2020-12-22 11:12 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務
（鬱昂 廈門大學環境與生態學院專家 近海海洋環境科學國家重點實驗室主任助理）
摘要：霧霾在北方秋冬季節集中爆發。從物質流的角度分析鋼鐵企業、燃煤電廠，量化各環節汙染；從能量流的角度分析鋼鐵企業、燃煤電廠及煙氣「脫白」。提出鹽凝霾理論及溼度（水汽）對霧霾的影響，分析產業結構並估算硫酸鹽、銨鹽的排放。研究表明二氧化硫跟霧霾天數有部分的反相關性，最主要是重汙染天氣中硫酸鹽、硝酸鹽、氨氮的大量增加；歐盟的標準與美國標準及中國標準中關於氮氧化物的標準存在差別，歐盟2021年才執行150、175mg/Nm3的標準，除此之外CPM的標準在國內是欠缺的，我們認為這是在霧霾的形成原因中被漏掉一些因素，可以用物質流的方法進行分析，並探討其成霾機理。
關於國內對氨的來源探討很多，並花了很多錢，今年兩會期間得出結論，大氣環境容量減少50%，但我們認為不是比去年或者比前幾年減少50%，而是汙染天氣下減少50%。可以看到消除了氣象因素排放以後，目前特別是氨的排放量整體是增加，東部地區增加比較多，有現成的文獻可以看到氨的排放變化。
第一，物質流。氮氧化物有熱力型、燃料型和快速型的，重點關注熱力型，在一定的溫度下，氮氣和氧氣結合佔比是最大的。
煉鋼各個工序的氮氧化物存在一定的差距，最後計算出在超低排放下的噸鋼產量，產生接近兩公斤的氮元素大氣排放量，相當於噸鋼排放44.59毫克每立方米的氮化合物，特別是氨逃逸或者銨鹽逃逸佔比較大；同樣燃煤電廠的氮物質流，可以看到熱力型氮氧化物的氮物質流，相當於噸煤排放47.78毫克每立方米的氮化合物。
近年來二氧化硫直線下降，但選擇性脫硝增加了三氧化硫的催化，轉化率按2%來算，噸鋼排放約為32毫克每標準立方米，可以計算生成的硫酸鹽和銨鹽的數量。由圖表可以看出2013年快速的減排，特別是脫硝設施的快速增長，和霧霾的天數是相對一致的，在2013年達到4倍的增長，而脫硫設施的數量增長是比較均勻的，至少在2000年前後是比較均勻的，這與煙塵的監測點安排在電除塵之後有關。根據脫硫漿液霧化乾燥的試驗，發現霧化以後PM2.5的比值佔的比例非常大，可以佔到46.22%。
其它途徑的鹽排放也很大，冷卻塔的鹽排放以及海水冷卻的鹽排放的數量大大超於硫酸鹽、銨鹽的量，但暫時不在我們的考慮之列，通過離子測定也間接證明了硫酸鹽和銨鹽的排放。
最後得出結論，硫酸銨、銨鹽的排放量，以折算成排到大氣中硫酸氫銨的量來計算，噸鋼排放3.953千克，噸煤排放0.40千克，有了這個基礎，從而外推到行業和區域的變化。
第二，關於能量流。煉鋼和燃煤過程能耗損失很大、轉換過程複雜，燃煤電廠的發電效率只有40%，損失顯熱空氣和原料中的熱量佔比不大，而水蒸氣潛熱的佔比很大，水蒸氣實際上能代表能量流，後續的白色煙氣排放及脫尾現象，跟可凝結顆粒物有密切關係，而可凝結新顆粒物粒數量很大，但是隨著不同的氣象條件下，在排出煙囪後質量變化非常大。目前煙氣脫白環保標準非常混亂，各地判定標準無論在方法和數值均有很大不同。
基於鹽凝霾的理論，硫酸鹽、銨鹽的生成對現有的重汙染天氣影響最大，鹽在低溼度情況下大氣中累積，在足夠高的溼度下長大和沉降，這就是為什麼北方冬季才有重霾，夏季沒有，而南方幾乎全年沒有重霾。人為水汽在冬季對北方乾燥地區大氣相對溼度影響十分明顯，在冬季低溫季節，如0攝氏度條件下，人為水汽排放可以29-35小時內讓相對溼度從10%上升到50%，而在20攝氏度條件下接近100個小時才可以達到50%。由圖表可以看出相對溼度與PM2.5、PM10的相關程度北方城市大於南方城市，但北京是一個特例，北京煤改氣以後天然氣造成人為水汽的大量排放，增加了鹽凝霾這種現象。
從遙感照片上反演水汽的含量也可以看到上述一致性。舉個難以用傳統理論解釋的例子：2016年12月31日有重霾，僅僅幾個小時AQI就從600快速降到60甚至降到20，如果不用鹽凝霾的東西解釋，在沒有風的情況下用傳統顆粒物質理論是解釋不清楚的。我們還注意到每年都有北京汙染高於周邊的現象，圖中每年只選其中一次，北京已經治理這麼多年，為什麼高於周邊，用傳統理論也是很難解釋清楚。
基於以上結論，從京津冀、廣東省等各省統計煤和鋼產量，從碳排放強度計算大氣硫酸鹽銨鹽每平方公裡的排放強度，可以得出京津冀地區並不是最高的，而上海和天津是其它省市的2到9倍，河北和東部沿海省的排放都比較高，也可以統計出大氣鹽排放在26+2城市的聚集情況。每年重汙染天氣天數有隨著年際變化，從京津冀向西擴散到汾渭平原，再向北擴散到內蒙、新疆和東北等地方的趨勢，實際上跟溼法脫硫、脫硝環保措施的加強是密切相關，可以看出隨著脫硝後氮氧化物減排量重霾呈擴散趨勢。
綜上所述，三氧化硫和氨氮的大氣逃逸造成銨鹽和硫酸鹽的大氣排放量是非常值得評估的，並折算到每平方公裡，在南方或北方的夏天可能幾天全部沉降，但是在北方秋冬季節就會有一個累積的過程，工業水蒸氣排放推高相對溼度，大氣中的幹態水溶性離子顆粒物吸溼長大是造成霧霾的原因。
建議可以通過煙氣脫白、消除水汽的同時消除鹽凝霾；通過監測可凝結顆粒物，也可間接檢測方法（如測冷凝水中的電導率）進行驗證；統計脫硝用氨的量，包括柴油車尾氣治理用尿素的量。是時候開始反思指定的三個煙氣排放指標是否存在技術路線錯誤的問題，謝謝！
整理/王語寬 校/sky 編/Angel
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