技术路线或途径,相关质量标准、排放标准、法律法规、经济政策的完善,现有氮氧化物控制技术状况,相关环保产业的现状和潜力,监测技术与后期核查技术,削减氮氧化物排放与空气质量的关系等6个方面的问题。

  二氧化硫减排不放松,氮氧化物要重视

  氮氧化物应当作为“十二五”期间重点控制的污染物

  在此次研讨会上,与会专家一致认为,鉴于我国大城市复合型污染已经出现,所以在不放松对二氧化硫控制的基础上,应加强对氮氧化物的控制。

  清华大学环境科学与工程系教授贺克斌在研讨会上展示了美国NASA卫星反演我国2005~2008年二氧化硫浓度变化的示意图。从这张图上可以看出,在2007~2008年我国二氧化硫的排放量是下降的。但是,贺克斌说:“根据NASA提供的数据,在这期间氮氧化物的排放量肯定是上升的。”

  氮氧化物到底对环境有什么样的影响?作为一次污染物,氮氧化物本身对人体健康有较大危害。近年来,北京、广州、上海和深圳等大城市二氧化氮浓度普遍较高,小时浓度超标现象经常发生,且呈逐渐增加趋势。卫星遥感发现,我国东部地区二氧化氮浓度值增加量明显高于世界其他地区,北京到上海之间的工业密集地区已经成为世界上对流层二氧化氮污染最为严重的地区。

  同时,氮氧化物还是臭氧和酸沉降等二次污染的重要前体物。灰霾是近年的天气预报中经常出现的一个词,其形成与氮氧化物有很大关系。这种像雾又不是雾的天气现象,给人们的生活和健康造成了很大影响。据统计,近年来,我国大部分地区,特别是珠江三角洲经济发达地区大气能见度日趋下降,灰霾天数增加。以深圳为例,上世纪80年代灰霾天数年平均约为6天,进入2001年以来,年平均为122天,到2004年增至177天。

  另一项研究结果显示,氮氧化物排放量的显著增加使得我国酸雨污染已经由硫酸型主导,向硫酸和硝酸复合型转变,硝酸根离子在酸雨中所占的比例从上世纪80年代的1/10逐步上升到近年来的1/3,这表明氮氧化物排放已经成为我国酸雨控制的又一重要污染物。

  因此,有人将对氮氧化物排放的控制,总结为“一石击五鸟”,包括生态系统问题、水体富营养化问题、臭氧问题、颗粒物灰霾问题、大气中氮氧化物问题。唐孝炎说:“现在来看,在全国,特别是在珠江三角洲、长江三角洲、京津冀等地区的大气污染很严重,都是复合型污染。我国大气污染特点不仅是多污染物排放,更是多污染物高浓度排放,这是其他国家没有的。多污染物高浓度排放就造成大气之间发生各种各样的物理和化学反应,形成二次污染物。大气氮氧化物会影响大气的氧化性,造成光化学污染、二次颗粒物大大增加、灰霾问题等,已经到非解决不可的地步了。”

  城市二氧化氮不是普遍达标了吗?

  二氧化氮不能全面反映氮氧化物的环境影响

  在2000年,原国家环保总局下发《关于发布〈环境空气质量标准〉(GB3095-1996)修改单的通知》(环发〔2000〕1号),对1996年颁布执行的《环境空气质量标准》(GB3095-1996)进行了局部调整,主要是去除了氮氧化物标准,放宽了二氧化氮的二级标准。多位与会专家认为,这一标准仅考虑了氮氧化物作为一次污染物本身对人体健康的影响,忽视了氮氧化物对细粒子、臭氧生成影响的多重环境意义,而城市二氧化氮的普遍达标也一定程度掩盖了我国氮氧化物的污染状况。

  我国目前的城市环境空气质量考核指标还是二氧化硫、二氧化氮和PM10这三项,臭氧没有纳入考核指标。事实上,臭氧对与人类和农业健康的危害不亚于前面的三项。因此,专家提出,只有将臭氧纳入环境质量考核体系,以臭氧控制为切入点控制挥发性有机化合物和氮氧化物的排放,才能有效控制我国主要城市大气污染不断加重的趋势。另外,专家建议要尽快开展氮氧化物对细粒子、酸沉降的污染调查,并制定相关控制措施。

  我国环境质量标准中只有二氧化氮二级标准。二氧化氮与氮氧化物有一定的关联,二氧化氮在一定程度上反映了氮氧化物的污染问题,但由于目前监测点位的设置不尽合理,未能充分反映从一氧化氮到二氧化氮的迁移转化,使得当前二氧化氮监测结果与API评价方法不能全面反映我国氮氧化物的污染现状。

  氮氧化物排放有哪些地区和行业重点?

  应将珠江三角洲、长江三角洲、京津冀地区和一些重点行业,作为控制重点

  据估计,1995~2005年间,我国氮氧化物排放量年增长率在6%以上。在2005年,全国氮氧化物排放总量为1990万吨,其中火力发电是最大来源,占到36%左右,其次是工业和交通运输部门,分别贡献了23%和20%。相关调研结果显示,目前除了电力企业外,多数企业对氮氧化物的重视程度不够,环保局对氮氧化物排放的监管不足,企业、环保局对氮氧化物的底数不清。随着火力发电和机动车保有量的进一步增长,氮氧化物在这两个行业集中排放的现象将进一步凸显。

  从空间分布来看,氮氧化物排放主要集中在东部地区。据测算,全国80%以上的氮氧化物排放量来自于人口密集、工业集中、经济发展较快的中东部地区,如广东、辽宁、河北、山东等地。这也造成珠江三角洲、长江三角洲和京津冀三大城市群的氮氧化物污染及二次污染问题突出。从单位面积排放强度来看,排放量最大的地区依次是上海、天津和北京。

  长期以来,围绕氮氧化物的控制问题,环境保护部组织开展了一系列的研究和探索工作,有些取得了相当大的突破。在“十一五”期间,围绕着氮氧化物的控制,环境保护部科技标准司安排了一系列的科研项目,有些项目已经产生了一些成果。2007年,国家公益性项目还专门针对氮氧化物设置了“我国未来15年氮氧化物污染控制技术途径研究”、“主要大气污染物排放总量分配与监控实施办法研究”等项目。这些项目的阶段性成果,将为下一步氮氧化物的控制工作提供技术支持。

  要控制氮氧化物污染排放的形势,控制重点行业和地区是关键。我国氮氧化物行业排放标准制订工作起步较晚,目前在工业炉窑和炼焦炉的大气污染排放标准中仍没有规定氮氧化物的排放限值。而在仅有的《火电厂大气污染物排放标准》、《水泥厂大气污染物排放标准》、《锅炉大气污染物排放标准》中,虽然规定了氮氧化物浓度限值,但这些标准普遍存在过于宽松的问题。与会专家指出,当前迫切需要修订和完善一批行业氮氧化物排放标准,以推进我国的氮氧化物污染防治工作。

  同时,与会专家也提醒,在制定氮氧化物排放标准的时候,要给排污权交易留出足够的空间。只有这样,才能吸引企业去进行排污权交易,用最少的社会成本来推动氮氧化物的减排。还应该注意到,我国的环保产业准备不足,应给国产技术的发展留下一定的空间,支持我国环保产业的发展。另外,催化剂还存在环境安全隐患的问题。

  专家认为,应该将珠江三角洲、长江三角洲、京津冀地区和一些重点城市,作为控制重点。这主要是考虑到城市的复合型污染问题,特别是灰霾的控制。也有专家认为,重点控制区应当包含更多的地区,甚至包含整个东部地区,这更多地关注了区域酸沉降的控制问题。在重点城市的选择上,一些专家认为应当包含所有的省会城市,也有专家主张应该按城市规模和污染状况来进行选取。

  总体控制路线及途径如何选择?

  一步到位不合适,国家目标、区域目标与城市目标应相结合

  在氮氧化物的总体控制路线及途径选择方面,与会专家一致认为应分阶段逐步进行,一步到位是不合适的。在目标问题上,国家目标、区域目标与城市目标应相结合。其中,国家目标以控制高架源为主,以控制酸雨、臭氧和细粒子污染为目标;而区域目标以机动车和面源控制为主。

  从各国控制氮氧化物排放的实践经验来看,首先要控制重点行业的排放。国电环境保护研究院副院长朱法华列出了这样一组数据:2007年我国火电氮氧化物排放量约为840万吨,比2003年的597.3万吨增加约40%,而同期火电装机容量增长91%,火电煤耗量增长61%,这说明我国火电单位发电量的氮氧化物排放水平总体呈逐步下降的趋势。

  北京市劳动保护科学研究所庄德安分析了其中的原因:首先,大容量高效机组增速加大,单位发电煤耗有所降低;其次,新增的这些机组大多采用了低氮燃烧技术,使单位发电量的氮氧化物排放水平呈下降趋势;另外,关停小机组、在役机组的低氮燃烧技术改造和新增机组部分烟气脱硝装置的建成并投入运行,对降低氮氧化物排放水平也起到了一定作用。庄德安认为,这为进一步控制火电行业氮氧化物的排放提供了良好基础,但与发达国家相比,我国火电行业单位发电量的氮氧化物排放水平依然很高,为3.1克/千瓦时。这一水平与发达国家1999年的排放水平相比,约是美国的1.3倍,德国的3.4倍,日本的10倍。

  截至2007年年底,我国已建成烟气脱硝装置26台(套),总装机容量为1125万千瓦。但是,根据现场调查的结果,这些已建成的脱硝装置,除少数电厂能坚持运行外,其余电厂均是时开时停,没有连续投入运行。朱法华在分析其中的原因时认为,一是企业的氮氧化物排放浓度能够满足现行排放标准的要求,没有减排压力;二是没有相应经济政策的支持,没有减排的动力。他建议,要修订现行的排放标准,同时实施烟气脱硝电价政策,对企业运行脱硝装置给予经济补贴。

  要改善城市或城市群区域空气质量,与会专家认为,应优先控制机动车的氮氧化物排放。清华大学的贺克斌提出,要从单车排放、油品质量和道路工况3方面推动机动车污染控制。这一方面要加快推进大城市以公共交通为发展导向的交通发展战略,另一方面要提高车辆排放控制水平,实行更为严格的排放标准。同时,配合新车排放标准的实施,要制订车用燃油标准,改善油品质量,解决燃油标准滞后于排放标准的问题。而要全面降低交通部门的排放水平,加强对非道路机动车的管理也是很重要的内容。

  国内外有很多经验教训值得借鉴

  国内环保产业水平亟待提高,一些关键技术和材料仍依赖进口

  在控制氮氧化物排放方面,欧美很多国家已经取得了一些成绩,但其中也有很多经验和教训值得借鉴。在研讨会上,唐孝炎院士提到了美国在控制氮氧化物方面经历的曲折。

  1943年,美国洛杉矶发生了光化学烟雾事件,之后美国在1978年制定了挥发性有机化合物的控制标准。但是,这项标准在执行了十几年之后,美国南方在上世纪90年代发生了“南方大烟雾事件”。此时,美国开始反思控制政策,转而控制氮氧化物的排放。日本与美国不同,一开始就控制氮氧化物的排放,执行严格的二氧化氮控制标准,取得了明显的效果。

  在研讨会上,与会专家还提出了另外一个问题:在二氧化硫治理的过程中,引进了很多国外的技术。因此,在推进脱硫的过程中,真正赚钱的是国外的公司。而要控制氮氧化物排放,就意味着要进行烟气脱硝。我国烟气脱硝的技术引进存在较多问题,目前,国内环保产业发展水平亟待提高,一些关键技术和材料主要依赖进口。

  据北京市劳动保护科学研究所庄德安介绍,除个别单位开发了具有自主知识产权的核心技术外,很多国内环保公司引进了国外的烟气脱硝技术,但大多处于引进、消化和应用的初级阶段。而且,目前普遍采用的选择性催化还原技术中的催化剂基本依赖进口,而还原剂液氨属于危险化学品,使用过程中的环境安全影响问题也需要引起关注。
 

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