燃煤鍋爐排出的有色煙羽是導致霧霾加劇的一個重要原因，這已經基本形成共識。但治理有色煙羽，究竟治理什么，仍然存在爭議。前段時間有人強調是煙羽里的可溶鹽（可溶解顆粒物），但有專家分析說煙羽里絕大部分是水汽，只有很少部分是液滴，可溶解顆粒物的量很小。究竟有色煙羽里的什么東西導致了霧霾？只有把這個分析清楚了，我們才能對癥下藥，真正治理好有色煙羽，控制住霧霾的爆發。

 

有色煙羽的主要成分是水汽和殘余污染物，殘余污染物里主要包括硫化物、氮氧化物和顆粒物（各種鹽粒）。其中顆粒物包括可過濾顆粒物和可凝結顆粒物。在經過超低排放改造后，有色煙羽里的可過濾顆粒物已經很低，然而，由于目前中國鍋爐煙氣顆粒物排放檢測標準中，并沒有包含可凝結顆粒物，因此，可凝結顆粒物沒有得到任何管控。

 

可凝結顆粒物是個什么東西？它是有色煙羽里導致霧霾的主要成分么？

 

美國環境保護署對可凝結顆粒物的定義是：該物質在煙道溫度狀況下為氣態，離開煙道后在環境狀況下降溫數秒內凝結成為液態或固態。它有這么幾個特征：

 

1）        可凝結顆粒物通常以冷凝核的形式存在，空氣動力學直徑小于 1μm，屬于“微細顆粒物” (FineParticulate Matter， EPA 定義空氣動力學直徑小于 2. 5μm 的顆粒物為微細顆粒物)。化學組成上包括離子成分（以硫酸鹽顆粒物和硝酸鹽顆粒物為代表）、痕量元素（包括重金屬和稀有金屬等）和有機成分。可凝結顆粒物在煙道內呈氣態，一般的除塵設備(靜電或布袋除塵器) 對其無能為力。（USEPA）。

2）        美國EPA 的大量測試結果表示，對于燃煤鍋爐而言，以質量計，可凝結顆粒物排放占到總 PM10 排放的 76% ，總顆粒物排放的 49% （US EPA）。

 

3）        這些顆粒上通常富集各種重金屬(如 As、 Se、 Pb、 Cr 等)和 PAHs(多環芳烴) 等污染物，多為致癌物質和基因毒性誘變物質，危害極大。由于其較大的比表面積且富集各種重金屬，也為眾多大氣化學反應提供場所，起到催化作用。（A. Laitinen，1996）

 

4）        可凝結顆粒物粒屬于一次顆粒物，其吸濕增長能力強。當大氣相對濕度升高到95%時，硫酸銨和硝酸鈉在短時間內體積可長大6.6-16.6倍（葉興南，陳建民， 2013）。

 

5）        可凝結顆粒物粒在大氣中停留時間長，擴散距離遠，難于沉降，難于直接被雨水沖刷去除，其污染容易擴散到很大區域。同時由于粒徑與可見光的波長相近，對可見光有很強的散射作用，往往造成大氣能見度降低。　（US  EPA）

美國 EPA 的做法是將可過濾顆粒物和可凝結顆粒物一并納入 PM 2.5 和 PM10 的監測中， 并制定了詳細的檢測方法。 因此美國PM 2.5 和 PM10的指標里（質量濃度）， 是包含了可凝結顆粒物的（US EPA）。

 

中國一些機構也開始了可凝結顆粒物排放的研究。2014年，上海市環境監測中心測得上海燃煤電廠煙氣中可凝結顆粒物排放濃度為21.2±3.5 mg/m3，占總顆粒物排放的 50.7% （裴冰， 2014）；2015年北京市環境保護監測中心測試超低改造后的燃煤電廠，常規粉塵（顆粒物）排放濃度低于1mg/m3，可凝結顆粒物排放濃度在12mg/m3以上，占總顆粒物比例高達 92.6%，遠高于目前電廠顆粒物超低排放標準 5mg/m3（胡月琪，2016）。

 

北京的研究還發現，燃煤電廠排出的顆粒物中，超細顆粒物占比很高。測試的兩個電廠中， PM2.5 對 PM10的比例高達99.9%， 而 PM .1對 PM2.5 的比例平均為 89.7%。 也就是說，目前超低改造后的燃煤電廠煙氣，排出的顆粒物絕大部分是 PM .1的超細顆粒物，其粒數濃度在 105/cm3數量級上, 而質量濃度卻只有 30.29 %  (胡月琪，2016）。粒數濃度對霧霾影響更為直接，同樣是 1mg/m3 的質量濃度，可過濾顆粒物的粒數可能是103/cm3級，但可凝結顆粒物粒數是105/cm3級。因此，可凝結顆粒物對霧霾的影響更大。

 

從上面兩個研究可看出，目前達到超低排放的電廠排出的白色煙羽，含有遠高于超低排放顆粒物標準的可凝結顆粒物，這些顆粒物粒數濃度非常高，粒徑特別小 （PM .1），在高濕的情況下，短時間內粒徑成倍增長，而且沉降速度慢，在大氣中存留時間長，對可見光有很強的散射作用，造成大氣能見度降低, 導致霧霾。這些特征清晰地解釋了盡管這幾年電廠實現了超低排放，地方也采取各種措施 （包括治理散亂污，煤改氣， 停產， 限產，限行等），由于目前標準的缺失，可凝結顆粒物肆意排放，其粒數濃度高，增長速度快，存留時間長等特征，而現在的治理措施發力點沒有在控制可凝結顆粒物上，使得治理成果有限，霧霾仍然居高不下。

 

因此，為了低成本，高效率地治理霧霾，應當控制住可凝結顆粒物的排放，建議采取以下措施:

 

1）制定新的顆粒物排放標準 作為超低排放的補充，將可凝結顆粒物包括在目前的顆粒物標準中，并制定新的顆粒物排放標準。這需要更多的實測數據和調研。

2） 開發創新煙氣治理技術并推廣 需要盡快開發并推廣以降低可凝結顆粒物為主要目標的煙氣治理技術和工藝路線。目前市場上沒有以降低可凝結顆粒物為主要目標的技術，但各地采用的煙氣冷凝除濕的方法對可凝結顆粒物的減少有幫助，但冷凝到什么程度，能具體減少多少可凝結顆粒物，仍需要更多檢測和分析。

 

3） 提升可凝結顆粒物檢測和監測能力。目前大部分地方環保系統不具備檢測和監測可凝結顆粒物的能力，需要從人員，設備，方法等方面著手，迅速提升地方環保系統管控可凝結顆粒物的能力。檢測設備也需要國產化。

 

參考文獻

 

1．US. EPA. Emissions Factors ＆AP 42. http:/ /www.epa. gov/ttn/chief/ap42 /index. html.

2. A. Laitinen， J. Hautanen， J. Keskinen. Bipolar charged aerosol agglomeration with alternationelectric field in laminar gas flow ［ J］ . Journal of Electrostatics， 1996 (38) :303－ 315.

3，葉興南，陳建民，灰霾與顆粒物吸濕增長，自然科學，第35卷第5 期 ，2013

4，裴 冰 固定源排氣中可凝結顆粒物排放與測試探討， 中 國 環 境監 測，第 26 卷 第 6 期 2010 年 12 月

5.   裴 冰 燃煤電廠可凝結顆粒物的測試與排放 環境科學 第36卷第5期 2015年 5月

6.   胡月琪等，北京市典型燃燒源顆粒物排放水平與特征測試，環境科學 第37卷第5期 2016年 5月