原始霾
原始霾
原始霾,也就是造成雾霾的元凶,霾的主要成分是多环芳烃,多环芳烃是PM2.5的原始结构,而这类物质产生的根源则是燃煤污染。相比人们对再生PM2.5物质的重视,多环芳烃却被忽略了。因此,治理燃煤污染才是根治雾霾的根本措施。
基本信息
中文名: 原始霾 主要成分: 多环芳羟 污染原因: 燃煤
简介
原始霾当绝大多数人都将硫化物、氮氧化物、汞等视为雾霾元凶时,却忽略了霾中的另一个主要成分:多环芳烃。霾的元凶很清楚,多环芳烃和再生的PM2.5,而且是客观存在的,必须分析它的源头,才能彻底消除雾霾。
众所周知,燃煤是造成霾污染的主要源头之一,也是硫化物、氮氧化物、汞,乃至被忽略的多环芳烃最主要的生成途径。既然无法改变以煤炭为主的能源供给方式,就必须探究如何更加清洁地利用它,这才是从源头上治霾的重要方式之一。
理化特点
雾霾元凶很清楚,是客观存在的。首先,凡燃烧、热解、干馏生物质及煤炭或原油均可大量地产生“多环芳烃”物质,也就是原始结构的PM2.5物质,这是主要源头之一;其次是光化学烟雾(或称气溶胶),来源于大气中相关物质的光化学反应而构成再生结构的PM2.5物质。
事实上,一吨燃煤在燃烧过程中会释放300公斤的多环芳烃,但其中一半会被燃烧掉。而我国的煤炭消费主要为商品煤,按照2015年数据,消费量为36.98亿吨,这就意味着多环芳烃每年的释放量高达约5.55亿吨,进入了人类生活的环境——水体、土壤、空气。
此外,如果说氧化硫、氮氧化物、汞、粉尘都可以通过环保设备进行净化,但多环芳烃却无法被清除。
直接燃煤及生物质(无论是动、植物质)都必然产生原始结构的多环芳烃化合物。特别是直接燃煤,只要是在发电的锅炉或是一般的供热锅炉燃烧,道理是一样的,只不过电厂所排废气净化好些,表面上排入大气的PM2.5(即原始‘多环芳烃’结构物质)可能相对少了些,但按总量的平衡(物质守恒的原则),其去处也只能是经电厂装备所吸收或吸附,这些焦油状的物质仍将进入水体,经排放就有可能被土壤吸收。这类物质沸点极低,极易在大气中散发。
污染原因
原始霾中国烧煤并非最近几年才开始,而近几年的霾却越来越重,殊不知,风越来越慢了,这从侧面助长了霾的气焰。
近些年,在北京气象台观测到风力在降低,与过去相比,低了每秒0.7米,这种降低有气象台站周围障碍物遮挡的影响,也有气候变化的影响。对于霾来说,风来,霾散,但是现在风速低,污染不变或增大,都会让霾加重。
高浓度的污染物排放是空气污染的内部原因,而不利的大气水平和垂直扩散条件则是决定污染过程是否爆发和持续时间长短的外部条件。冷高压控制下比较利于污染物的扩散,但是大气环流是一个复杂的过程,气象一定要有温度梯度的差异及浓度的梯度才会发生改变。
近年来,雾霾频发除受到污染物排放增加的影响,同样受到大尺度环流系统的影响,东亚冬季风减弱、近地北风减弱、对流层低层逆温异常和相对湿度增加等环流特征都有利于雾霾的集聚。
一个不可否认的事实是,全球在变暖,北方的冬天不再像过去那样冷,同时由于极地地区变暖更强,中纬度与极低地区之间的温度梯度减小,这些因素会影响西伯利亚冷空气爆发的强度和频率以及近地面风速的大小,可能对霾是否集聚产生重要影响。
治理难度
无论是燃煤所带来的硫化物、氮氧化物、汞,还是粉尘及多环芳烃,都是霾的元凶。在无法改变以煤炭为主的能源供给方式时,如何真正能够清洁地利用它,才是从源头上治理霾的一个方式。
我们承认现行任何化石能源的利用方式都对环境有负面影响,但也要承认其可依据各自不同特点,最终实现高效清洁的利用。以燃煤发电为例,煤炭经锅炉完全燃烧,再蒸汽发电,其能效仅为33%~41%(包括超超临界机组在内)。煤炭既是能源又是物质资源,其客观存在的物质结构包括多环芳烃化合物,因此在燃烧及热加工(焦化、干馏、热解)过程中,必然会产生对环境不友好的污染物质。中国需要通过体系创新和技术路线创新,走以‘能化共轨’技术为龙头的‘甲醇经济’战略创新路线,最终实现煤炭的清洁高效利用。
事实上,在20世纪八九十年代,以煤为主的碳一化工及甲醇体系的创新研发战略已经全面系统地开展,因为历史原因又被弱化。
对现有产业逐步实施系统改造,大约需20年健康发展,中国即可全面实现高效利用能源资源,从源头上彻底解决因老工业化之路带来的环境污染和生态破坏难题。