驱不散的雾霾
我国成品油市场上高低标准油品并行现象较为普遍,这些都让借油品升级治霾的效果大打折扣。
面对越来越严重的雾霾,于丹说:“天昏地暗一座北京城,能做的就是尽量不出门,不去跟它较劲。关上门窗,尽量不让雾霾进到家里;打开空气净化器,尽量不让雾霾进到肺里;如果这都没用,只有凭自己精神防护,不让雾霾进到心里。”
雾霾不仅是一个民族的“呼吸之痛”,更成为一个民族的“心灵之痛”。
就指数指标而言,车用燃料质量趋势是向高性能和清洁化方向发展,汽油要求低硫、低烯烃、低芳烃、低苯和低蒸汽压;柴油要求低硫、低芳(主要是稠环芳烃)、低密度和高十六烷值。全球炼油行业历来视欧美油品标准为标杆,绝大多数国家标准也是参照欧美标准而定。美国目前在执行中的清洁汽油标准是硫含量不高于30微克/克,欧洲标准是硫含量不高于10微克/克。美国和欧洲清洁柴油标准硫含量分别是不高于15微克/克和10微克/克。
就发展趋势而言,眼下世界各国都在油品质量清洁化道路上赛跑:从2017年开始,美国清洁汽油含硫量标准将从目前的30微克/克降至10微克/克。欧洲委员会也要求欧盟成员国生产含硫量接近零的汽油。日本目前限制汽油硫含量为10微克/克。亚洲发展中国家的清洁燃料标准也在奋起追赶世界领先标准,印度提出在2017年4月起执行相当于欧IV的BS4清洁燃料标准(硫含量不大于50微克/克),到2020年要执行相当于欧VI的BS6标准(硫含量不大于10微克/克),计划投入45亿美元用于炼厂油品质量升级。我国油品质量升级换代也在全面加快,目前正在执行国IV汽油标准和国IV车用柴油标准,到2017年1月起在全国范围执行国V车用汽、柴油标准。
各国政府咬住油品质量不松口,各大炼油商殚精竭虑致力于油品升级,目的无非是天更蓝,空气更洁净,人们生活的环境更美好。那么,油品质量究竟对机动车污染排放有多大影响?机动车尾气又对PM2.5和臭氧污染贡献有多大呢?
中科院广州地化所和中科院大连化物所依托中科院B类先导专项“大气灰霾追因与控制”这一课题,对油品质量、机动车尾气排放与PM2.5和臭氧污染进行长期量化跟踪。研究结果显示,机动车尾气对PM2.5和臭氧污染贡献大。机动车排气管直接排放的污染物称为一次污染物,主要有细颗粒、氮氧化物(NOx)和挥发性有机物(VOC)。这些一次排放污染物经过大气化学反应生成的产物,被称为二次污染物。其中,NOx经过大气转化可生成PM2.5中的硝酸盐,VOC经过大气氧化可生成PM2.5中的二次有机气溶胶(SOA)。在我国重点城市群,机动车尾气对PM2.5的一次排放和二次生成总贡献达到30%。机动车尾气排放的NOx和VOC经光化学反应会形成以臭氧为特征污染物的“光化学烟雾”,这种污染因而常被称为尾气型污染。
“车用油品质已成为我国机动车减排的瓶颈。当然,改进发动机设计和尾气净化,是实现机动车尾气减排的关键,但前提是要有品质与之相适应的车用油。”中国科学院广州地球化学研究所研究员王新明介绍,如果油品中的硫含量过高,会使尾气净化装置中的催化剂中毒,严重影响净化效果;汽油中如果烯烃含量过高,燃烧过程中易在发动机缸内和进气系统中造成积碳,影响发动机性能和尾气排放。所以,如果车用油品质不能与时俱进,先进的发动机技术和尾气净化装置难以正常发挥其作用与优势,机动车减排则无法从源头得到根本性好转。
可见在雾霾与机动车尾气排放中,油品质量起着关键作用。
那么,现实中我们的油品质量如何呢?
中科院广州地球化学研究所采用烟雾箱模拟方式,对我国机动车尾气排放进行模拟,结果发现,我国汽油车与柴油车尾气有不同之处:我国汽油车排放尾气二次成粒多,而柴油车直接排放一次颗粒物多。我国汽油车二次有机气溶胶(SOA)生成量是一次有机气溶胶(POA)的46-259倍,而同期美国和瑞士烟雾箱模拟均值仅为1-15倍。也就是说,我国汽油车尾气的主要问题不是其直接排放颗粒物太多,而是排放后二次生成的颗粒物太多。因此其污染物排放控制的核心问题是如何降低尾气中生成SOA的气态前体物。而我国柴油车一次排放颗粒物高,二次生成的SOA少。因此柴油车尾气控制的关键问题是如何降低一次颗粒物排放。研究团队于2013年在全国抽检油样180个,测定了汽油和柴油主要环保指标,并与22个美国加州油样进行对比。结果发现,我国汽油平均硫含量为61ppm,远高于加州汽油的平均含硫量(12ppm);我国柴油的平均含硫量为93ppm,为加州(12ppm)的8倍。
因执行标准不同,城市间油品含硫量存在明显差异。北京当时执行京V标准,油品含硫量最低,汽油和柴油平均含硫量均低于10ppm,达到国V标准,也低于美国加州标准限值;上海汽油和柴油的平均含硫量分别为16ppm和14ppm,达到国IV标准;广州汽油达到国IV标准,而柴油只有部分达到国IV标准。其他城市油品均未达到国IV标准。值得注意的是,在中国石油和中国石化的加油站所采集的油样,其硫含量均符合其标示标准;但部分民营加油站硫含量超标,如在长春和山东小型民营加油站采集的汽油样品,硫含量非常高,最高超过1500ppm,表明我国油品质量监控存在问题。烃类组成方面,汽油中烯烃含量普遍高于30%,最高可到50%以上。柴油中多环芳烃高达20%以上,达标率偏低。
从这组数据可以看出,我国成品油市场上高低标准油品并行现象较为普遍,这些都让借油品升级治霾的效果大打折扣。
根据中国石油规划总院数据,目前我国成品油零售市场由中国石化、中国石油、其他国有公司(延长、中国海油)、外资公司(要求国有石油企业与外资合作)、民营企业等主体组成,加油站数量呈逐年递增态势,2015年已接近11万座。从结构上来看,非中国石化、中国石油加油站数量占比逐年增加,2015年达54%。截至2015年10月,具有成品油批发经营资质的企业数量达303家,其中,央企下属或者控股企业为72家,占比23.8%;其他企业为231家,占比为76.2%。
社会加油站的迅猛增长及油品市场份额的不断扩大,让油品质量升级变得更加复杂。