原始霾
原始霾
原始霾,也就是造成霧霾的元兇,霾的主要成分是多環芳烴,多環芳烴是PM2.5的原始結構,而這類物質產生的根源則是燃煤污染。相比人們對再生PM2.5物質的重視,多環芳烴卻被忽略了。因此,治理燃煤污染才是根治霧霾的根本措施。
基本信息
中文名: 原始霾 主要成分: 多環芳羥 污染原因: 燃煤
簡介
原始霾當絕大多數人都將硫化物、氮氧化物、汞等視為霧霾元兇時,卻忽略了霾中的另一個主要成分:多環芳烴。霾的元兇很清楚,多環芳烴和再生的PM2.5,而且是客觀存在的,必須分析它的源頭,才能徹底消除霧霾。
眾所周知,燃煤是造成霾污染的主要源頭之一,也是硫化物、氮氧化物、汞,乃至被忽略的多環芳烴最主要的生成途徑。既然無法改變以煤炭為主的能源供給方式,就必須探究如何更加清潔地利用它,這才是從源頭上治霾的重要方式之一。
理化特點
霧霾元兇很清楚,是客觀存在的。首先,凡燃燒、熱解、干餾生物質及煤炭或原油均可大量地產生“多環芳烴”物質,也就是原始結構的PM2.5物質,這是主要源頭之一;其次是光化學煙霧(或稱氣溶膠),來源于大氣中相關物質的光化學反應而構成再生結構的PM2.5物質。
事實上,一噸燃煤在燃燒過程中會釋放300公斤的多環芳烴,但其中一半會被燃燒掉。而我國的煤炭消費主要為商品煤,按照2015年數據,消費量為36.98億噸,這就意味著多環芳烴每年的釋放量高達約5.55億噸,進入了人類生活的環境——水體、土壤、空氣。
此外,如果說氧化硫、氮氧化物、汞、粉塵都可以通過環保設備進行凈化,但多環芳烴卻無法被清除。
直接燃煤及生物質(無論是動、植物質)都必然產生原始結構的多環芳烴化合物。特別是直接燃煤,只要是在發電的鍋爐或是一般的供熱鍋爐燃燒,道理是一樣的,只不過電廠所排廢氣凈化好些,表面上排入大氣的PM2.5(即原始‘多環芳烴’結構物質)可能相對少了些,但按總量的平衡(物質守恒的原則),其去處也只能是經電廠裝備所吸收或吸附,這些焦油狀的物質仍將進入水體,經排放就有可能被土壤吸收。這類物質沸點極低,極易在大氣中散發。
污染原因
原始霾中國燒煤并非最近幾年才開始,而近幾年的霾卻越來越重,殊不知,風越來越慢了,這從側面助長了霾的氣焰。
近些年,在北京氣象臺觀測到風力在降低,與過去相比,低了每秒0.7米,這種降低有氣象臺站周圍障礙物遮擋的影響,也有氣候變化的影響。對于霾來說,風來,霾散,但是現在風速低,污染不變或增大,都會讓霾加重。
高濃度的污染物排放是空氣污染的內部原因,而不利的大氣水平和垂直擴散條件則是決定污染過程是否爆發和持續時間長短的外部條件。冷高壓控制下比較利于污染物的擴散,但是大氣環流是一個復雜的過程,氣象一定要有溫度梯度的差異及濃度的梯度才會發生改變。
近年來,霧霾頻發除受到污染物排放增加的影響,同樣受到大尺度環流系統的影響,東亞冬季風減弱、近地北風減弱、對流層低層逆溫異常和相對濕度增加等環流特征都有利于霧霾的集聚。
一個不可否認的事實是,全球在變暖,北方的冬天不再像過去那樣冷,同時由于極地地區變暖更強,中緯度與極低地區之間的溫度梯度減小,這些因素會影響西伯利亞冷空氣爆發的強度和頻率以及近地面風速的大小,可能對霾是否集聚產生重要影響。
治理難度
無論是燃煤所帶來的硫化物、氮氧化物、汞,還是粉塵及多環芳烴,都是霾的元兇。在無法改變以煤炭為主的能源供給方式時,如何真正能夠清潔地利用它,才是從源頭上治理霾的一個方式。
我們承認現行任何化石能源的利用方式都對環境有負面影響,但也要承認其可依據各自不同特點,最終實現高效清潔的利用。以燃煤發電為例,煤炭經鍋爐完全燃燒,再蒸汽發電,其能效僅為33%~41%(包括超超臨界機組在內)。煤炭既是能源又是物質資源,其客觀存在的物質結構包括多環芳烴化合物,因此在燃燒及熱加工(焦化、干餾、熱解)過程中,必然會產生對環境不友好的污染物質。中國需要通過體系創新和技術路線創新,走以‘能化共軌’技術為龍頭的‘甲醇經濟’戰略創新路線,最終實現煤炭的清潔高效利用。
事實上,在20世紀八九十年代,以煤為主的碳一化工及甲醇體系的創新研發戰略已經全面系統地開展,因為歷史原因又被弱化。
對現有產業逐步實施系統改造,大約需20年健康發展,中國即可全面實現高效利用能源資源,從源頭上徹底解決因老工業化之路帶來的環境污染和生態破壞難題。