建立区域大气复合污染防治技术体系

　　摘要

　　近年来，一些大中型城市的大气灰霾现象日趋严重，城市环境空气中日益增高的细粒子浓度是灰霾天气出现的主要原因。不仅如此，近年来在城市环境空气中还观测到了高浓度的二次污染物臭氧(O3)。因此，需要加快空气质量评价指标修订工作，完善臭氧和细颗粒物空气质量评价方法，增加相应的评价指标，建立区域大气复合污染防治技术体系。

　　随着经济社会的快速发展和城市化进程的不断加速，我国城市环境空气呈现出复合型污染的态势，以煤为主的能源结构造成的煤烟型污染和由机动车排放引起的光化学污染共存和相互耦合，使得城市和区域环境空气中细粒子和臭氧浓度升高。这些现象特别是在一些百万人口的大城市环境空气中均被观测到，如北京、广州和上海等。其空气污染具有3个显著的特征:一是环境空气中存在高浓度的细颗粒物，致使大气能见度显著下降；二是大气氧化能力强，表现为大气臭氧浓度升高；三是空气污染呈现区域性环境影响。

　　形成灰霾天气的原因

　　■阅读提示
　　城市环境空气中细粒子浓度日益增高是灰霾天气出现的主要原因，还有城市与区域排放的大量气态污染物经化学反应转化成的二次细粒子。近年来在城市环境空气中还观测到了高浓度的二次污染物臭氧(O3)。

　　近年来，一些大中型城市的大气灰霾现象日趋严重，而且常常大面积连续出现，华北、中原、华南、华东等地区均呈现出明显的区域性特征。尤其在城镇密集地区，区域性灰霾现象更为严重。城市环境空气中细粒子浓度日益增高是灰霾天气出现的主要原因，气象条件尤其是大气边界层特征是大气灰霾的主要诱发因素和控制因素。形成灰霾天气的大气细粒子除来源于自然界外，更多地来自人类活动的排放，包括化石燃料形成的细粒子，机动车尾气排放的细颗粒，公路交通引起的扬尘，建筑施工造成的粉尘，还有城市与区域排放的大量气态污染物经化学反应转化成的二次细粒子。不仅如此，近年来在城市环境空气中还观测到了高浓度的二次污染物臭氧(O3)。作为二次污染物的臭氧(O3)，伴随着一系列氧化物同时形成，如生成OH、HO2、RO、RO2等大气自由基。大气中的高浓度臭氧(O3)和自由基，将氧化一次污染物如二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOX)，使其转化为二次污染物如硫酸盐(SO42－)和硝酸盐(NO3－)。二次污染物浓度的升高，可能是日益严重的能见度下降的主要原因。

　　建立复合污染防治体系
　　■阅读提示
　　大气污染联防联控的重点污染物是二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、挥发性有机物等。需要加快空气质量评价指标修订工作，完善臭氧和细颗粒物空气质量评价方法，建立区域大气复合污染防治技术体系。

　　城市和区域性大气细粒子和臭氧浓度升高是我国城市面临的一个新的、重大的复合型大气污染问题，但目前各城市所发布的空气质量监测结果，均未能客观地反映出这些污染指标。城市环境空气二次污染物日益严重的现象已引起国家有关部门和地方各级政府的高度重视。2010年国务院《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见》(国办发〔2010〕33号)明确指出，到2015年建立大气污染联防联控机制，主要大气污染物排放总量显著下降，重点区域内所有城市空气质量达到或好于国家二级标准，酸雨、灰霾和光化学烟雾污染明显减少，区域空气质量大幅改善。

　　大气污染联防联控的重点污染物是二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、挥发性有机物等，需解决的重点问题是酸雨、灰霾和光化学烟雾污染等。要加快空气质量评价指标修订工作，完善臭氧和细颗粒物空气质量评价方法，增加相应的评价指标。为了达到这些目标，需要建立区域大气复合污染防治技术体系。

　　一、建立区域大气复合污染立体监测网络体系和重点污染源在线监测体系。由于我国城市规模不断扩大，城市与城市间距离正在逐渐缩小形成超大的城市群区域，大气污染也由局部向区域性污染发展，我国原有的按照功能区划设置的大气监测网络已不能准确有效地监测并反映大气环境污染现状，逐渐失去了其代表性意义。由于环境空气监测点的合理分布关系到能否客观、准确地反映环境空气质量，因此评估现有监测网络和优化布设的监测点位，日益受到各级政府管理者和研究者的广泛关注。不仅如此，现行环境空气质量监测网络基本只开展二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物、一氧化碳和气象等5项参数的监测，未能监测环境空气中臭氧、PM2.5等二次污染物。显然，现行环境空气质量监控网络出现了诸多与目前环境空气质量现状不相适应之处，不仅信息处理自动化程度不高，而且监测点位布设的不合理性日益突出，难以形成一个完整、快速的全国环境空气质量监测信息网络系统，也难以科学、准确地评价全国、区域和城市环境空气质量状况及其变化趋势，影响了全国环境保护工作的正常开展。因此，区域大气复合污染防治的技术体系应首先建立区域环境空气质量立体监测网络，从区域尺度考虑监测点位的布设；不仅应监测一次污染物，而且应监测环境空气的二次污染物。建立我国区域大气复合污染监测指标体系，实现区域监测信息共享。同时，加强区域重点污染源在线监测系统建设，加大区域环境执法力度。

　　二、调整和完善我国环境空气质量标准和评价体系。2000年我国颁布的《环境空气质量标准》(GB3095－1996)修改单中取消了氮氧化物指标，放宽了二氧化氮(NO2)和臭氧(O3)标准，这对NOX控制显得动力不足。目前我国与NOX相关的环境标准体系不完备，实施体系不健全或实施中被“肢解”，特别是臭氧(O3)没有被纳入到城市空气考核指标等问题，导致NOX控制对策的制定缺乏正确的目标导向和法律依据。此现状与目前我国臭氧污染日益严重的事实不相符。因此，应尽快执行臭氧空气质量标准，将臭氧作为重点城市的常规监测指标；同时将臭氧列为城市空气质量的考核指标，加强环保系统对臭氧的监测能力建设。另外，应调整和完善《环境空气质量标准》，制定分阶段的氮氧化物(NOX)、挥发性有机物(VOCs)、颗粒物(PM)及二氧化硫(SO2)控制目标。可见，建立一个适合我国环境空气质量现状的环境空气质量标准体系已迫在眉睫，必须制定一个包含细粒子的空气质量标准体系，将细粒子监测纳入这个体系之中，以便更好地向公众反映我国当前的空气质量，同时也要将地面臭氧纳入环境空气质量评价体系。

　　三、建立先进的大气预警体系和完善的大气污染执法监督体系。首先，应结合我国污染源普查、环境统计、总量减排核查等数据。利用已有的科研和调查掌握的非常规性污染物排放系数，研发建立区域环境空气质量管理排放源清单，特别是挥发性有机物(VOCS)和颗粒物(PM)排放源清单的关键技术方法。
　　其次，识别筛选区域空气质量管理模拟模型，建立我国区域空气质量管理型模型和法规型模型，反映区域大气污染物排放量削减与区域空气质量改善之间的响应关系，为区域内城市大气污染传输影响分析和实施区域内分区管理提供技术支持。

　　同时，还应建立区域性大气环境污染诊断与识别技术体系。基于区域污染源清单和气象资料，应用现代高科技的激光雷达、空中温风观测仪、卫星遥感等手段得到的观测数据与常规大气环境监测数据，诊断与识别区域大气复合污染，包括区域性大气污染输送通道诊断识别技术、区域性大气污染物辐合汇聚带诊断识别技术、区域性污染综合诊断软件和区域性污染敏感源筛选识别技术。

　　四、建立区域空气污染综合防治调控及其决策支持体系。基于区域环境容量和大气污染物的临界水平与生态系统的临界负荷，构建区域大气复合污染控制指标体系，确定区域内各行政单位的减排目标，研发区域污染物排放总量控制技术和分配技术，构建区域大气复合污染区域调控的多目标决策支持平台，建立区域协调机制与管理模式。基于区域性大气环境资源承载能力开展大气过程与环境容量关系的研究。基于区域发展规划和区域生态承载力，研究经济快速发展区域的城镇空间布局、产业布局、能源结构等对区域大气环境质量的影响与调控技术和对策。开发建立包括大气环境总量控制技术、环境政策模拟分析、污染控制成本分析、费用效益分析等在内的区域大气环境规划综合决策支撑平台。

　　五、开发大气多污染物协同控制技术。纵观我国电力行业大气污染控制历程，我国一直在实施单一污染物的控制策略，经历了消烟除尘、二氧化硫控制等过程。经过多年的努力，烟尘和二氧化硫排放总量的增长趋势已得到了有效遏制。目前随着氮氧化物(NOX)污染的日趋严重，氮氧化物的总量控制已提上日程。由于氮氧化物是形成复合型污染的重要前体污染物，在控制氮氧化物污染的同时，应同时兼顾臭氧(O3)、挥发性有机物(VOCS)等其他污染物的协同控制，以达到改善环境质量和降低污染减排成本的目的。此外，也应兼顾二氧化碳、汞等的协同控制。

　　在区域污染控制方面，着力研发区域大气复合污染的相互影响及调控技术，以及控制区域大气细颗粒物、超细颗粒物、氮氧化物、臭氧以及空气有毒有害污染物的技术和对策。综观各学者的观点，区域大气多污染物协调控制技术大致包括:大、中型燃煤工业锅炉烟气二氧化硫和氮氧化物同步控制技术与设备、适应更加严格的排放标准的烟气脱硫脱硝集成化技术与成套设备和工业排放有毒有害有机污染物的控制技术。其中，大、中型锅炉烟气脱硝技术包括:SCR脱硝催化剂生产制造技术国产化、催化剂再生和低温催化剂，SCR脱硝催化剂载体二氧化钛粉体国产化技术，SCR与SNCR联合脱硝技术，以及超细煤粉再燃与SNCR复合的系统脱硝技术等。此外，还有脱硝协同除汞催化技术、双组分除汞催化技术、改良型添加剂除汞技术、改性活性碳吸附再生除汞技术等。

　　作者单位:北京大学环境科学与工程学院