雾霾和煤炭，不得不说的二三事

        目前，我国多个地区出现雾霾，令大气污染治理迫在眉睫。公众普遍认为，燃煤污染是雾霾形成的元凶。煤炭作为一种常规的化石能源，在能源消费结构中占有重要地位。在2013年世界能源消费增量中，煤炭依然是增长最快的能源品种，占全球能源消费增量的57.8%。随着全球低碳经济的发展，越来越多的发达国家选择更为清洁的能源，但对许多国家尤其亚洲国家来说，“煤依赖症”依然十分严重。日本、韩国的煤炭消费都占各自能源消费的相当比例，其中日本煤炭消费约占一次能源消费的25%。2012年亚洲能源消费占全球煤炭消费的70%，其中中国占50.2%、印度占8%。

　　既然煤炭依赖的局面短时间内不可能改变，煤炭清洁利用就显得尤为重要。我国推出一系列措施，鼓励清洁用煤。本文从煤炭和雾霾之间撇不清的关系入手，揭露雾霾真面目，介绍煤炭使用对雾霾形成的贡献，并提出清洁煤炭使用之道。

　　“情侣逛街走，必须手牵手；撞上一棵树，被迫暂松手；过树不见人，情人被牵走。”翻开手机，微信圈里充斥着对首都雾霾天气的调侃。PM2.5爆表的冬天，能见度骤降，隔街相望却看不见脸，在重度污染的北京市区，这一点都不夸张。

　　雾霾，它的魔抓不知不觉地伸入到我们的生活中，而煤炭，这个正处于下滑期的昔日巨人，更是成为众矢之的，被看作是雾霾天气的元凶。近年来，煤炭行业被“妖魔化”的现象正在日益加剧。 那么，雾霾是什么？雾霾和煤炭是什么关系？我们该怎样应对？

　　雾霾是什么？

　　根据中国气象局的定义，雾是指在接近地球表面、大气中悬浮的由小水滴或冰晶组成的水汽凝结物，是一种常见的天气现象。当气温达到露点温度时（或接近露点），空气里的水蒸气凝结生成雾。根据凝结的成因不同，雾有数种不同类型。当气温高于冰点时，水汽凝结成液滴。当气温低于冰点时，水汽直接凝结为固态的冰晶，比如冰雾。因为露点只受气温和湿度影响，所以雾的形成主要有两个原因：一是空气中的水汽大量增加，使得露点升高至气温，从而形成雾，比如蒸汽雾和锋面雾。二是气温下降至低于露点而生成雾，比如平流雾和辐射雾。

　　霾，也称灰霾（烟霞），是指原因不明的因大量烟、尘等微粒悬浮而形成的浑浊现象。霾的核心物质是空气中悬浮的灰尘颗粒，气象学上称为气溶胶颗粒。

　　空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子也能使大气混浊，视野模糊并导致能见度恶化，如果水平能见度小于10000米时，将这种非水成物组成的气溶胶系统造成的视程障碍称为霾(Haze)或灰霾（Dust-haze），香港天文台称烟霞(Haze)。一般相对湿度小于80%时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是霾造成的，相对湿度大于90%时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是雾造成的霾，相对湿度介于80%~90%之间时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是霾和雾的混合物共同造成的，但其主要成分是霾。霾的厚度比较厚，可达1公里~3公里左右。由于灰尘、硫酸、硝酸等粒子组成的霾，其散射波长较长的光比较多，因而霾看起来呈黄色或橙灰色。

　　所以说，雾霾非“雾”而是“霾”，我们恐慌的实际上是“霾”。目前看来，在我国的部分区域存在着4个灰霾严重地区：黄淮海地区、长江河谷、四川盆地和珠江三角洲。

　　雾霾从哪里来？

　　由霾的定义和判别的方法可知霾是现象，悬浮的灰尘颗粒是形成霾的重要直接内因，而这种颗粒我们称之为PM2.5。霾虽然可以是自然因素形成，但通常情况下主要是人为排放污染物形成，这也是各国研究它们的关键原因。霾形成也与天气密切相关，在有风、雨等天气过程以及大气扩散条件好时难以形成霾，而且也易于消除已产生的霾，但解决霾的关键还是要减少PM2.5形成。

　　在《国家环境空气监测方法》中PM2.5的定义为：悬浮在空气中， 空气动力学直径小于和等于2.5微米的颗粒物。《气象观测规范》中它的定义为： 空气动力学等效直径小于和等于2.5微米的大气气溶胶质量浓度。虽然定义的角度有所不同，但本质是指能悬浮在空中的细颗粒物。

　　那空气动力学直径又是怎么理解呢？其实就是实际粒子与假想的一种单位密度为1克／立方厘米的球体，在静止空气中达到相同的沉降速度时，假想粒子的直径即为实际粒子的空气动力学(等效)直径。所以PM2.5中2.5并不是颗粒物的几何直径，相同空气动力学直径的颗粒，比重越大几何直径越小。

　　要弄明白PM2.5的成因，首先要清楚，PM2.5不是一种单一成分的空气污染物， 而是由来自许多不同的人为或自然污染源的大量不同化学组分组成的一种复杂并且可变的大气污染物。

　　就其来源而言，一是由污染源直接排出，称为一次颗粒物，其成分主要为元素碳、有机碳、土壤尘等，主要产生于化石燃料和生物质燃料的燃烧，此外还包括工业、矿物质的加工和精炼、建筑、农田耕作、风蚀、植物孢子、植物修剪过程等。二是由各污染源排出的气态污染物经过冷凝或在大气中由多相化学反应而形成的复合体，称为二次颗粒物，其成分主要有硫酸盐、硝酸盐、铵盐和半挥发性有机物等，在大多数地区，硫和氮为主要组分，在一些地区有机气溶胶也可能是重要组成部分。

　　在城市集中区，汽车尾气是重要的一次和二次源，既直接排放颗粒物，也可以是排放出来的氮氧化物转化形成的，尤其是重型柴油车排放大量颗粒物和氮氧化物是城市PM2.5的重要来源；另外，一些溶剂和涂料排放的挥发性有机物也转化成有机物进入到PM2.5。因此，不同国家、地区、城市的PM2.5其来源、组成也是各不相同的。

　　PM2.5对人体健康和大气环境质量的影响很大。主要影响在两个方面，一是对人体健康的影响，因为颗粒物非常小，容易穿越鼻腔和支气管系统进入到肺泡中，对人体健康的影响是非常明显的。二是对光的消解作用明显，影响能见度，造成严重的视程障碍。

　　故而我们可以说，雾霾活在我们的生活中，就在我们身边，无时无刻不影响着我们的身体健康和生活质量。根据官方调查，雾霾天气易诱发多种疾病，一是心血管疾病。雾霾天气时气压低，湿度大，人体无法排汗，诱发心脏病的几率会越来越高。二是呼吸道疾病。雾霾中含有大量的颗粒物，这些包括重金属等有害物质的颗粒物一旦进入呼吸道并粘着在肺泡上，轻则会造成鼻炎等鼻腔疾病外，重则会造成肺部硬化，甚至还有可能造成肺癌。三是上呼吸道感染。持续的雾霾天气笼罩着全国十余个省份，雾霾天气，空中浮游大量尘粒和烟粒等有害物质，会对人体的呼吸道造成伤害，空气中飘浮大量的颗 粒、粉尘、污染物病毒等，一旦被人体吸入，就会刺激并破坏呼吸道黏膜，使鼻腔变得干燥，破坏呼吸道黏膜防御能力，细菌进入呼吸道，容易造成上呼吸道感染。

　　雾霾和煤炭的关系

　　从雾霾的形成因素看来，雾霾多在秋后开始加重，进入10月份之后，北京等多个城市连续多日被严重的雾霾笼罩，这与污染排放有着密切的联系。而作为我国主要的能源——煤炭，便被推到了风口浪尖之上。

　　国际环保机构自然资源保护协会（NRDC）去年在京发布的《煤炭使用对大气污染的“贡献”》显示，在PM2.5的“一次污染”中，煤炭的直接燃烧贡献率为31%，相关行业的非直接燃烧贡献率为31%，总和为62%。

　　煤是高污染高碳的能源品种。在我国，煤炭占一次能源生产和消费量的比重接近70%，远高于发达国家20%左右的均值。2013年，我国的煤炭消费量已占到全球煤炭消费总量50.3%，分别是美国和欧盟的4.2倍和6.7倍。

　　我国以煤为主的能源结构带来了日益严重的环境污染、公众健康和温室气体问题。根据《中国气候公报》统计数据，由大气污染导致的全国年均灰霾日数随煤炭消费总量的变化明显增加。

　　2003年以前，我国年均灰霾日数均低于常年值9天，但是2004年以来增长迅速，年均值达到12～20天；2013年我国年均灰霾日数高达36天，全国范围内有二十多个省（区、市）出现了持续性灰霾。

　　煤炭，在其使用过程中，对雾霾形成的显而易见的贡献，使其成为众矢之的，日益被嫌弃和妖魔化。

　　我们该怎样应对？

　　煤炭是基础性能源，煤炭工业是关系国家经济命脉和能源安全的重要基础产业，新中国的工业从建立、发展到壮大，一直都离不开它的支持。新中国成立初期，没有机械装备，缺乏资金和技术，煤矿工人硬是凭借一双大手、一把铁锨，“一镐加一炮”，恢复了煤炭生产，建起一个个新矿区，源源不断地向整个工业提供着乌金。煤炭可以说是我们国家发展起来的大功臣。

　　然而今非昔比，这个功臣如今饱受争议，如今乌金贬值，煤炭市场哀鸿遍野。可是，我们不得不看清一个现实，那就是在我国，以煤炭为主体的能源消费结构短期内难以发生重大改变。山东能源集团董事长卜昌森认为，近年来雾霾肆虐，许多人把空气污染的罪魁祸首指向煤炭，这完全是误解。煤炭对环境的影响主要在利用过程中，实际上是产煤的替用煤的背黑锅。

　　所以说，与其将大功臣一棒子打死，不如讲究合理地使用。时任中国能源研究会常务副理事长的周大地在今年１月９日在北京举办的“文津圆桌论坛”上建议，煤炭未来的发展须实现绿色环保和低碳。他说，目前我国的煤炭清洁利用，只能说在大型电厂锅炉的集中管理方面，采取了一些措施，实现了常规污染物的清洁化，但并未在低碳化方面取得明显成效。大型电厂锅炉尚且如此，更不用说分散的、小型的工业窑炉、锅炉，以及许多散布在家庭和农村的煤炭利用了。我们在煤制油、煤制气领域，仍然面临着清洁化和低碳化的重大战略挑战。若完全市场化发展煤化工，容易出现一拥而上的乱象，投资风险很大。工信部原部长、全国政协经济委员会副主任、中国工业经济联合会会长李毅中也指出，大力提高煤炭的清洁高效利用。建议减缓新建，减少进口，继续关闭整合小煤矿，淘汰落后产能。建议提高煤炭入洗率，积极开发煤层气，构建循环经济型煤矿，发展煤电一体和超高压输电，改进提升煤制气、煤制油、煤化工，提高燃煤热效率，强制烟气脱硫脱硝除尘，尤其注重散烧煤的治理性。

　　由此可见，既不伤筋动骨，又能解决煤炭污染问题的关键措施是煤炭的清洁利用。两会期间，全国工商联的提案建议，立足国内，大力发展煤炭清洁高效利用技术，不断提高煤炭利用水平，才是保证我国能源安全的首要选择。两会之外，煤炭的清洁利用同样受到政府部门的高度重视。3月4日，工信部印发《2015年工业绿色发展专项行动实施方案》，方案提出，提升重点区域重点行业煤炭清洁高效利用水平，提升重点行业能效水平，加强对重点区域工业清洁生产工作的指导。印发煤炭清洁高效利用行动计划方案，指导煤炭消耗大的城市，结合本地产业实际，围绕焦化、煤化工、工业炉窑和工业锅炉等编制具体实施方案，加大地方政府组织协调力度，实施燃煤锅炉节能环保综合提升工程。

　　与此同时，国家能源局等3部门日前也印发了《关于促进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的意见》。意见提出，要切实提高煤炭加工转化水平，加快煤炭由单一燃料向原料和燃料并重转变。要按照节水、环保、高效的原则，继续推进煤炭焦化、气化、煤炭液化(含煤油共炼)、煤制天然气、煤制烯烃等关键技术攻关和示范，提升煤炭综合利用效率，降低系统能耗、资源消耗和污染物排放，实现清洁生产。

　　具体说来，煤炭清洁利用实际上是一个产业链的概念，它涵盖了煤炭产业上游的煤炭(及煤层气)开采、洗选，煤炭产业中游的运输、发电、冶金、化工生产，以及煤炭产业下游“三废”的处理回收、二氧化碳的捕集和封存。在整个产业链中，煤炭清洁化可以集中关注三部分：一是处于最前端的入炉以前的煤炭洗选；二是炉内清洁化，如低氮燃烧、循环硫化床炉内喷钙、中小型煤粉工业锅炉与水煤浆锅炉改造、燃煤气化清洁技术应用等；三是末端脱硫脱硝除尘等烟气治理。

　　中国煤炭工业协会会长王显政在日前召开的中国煤炭工业协会四届理事会第三次会议上提到，近年来，国内一些大型燃煤电厂进行燃煤发电机组超低排放技术创新，取得了很好的效果，氮氧化物（19.8毫克/立方米：50毫克/立方米）、二氧化硫（2.76毫克/立方米：35毫克/立方米）及粉尘浓度（2.47毫克/立方米：5毫克/立方米） 的排放值均优于燃气机组污染物排放限值，实现了超低排放。经过多年技术示范与推广，高效煤粉型工业锅炉技术具有节能效果好、系统热效率高、污染排放低、操控简单等突出特点，系统热效率比普通燃煤锅炉提高二十多个百分点，发展前景广阔。

　　但相关媒体对煤炭利用改革存在的疑虑值得我们深思，目前煤化工项目不但需要动辄上百亿元的投入，还需要6年至7年的建设周期，还有技术潜力的不断挖掘和研发问题。按照我国现有的技术水平测算，在煤化工项目理想运行状态下，煤制油的盈亏平衡点可以提高到50美元/桶。

　　作为世界第二大经济体的中国，经济转型的号角已经全面吹响，中国煤炭清洁化的道路究竟如何走，值得我们拭目以待。