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清華團隊開發“高分辨率污染源清單”,對霧霾進行靶向治療
進入秋冬季以來,京津冀地區霧霾來了又去,連在朋友圈里曬藍天也成了奢侈的事。
其實,對于空氣污染,相關部門一直在治理。治霾路上艱難多,到底該如何攻堅?
針對霧霾治理,在環境保護部對外合作中心和亞洲清潔空氣中心主辦、成都市環保局協辦的第十二屆中國城市空氣質量管理研討會上,國內外專家都提到了精準治霾和建立科學決策體系。
清華大學環境學院賀克斌團隊與亞洲清潔空氣中心共同開發的《區域空氣質量動態調控技術平臺及典型應用案例》(以下簡稱《案例》)提供了精準治霾的思路。
■污染天為何頻發?
□內因是排放,外因是氣象
大氣污染到底是什么原因造成的?中國工程院院士、清華大學環境學院院長賀克斌認為,長期來講內因是排放,外因是氣象。
“有人會問,你看前天北京還藍天白云,今天污染都300多了,前天和今天相比,排放有什么變化?污染主要還是氣象造成的,不是排放造成的。”賀克斌認為不然,“道理很簡單,同樣差的氣象條件北京20年前也有,為什么今天就扛不住了呢?只要去看看北京周邊污染物排放增加了多少就可以得出結論。”
其實,自《大氣十條》實行以來,我國的城市空氣質量情形總體得到改善,但短期內我國的產業構造和能源結構難以產生根本性轉變,再加上天氣、地形等不利因素影響,才會導致霧霾反復無常。
在賀克斌看來,要達到《大氣十條》相應目標就必須提升大氣污染防治的科學化和精細化程度,在《大氣十條》的最后一年,精準治霾勢必成為主流。
“精準治霾需要強化頂層設計,建立‘研判—決策—實施—評估—優化’的決策支持體系,加強區域一體化的大氣污染監測網絡,空氣質量預測預報才能建設。”賀克斌說。
■減排最怕“一刀切”
□精準治霾需要“源清單”
有病不能亂投醫,得找準“病根”進行靶向治療。這樣的經驗對于重污染天氣同樣適用,治理霧霾,需對癥下藥。
賀克斌介紹,通過引入區域空氣質量動態調控技術平臺,能夠實現定量測算大氣污染防治辦法實施的空氣質量改善效果,從而為區域空氣質量預報預警、重污染天氣應急計劃制訂及效果評估、空氣質量達標計劃等工作供給技術支撐。
“這些工作的基礎在于詳細的排放源清單,否則科學決策無從談起。”賀克斌說。
賀克斌帶領團隊通過對各類排放源的測試實驗,摸索污染源排放的特征、規律,將污染源識別范圍由幾十種增加到700多種,清單更新頻率從5年~10年提高到1年,并將主要污染物排放量的不確定性降低了50%~70%,顯著改善了清單的準確性和對污染源的識別精度。他們把這項技術命名為高分辨率大氣污染源清單技術。
利用高分辨率大氣污染源清單技術,他們給京津冀地區開了一張“源清單”。
《案例》顯示,工業過程和民用部門是京津冀地區一次PM2.5 的主要來源,分別貢獻了54%和29%。其中工業過程排放主要來自于鋼鐵、水泥、煉焦等行業,民用部門排放主要來自于民用燃煤和生物質燃燒;此外,電力、供熱、工業鍋爐和交通部門分別貢獻了4%、3%、6%和4%。
二次PM2.5污染的前體物主要是SO2、NOX、VOC、NH3(氨氣)。工業鍋爐、工業過程(主要是鋼鐵燒結和工業窯爐)、電力、民用和供熱部門分別貢獻了區域SO2排放的39%、19%、17%、15%和8%。
交通、工業鍋爐、電力、供熱和工業過程(主要是水泥行業)是NOX排放的主要來源,分別貢獻了28%、27%、24%、10%和7%;VOC排放的40%、26%、17%和9%分別來自于溶劑使用、工業過程、民用和交通部門;NH3主要來自于農業部門的化肥施用和畜禽養殖。
“找到污染來源,就可以避免一座城市或一片區域在發生重污染天氣時,或者集中控制減排時段‘一刀切’地實施全部減產、停產措施。‘源清單’可以為空氣質量管理者提供事前規劃。”賀克斌說。
■治霾“藥方”好不好
□減排情景分析來報告
有了“源清單”,就可以“按方抓藥”,這就需要減排情景分析技術。
“《大氣十條》提出了一系列強有力的控制對策,我們將這些措施劃分為兩大類:結構調整措施和末端控制措施。”賀克斌說。
他進一步介紹,結構調整措施從源頭削減排放,如控制煤炭消費總量、加快清潔能源替代利用、淘汰落后產能、限制機動車保有量等;末端控制措施是指末端控制技術的應用與更新,如實施脫硫、脫硝,進行除塵升級改造等。
“為定量化其影響,我們在能源消費總量預測的基礎上,結合能源結構調整措施,建立了2017年能源平衡表,得到分部門、分燃料類型的能源消費量。給出了2017年京津冀地區主要能源品種消費量預測。”賀克斌說。
2017 年,京津冀地區煤炭消費占能源消費總量比重應降低到65%以下,并通過逐步提高接受外輸電比例、增加天然氣供應、加大非化石能源利用強度等措施替代燃煤。
從各項措施對京津冀污染物減排的貢獻來看,在京津冀地區,能源結構減排對 SO2減排貢獻最大(39.5%),電廠脫硫次之(22.8%);電廠脫硝對 NOx 減排貢獻最大(46.3%),其次是機動車減排(19.6%)、能源替代(19.1%)。對一次 PM2.5 減排貢獻最大的是鋼鐵行業除塵升級(28.7%),其次是能源結構減排(20.3%)。
■空氣效果評估給建議
□精準治霾需要耐心
通過減排情景分析,預測出“減排貢獻紅黑榜”,最后要做的就是用空氣效果評估技術對改善效果進行模擬分析。
對京津冀地區模擬結果顯示,如果全方面實施《大氣十條》,現有政策對SO2的控制效果較明顯,但對NOx和一 次PM2.5的減排有限,對VOC和NH3的控制較為薄弱。
為了支持京津冀地區實現《大氣十條》設定的目標,賀克斌團隊還推薦了強化措施,例如京津冀地區實現工業煤炭100%洗選,同時禁止使用硫含量高于0.6%的煤炭;京津冀地區對在用柴油車加裝顆粒物過濾器(DPF)等。然后再次進行空氣質量改善效果模擬分析,來判斷這些強化措施對空氣質量改善的效果。
“實現PM2.5濃度到35微克/立方米的目標還有很長的路要走,精準治霾需要耐心。”賀克斌說。
(原題為《區域空氣質量動態調控技術平臺可找準霧霾來源、評估減排效果 精準治霾就要靶向治療》)





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