“内”“外”兼济，治理雾霾

王晶

不容忽视的空气雾霾成因

PM2.5的直接源与间接源。空气中的细颗粒物（PM2.5）和水汽是造成雾霾天气的主要因素。而PM2.5主要来源于两个方面：“直接源”，即燃烧过程（主要为燃煤）、施工、烹饪等活动向空气中直接释放造成PM2.5的细颗粒物和“间接源”，即工农业及运输过程中排放的具有化学活性的气态化学污染物在空气中发生反应后生成的细颗粒物。

在“直接源”中，较为重要的是燃煤，即包括各种燃煤燃烧过程：火电、炼油、制药、水泥、陶瓷、玻璃及其它需要大量燃煤燃烧的工农业和大量的农村用煤，和机动车燃油等燃烧过程。

而在形成“间接源”的前驱体污染物中，硫氧化物（即二氧化硫SO₂）和氮氧化物（NO_x，也简称“硝”）占的比重相当大。中科院的研究显示，1月13日，当PM2.5突破600时，PM1中有机物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐浓度分别达到了160、70、40和30，这几项相加就达到了300，占总数的50%。而这几种颗粒物的产生都与SO₂和NO_x有关。SO₂和NO_x是形成酸雨和雾霾的双重杀手。

无独有偶，最重要的间接源，二氧化硫（SO₂）和氮氧化物（NO_x）的排放也多由各种燃煤过程，和机动车等燃烧过程产生。例如火电厂以煤为原料每发一度电，即产生约4gSO₂、3.1gNO_x；按照国Ⅲ标准，一辆一类机动车每行进一公里，产生不超过0.21gNO_x，柴油车产生不超过0.78gNO_x。

2013年元月强雾霾污染溯源.燃煤是最主要的原因。形成雾霾的原因各种各样，但谁是形成我国这次强雾霾的罪魁祸首？近日，中科院“大气灰霾追因与控制”专项组发布了一项研究结果，对2013年1月京津冀地区的强雾霾污染进行了溯源分析。分析结果如图1所示。

（数据来源：中科院“大气灰霾追因与控制”专项组）

在图1中可以看到，对于北京和京津冀地区，有六大主要因素造成雾霾的形成，燃煤和机动车都是PM2.5最主要的两个来源，这与之前的理论分析相符。

在北京，本地燃煤占了PM2.5来源的19%。而外地输送到北京的19%的PM2.5粒子主要也是燃煤产生的，包括二氧化硫（硫酸盐）、细粒子、黑炭、挥发性有机物等。本次污染事件突发的一个重要原因，是以河北燃煤排放为主的二氧化硫集中转化成了硫酸盐。我们看到，外地的19%加上本地燃煤贡献的19%，源于显性燃煤的PM2.5共占北京上空PM2.5粒子的38%。另外，我们无法排除还占北京PM2.5粒子32%的“工业”、“餐饮”和“其他”的贡献中隐性燃煤的影响，因此，燃煤对这次北京强雾霾天气的影Ⅱ向至少占到50%以上。

而在京津冀地区，本地显性的燃煤单项就贡献了PM2.5的34%，加上还占京津冀地区PM2.5粒子43%的“外来输送”、“工业”、“餐饮”和“其他”的贡献中隐性燃煤的影响，燃煤对京津冀地区的强雾霾天气的影响比北京还严重，至少占到60%以上，可以看出，北京市和京津冀地区的雾霾污染都与“煤”、“车”关系甚密，而“煤”的影响要比车大得多。这与全国的情况也是相符的：据统计，煤燃烧所释放的SO：占到全国总排放的85.4%，CO₂占到85%，NO_x占到60%，粉尘占到了70%。从这个数据也可以看出对这次大面积强雾霾天气，燃煤是最主要的形成因素。

北京与发达国家特大城市的比较——机动车不是雾霾主要因素

在寻找雾霾问题的解决方案时，人们纷纷将目光转向了其他与北京规模相似的国外大都市。上个世纪50年代伦敦的有毒烟雾事件和70年代洛杉矶的光化学烟雾事件都是闻名世界的著名案例，且曾引起十分恶劣的公众健康后果。这些城市的气象条件同北京类似，并不利于污染物扩散。但之后，伦敦通过控制燃煤、洛杉矶通过控制机动车数量及油品质量，在80年代以后都大幅度地改善了空气质量，摆脱了“雾都“称号。

那么，如今的北京与这些城市之间最大的区别是什么呢？我们收集了一些关键数据，在表1中做了总结。

表1北京与一些发达国家城市的煤炭消费、机动车量、

油品质量比较

表1列出北京与一些发达国家城市的煤炭消费、机动车量、油品质量比较。从表中可以看出，国外大城市在90年代的油品质量和我们现在相当，国外大城市的机动车总量、人口数量、人口密度、人均机动车拥有量和城市机动车密度跟北京比都比较高，但是国外大城市在过去二十年中都没有出现过像我国这次如此严重的雾霾污染问题。

京津冀地区机动车保有量2000万辆，中国每辆车年平均行驶2-3万km，以年行驶2.5万km，每km产生0.5g氮化物NO_x计算，每年产生25万吨NO_x，而产生的二氧化硫只有1800吨。京津冀每年生产火电3210亿度，按每度电3.1gNO_x，4.0gSO₂计算，每年产生了99.5万吨NO。，128万吨SO₂，可以看出，火电产生的NO_x污染是机动车排放量的4倍，SO₂是机动车的660倍。由此可见，机动车的排放不是这次强雾霾出现的主要原因。

再看煤炭消费量。北京的煤炭消费量比国外其他大都市高出至少十倍，甚至几十倍。例如曾经被称为“雾都”的伦敦，已将煤炭使用量减少到零；伦敦此后再无雾霾发生，全英国（24万平方公里）也只有5200万吨的使用量（2011年），洛杉矶的煤炭使用量也是零，仅东京地区消耗煤320万吨，且用于火力发电，燃烧过程使用了先进的清洁生产技术。而同年仅天津市的煤炭消费量就达到7000万吨，加上北京就接近1亿吨了，整个京津冀（大约20万km：）耗煤3.4亿吨，是美国2011年全国煤耗量的34%。可见北京市区周边的京津冀地区是煤炭消费的集中区。这旁证了这次北京地区强雾霾也主要是由于周边大量燃煤引发。

北京处于我国煤炭消费中也、

我国是煤炭资源大国，也是煤炭消费大国。2011年，我国消费的煤炭消费为40亿吨，占全国能源消费总量的68.4%，占全世界煤炭消费量的50.7%。同时，北京周边是我国煤炭生产和消费的集中区域（图2），北京正好处在我国煤炭污染的地理中心位置。2011年，仅北京西南方向的京津冀鲁煤炭共消费煤炭7.28亿吨，占全国的18.2%，是美国的72.8%，是英国的14倍。相应地，京津冀鲁2011年排放的SO₂占全国排放的16%，NO_x占全国的17%。京津冀鲁面积仅37万km：占全国国土仅3.9%。而北京正位于这一个5倍于全国的燃煤密度，几十倍于国际发达大都市的集中消费煤炭、集中排放硫、硝的区域中间。

图2各地区煤炭消费量（万吨）（北京大学统计、制图）

综上所述，我国占了世界燃煤的一半以上，而且绝大部分集中在北方和经济发达地区。解决了燃煤污染问题，就解决了我国形成雾霾最关键的问题。燃煤污染对形成雾霾最主要的组分是煤灰，硫氧化物（如SO₂）和氨氧化物（NO_x，即硝）。因此，解决各种工农业生产燃煤过程中的除尘和脱硫脱硝问题，是解决雾霾问题最主要的手段。

建议：“内外”兼济地解决雾霾污染问题

环境保护部在2013年2月20日发布了《环境空气细颗粒物污染防治技术政策（试行）（征求意见稿）》（下称“意见稿“），针对环境空气细颗粒物的各种来源提出了一系列技术措施。然而，许多措施涉及基础设施建议和行业转型，不可能一蹴而就。

我们将“意见稿”及我们认为重要的措施进行综合，归纳在图3中。其中“室内空气净化”、“上马减排装置”及“民用燃煤整治”我们认为是较为容易执行，且效果立竿见影的措施，而其他的措施皆需要较长的时间。

我们建议，在治理大气雾霾问题的初期，要先解决主要矛盾，找到治理雾霾、保护人民健康的各种可实施、见效快的方法，优先治理容易治理的场所、集中精力于造成雾霾的最大污染源，实现在逐步改善大气质量的过程中，优先保护人民健康。具体地，我们提议“内”（室内）“外”（室外）兼济地同步改善室内空气质量和室外空气（大气）质量。

（其中“室内空气净化”、“工业源减排装置”、“民用燃煤整治”建议马上执行）“内”治标——强制室内空气净化，提高室内空气品质

PM2.5的源控制难以一蹴而就。空气污染控制工作涉及的因素很多，只能循序渐进地改善。伦敦在1952年的烟雾事件后即提出限煤计划，但直到1960年代北海油气田开发，限煤才有所成效；一共花了30年时间才将每年的雾天降低为5天。全国人大环资委原办公室副主任骆建华就曾对媒体表示，北京的空气治理需要至少20年的时间。环保部在“意见稿”中提出，要“通过优化能源结构、变革生产方式、改变生活方式，不断减少污染物排放量”，而非大鸣大放式地停止生产、停止污染。

然而，我们不应放任雾霾污染危害我们的民众健康。只要强制进行室内空气净化，就可以立竿见影地减少雾霾带来的健康危害。

室内空气净化的欠缺现状及紧迫性。调查显示，人一生约70—90%的时间在室内度过，室内空气对于公众健康的重要性可以说超过室外空气质量。

在室外空气充满雾霾重度污染的情况下，为保护人民健康，我们必须至少保证室内具有优良的空气品质。1952年的伦敦烟雾事件之所以夺去数以万计人的生命，与当时公共建筑物欠缺净化装置有很大关系。据记载，当时伦敦一家剧院正在上演的歌剧，由于烟雾从街道进入剧院，观众看不见舞台而被迫中止。实际上，由于颗粒物污染的排放源都在室外，只要人们减少外出，在室内做好防护和净化，完全可以减轻污染对健康的影响。

然而，我国目前所有公共的楼堂馆所，甚至医院病房，都没有空气净化装置。非典创伤过后，社会对空气净化的热情也戛然而止，已经颁布的诸多提高空气品质的政策规章条例难以执行，受到来自各单位甚至专家的阻力。其主要原因，就是环保设备需要花钱又无法带来利润。

在重污染面前，我们不应怀有侥幸心理，为了节省成本而牺牲人民健康。雾霾污染对人体的危害无须赘言，在传染病流行的时期更可能造成加倍的危害，导致群体性卫生事件。

室内空气净化技术及规范已成熟。室内空气净化是一门较为成熟的应用技术。国家863“室内典型空气污染物净化关键技术与设备”项目已进行6年，已形成了成熟的技术及规范。技术上，对PM2.5、挥发性有机物、微生物等污染物的处理都找到了切实可行的技术手段，且相关技术都已产业化：规范上，对新建建筑验收时、以及公共场所室内空气质量都提出了合理的数值标准。

幸运的是，应用这些空气净化技术基本不需要大兴土木。许多大型公共场所可以在中央空调中直接增加净化装置：而在无条件的场所，移动式的空气净化器也完全可以满足空气净化的需要。

万事具备，只欠东风。我们建议政府抓紧出台公共场所空气净化的强制标准。这必将极快地推进室内空气质量的改善，在大气污染治理尚未完成时，先给人民大众一个健康的居住、工作环境。“外”治本——加强以燃煤脱硫脱硝为目标的污染控制

强制室内空气净化可以给人民健康保障，但真正改善空气环境质量仍要靠室外大气污染减排来实现。如前所述，造成PM2.5污染的最大来源为燃煤排放。我们认为对工业燃煤，最重要的是首先提高燃煤品质，加大治污装置的应用力度：而对民用燃煤，应从源头上控制，提倡使用清洁能源。

工业脱硫脱硝的关键是末端治理手段。工业污染源的污染控制，由于是点污染，一般从“节源治流”两个方面进行：减少污染源、去除污染物。我国对二氧化硫和氮氧化物的总量控制也是从这两个途径实现的。一方面，国家严格控制新建工业厂的数量：另一方面，要求已有的工业排放源进行升级换代，安装污染控制装置。

必须看到，“节源”手段可以防止污染物的增多，却难以将污染物大幅度减少。集中的煤炭消费与产业结构是分不开的。以京津冀鲁为例：2011年，京津冀鲁火力发电6380亿度，占全国的15.9%；同年，京津冀鲁粗钢产量2.43亿吨，占全国的35.4%，全球的16.3%；同年京津冀鲁水泥产量3.13亿吨，占全国的14.9%，全球的9.2%，这样大规模的工业生产是当地国民经济的基石，短时间内难以有大的转变。

然而，在“治流”方面，脱硫脱硝仍大有空间。以脱硝为例，目前氮氧化物的末端治理技术已较为成熟。除已普遍采用的低氮燃烧技术、选择性催化还原技术（SCR）、选择性非催化还原技术（SNCR）外，还有近年来效果更好的臭氧氧化技术也被广泛采用。这一技术很好地解决了SCR技术中氨易过量逸出、催化剂活性下降过快、脱硝不彻底的不足，进一步提高了脱硝的效率。特别将这些已有的脱硝技术组合使用，可以将NO_x降至很低水平，甚至可以达到零排放。

工业燃煤的污染物控制：加大脱硫脱硝力度。工业燃煤排放的SO₂和NO_x均占排放总量的70%以上，工业用煤过程减排无疑是应对雾霾最重要的手段。我们认为目前国家的脱硫脱硝力度亟需增强，尤其是十二五期间NO_x减排10%的目标显得有些温和。对工业燃煤的污染物控制，我们建议：提高燃煤品质；“十二五”的脱硫脱硝减排目标和政策需要重新修订，鼓励超额减排；改革我国市场的价格环境，加大对执行脱硫脱硝行业的财政补贴力度；加强减排规定的强制执行和惩罚力度。

提高燃煤品质。对不得不使用燃煤的中心城市，必须强制使用低硫煤，最好是焦炭。1952年伦敦大雾后的解决办法，首要就是使用高品质燃煤。1952年，没有脱硫脱硝技术，没有其它能源，二战结束不久，政府相当收入用于偿还美国的二战债务，经济条件比我国目前差很多，但是伦敦的大雾就是通过使用低硫煤这一简单方法逐步给治理好。“十二五”的脱硫脱硝减排目标和政策需要重新修订，鼓励超额减排。工业脱硫脱硝任务仍然艰巨，与发达国家相比减排力度较弱。自“六五”以来，环保部门就开始进行大型燃煤锅炉的除尘和二氧化硫总量控制的研究和试点，对工业燃煤的减排进行管理。“十一五”期间，全国废气中的煤灰和二氧化硫排放总量均呈现逐年下降趋势。目前，几乎所有的燃煤锅炉均强制要求安装除尘系统，燃煤锅炉产生的煤灰对大气中尘埃的贡献大幅下降。2010年全国二氧化硫排放总量2185.1万吨，较2005年下降了14.3%，超额完成了“十一五”总量减排任务。但即使这样，一年仍然有2185万吨的SO₂排放到大气中，促使了这次强雾霾天气的形成。

氨氧化物的控制——脱硝，则刚刚起步。“十二五”前，我国没有真正进行“脱硝”。我国从2006年开始统计氮氧化物排放量，在“十二五”中提出了氨氧化物减排的目标，要求2015年比2010年氮氧化物减排10%，2010年中国氨氧化物排放总量为1852.4万吨。五年之间计划减排185万吨，与发达国家实施的脱硝法规相比，力度小得多。以美国为例：美国自1990年颁布脱硝政策，1995年开始执行，之后的第一和第二个五年期分别减排了约500万吨。2005年起更是加快步伐，五年期减排约1000万吨（图4）。相比之下，我国的脱硫脱硝力度仍有提升空间，硫氧化物（如s0：）和氮氧化物（NOX）的排放总量依然巨大，脱硫脱硝的任务还非常艰巨。

因此我们建议，“十二五”的脱硫脱硝减排目标和政策需要重新修订，鼓励超额减排。只要我们未来几年抓紧上脱硫脱硝项目，雾霾形成就少了最重要的基础。

改革我国市场的价格环境，加大对脱硫脱硝行业的财政补贴力度。我国有相当部分的污染行业无力承担脱硫脱硝成本，在补贴不足的情况下，排污行业若不能将成本转移给消费者，就只能压缩环保措施的成本。当成本成为主要考虑因素，治污效果好但成本略高的技术就难以得到使用。同时，提供环保服务和技术的企业也不得不降低自己的利润和成本，甚至陷入价格战的恶性竞争。此外，有些排污企业在无法压缩成本时，会采取偷排等极端方式来应对，这显然有违政策的初衷。

环保是有成本和代价的。我国自古以来，市场的价格环境要求薄利多销，价廉物美，且长期存在恶性竞争现象。有污染的企业的产品是国民经济生产中不可或缺的一环，但在这种市场环境下，他们只能面临两条严酷的出路，要么牺牲环境，要么关门，想治理也心有余而力不足。因此政府必须制定政策改善市场环境，同时拿出和GDP相适应的财政政策保护环境。

如前所述，脱硫脱硝的技术已相当成熟。然而，这些措施的使用必然意味着生产成本的提高。国家发改委2011年底出台了火电脱硝电价补贴政策，对正常运行脱硝装置的燃煤电厂，每千瓦时加价0.8分。但电监会调研认为，这一电价补贴无法弥补火电厂脱硝成本的投入，建议未来同步建设脱硝设施机组要加价至1.1分/千瓦时，而技改加装脱硝设施要加价至1.3分/千瓦时，加大对执行脱硫脱硝的行业的补贴力度。

加强减排规定的强制执行和惩罚力度。除成本之外，监控力度不够和违法成本过低也是影响减排措施实施的重要因素。在监控力度欠缺和违法成本过低的情况下，减排装置成了摆设，偷排现象屡见不鲜。这也影响了排污企业在选择减排技术时的判断一购置成本和运行成本成了第一位的，而减排效果则成了次要的。这样的市场氛围不利于技术改良和环境保护，难以很好地达成减排的目的。

同时，环保行业的技术升级需要国家的扶持。例如，目前广泛使用的脱硝技术尚存在缺陷，如催化还原法易造成氨过量投加，引起二次污染等。而臭氧氧化技术很好地解决了这些不足并进一步提高了脱硝的效率，但尚未被广泛接受。新技术的研发需要国家扶植，但是更重要的是，新技术的推广也需要国家的扶持与提倡。

民用燃煤的污染物控制：清洁能源与城镇化。2011年，中国居民生活用煤9000万吨，包括做饭、取暖及农村小规模生产用煤等。这些污染量小且分散，属面污染范围，很难技术治理。生活用煤引起的环境影响不容忽视：它几乎没有任何净化措施，而且大都在室内燃烧，废物直接污染室内空气。

我们建议通过以下途径控制民用燃煤的污染：在非烧煤不可的地区，使用高质量的低硫煤甚至焦炭取代高硫的劣质煤；有条件的地区，取消民用燃煤，取而代之清洁燃料，如太阳能、风能、天然气和电；有条件地区，取暖取消燃煤，采用地源热泵技术：加快我国城镇化进程。

在非烧煤不可的地区，使用高质量的低硫煤甚至焦炭取代高硫的劣质煤。民用燃煤，由于其小而分散的性质，无法采用上述末端治理技术，因此民用燃煤必须采用我国燃煤中质量最好的低硫煤，最好是焦炭。这样可以在没有污染处理条件下，最大幅度的降低燃煤过程的污染危害。

有条件的地区，取消民用燃煤，取而代之清洁燃料，如太阳能、风能、天然气和电。清洁燃料，如太阳能、风能、天然气和电没有政府的强力推广，应用过程相当缓慢，甚至几乎不可能。我国应该鼓励发展民用电，特别是在做饭和取暖领域。煤做饭已在城市消失，取而代之天然气，但天然气燃烧会向室内释放大量二氧化碳和少量有害物质，也危害民众健康。电是最干净的能源。电做饭不产生污染，也不比天然气贵。

有条件地区，取暖取消燃煤，采用地源热泵技术。我国北方大部地区均采用燃煤取暖，虽成本低廉，但带来巨大污染。由于取暖的燃煤锅炉较小，而且多而分散，很难治理，就是上了处理装置的也管理不到位，使用效率低。

采用目前许多西方国家大量采用的地源热泵取暖技术，可大幅度降低燃煤的污染，并且热效率比燃煤高，使用一度电可产生5度电的热，运行费用甚至比燃煤低很多。

加快我国城镇化进程。将分散居住的民众迁居到城镇，或建立新的城镇，使其形成一定的人口规模，将有利于工农业生产发展，大幅度降低生活成本，提高生活质量，并有利于各种环保技术和清洁能源的利用，保护当地及边远地区的环境。