燃煤鍋爐排出的有色煙羽是導(dǎo)致霧霾加劇的一個(gè)重要原因，這已經(jīng)基本形成共識(shí)。但治理有色煙羽，究竟治理什么，仍然存在爭(zhēng)議。前段時(shí)間有人強(qiáng)調(diào)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(dǎo)致了霧霾？只有把這個(gè)分析清楚了，我們才能對(duì)癥下藥，真正治理好有色煙羽，控制住霧霾的爆發(fā)。

 

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(jié)顆粒物。在經(jīng)過超低排放改造后，有色煙羽里的可過濾顆粒物已經(jīng)很低，然而，由于目前中國(guó)鍋爐煙氣顆粒物排放檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中，并沒有包含可凝結(jié)顆粒物，因此，可凝結(jié)顆粒物沒有得到任何管控。

 

可凝結(jié)顆粒物是個(gè)什么東西？它是有色煙羽里導(dǎo)致霧霾的主要成分么？

 

美國(guó)環(huán)境保護(hù)署對(duì)可凝結(jié)顆粒物的定義是：該物質(zhì)在煙道溫度狀況下為氣態(tài)，離開煙道后在環(huán)境狀況下降溫?cái)?shù)秒內(nèi)凝結(jié)成為液態(tài)或固態(tài)。它有這么幾個(gè)特征：

 

1）        可凝結(jié)顆粒物通常以冷凝核的形式存在，空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于 1μm，屬于“微細(xì)顆粒物” (FineParticulate Matter， EPA 定義空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于 2. 5μm 的顆粒物為微細(xì)顆粒物)?；瘜W(xué)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(jī)成分。可凝結(jié)顆粒物在煙道內(nèi)呈氣態(tài)，一般的除塵設(shè)備(靜電或布袋除塵器) 對(duì)其無(wú)能為力。（USEPA）。

2）        美國(guó)EPA 的大量測(cè)試結(jié)果表示，對(duì)于燃煤鍋爐而言，以質(zhì)量計(jì)，可凝結(jié)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(huán)芳烴) 等污染物，多為致癌物質(zhì)和基因毒性誘變物質(zhì)，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(xué)反應(yīng)提供場(chǎng)所，起到催化作用。（A. Laitinen，1996）

 

4）        可凝結(jié)顆粒物粒屬于一次顆粒物，其吸濕增長(zhǎng)能力強(qiáng)。當(dāng)大氣相對(duì)濕度升高到95%時(shí)，硫酸銨和硝酸鈉在短時(shí)間內(nèi)體積可長(zhǎng)大6.6-16.6倍（葉興南，陳建民， 2013）。

 

5）        可凝結(jié)顆粒物粒在大氣中停留時(shí)間長(zhǎng)，擴(kuò)散距離遠(yuǎn)，難于沉降，難于直接被雨水沖刷去除，其污染容易擴(kuò)散到很大區(qū)域。同時(shí)由于粒徑與可見光的波長(zhǎng)相近，對(duì)可見光有很強(qiáng)的散射作用，往往造成大氣能見度降低?！。║S  EPA）

美國(guó) EPA 的做法是將可過濾顆粒物和可凝結(jié)顆粒物一并納入 PM 2.5 和 PM10 的監(jiān)測(cè)中， 并制定了詳細(xì)的檢測(cè)方法。 因此美國(guó)PM 2.5 和 PM10的指標(biāo)里（質(zhì)量濃度）， 是包含了可凝結(jié)顆粒物的（US EPA）。

 

中國(guó)一些機(jī)構(gòu)也開始了可凝結(jié)顆粒物排放的研究。2014年，上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心測(cè)得上海燃煤電廠煙氣中可凝結(jié)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(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)中心測(cè)試超低改造后的燃煤電廠，常規(guī)粉塵（顆粒物）排放濃度低于1mg/m3，可凝結(jié)顆粒物排放濃度在12mg/m3以上，占總顆粒物比例高達(dá) 92.6%，遠(yuǎn)高于目前電廠顆粒物超低排放標(biāo)準(zhǔn) 5mg/m3（胡月琪，2016）。

 

北京的研究還發(fā)現(xiàn)，燃煤電廠排出的顆粒物中，超細(xì)顆粒物占比很高。測(cè)試的兩個(gè)電廠中， PM2.5 對(duì) PM10的比例高達(dá)99.9%， 而 PM .1對(duì) 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(xì)顆粒物，其粒數(shù)濃度在 105/cm3數(shù)量級(jí)上, 而質(zhì)量濃度卻只有 30.29 %  (胡月琪，2016）。粒數(shù)濃度對(duì)霧霾影響更為直接，同樣是 1mg/m3 的質(zhì)量濃度，可過濾顆粒物的粒數(shù)可能是103/cm3級(jí)，但可凝結(jié)顆粒物粒數(shù)是105/cm3級(jí)。因此，可凝結(jié)顆粒物對(duì)霧霾的影響更大。

 

從上面兩個(gè)研究可看出，目前達(dá)到超低排放的電廠排出的白色煙羽，含有遠(yuǎn)高于超低排放顆粒物標(biāo)準(zhǔn)的可凝結(jié)顆粒物，這些顆粒物粒數(shù)濃度非常高，粒徑特別小 （PM .1），在高濕的情況下，短時(shí)間內(nèi)粒徑成倍增長(zhǎng)，而且沉降速度慢，在大氣中存留時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)可見光有很強(qiáng)的散射作用，造成大氣能見度降低, 導(dǎo)致霧霾。這些特征清晰地解釋了盡管這幾年電廠實(shí)現(xiàn)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(chǎn)， 限產(chǎn)，限行等），由于目前標(biāo)準(zhǔn)的缺失，可凝結(jié)顆粒物肆意排放，其粒數(shù)濃度高，增長(zhǎng)速度快，存留時(shí)間長(zhǎng)等特征，而現(xiàn)在的治理措施發(fā)力點(diǎn)沒有在控制可凝結(jié)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(yīng)當(dāng)控制住可凝結(jié)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(biāo)準(zhǔn) 作為超低排放的補(bǔ)充，將可凝結(jié)顆粒物包括在目前的顆粒物標(biāo)準(zhǔn)中，并制定新的顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)。這需要更多的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和調(diào)研。

2） 開發(fā)創(chuàng)新煙氣治理技術(shù)并推廣 需要盡快開發(fā)并推廣以降低可凝結(jié)顆粒物為主要目標(biāo)的煙氣治理技術(shù)和工藝路線。目前市場(chǎng)上沒有以降低可凝結(jié)顆粒物為主要目標(biāo)的技術(shù)，但各地采用的煙氣冷凝除濕的方法對(duì)可凝結(jié)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(jié)顆粒物，仍需要更多檢測(cè)和分析。

 

3） 提升可凝結(jié)顆粒物檢測(cè)和監(jiān)測(cè)能力。目前大部分地方環(huán)保系統(tǒng)不具備檢測(cè)和監(jiān)測(cè)可凝結(jié)顆粒物的能力，需要從人員，設(shè)備，方法等方面著手，迅速提升地方環(huán)保系統(tǒng)管控可凝結(jié)顆粒物的能力。檢測(cè)設(shè)備也需要國(guó)產(chǎn)化。

 

參考文獻(xiàn)

 

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(zhǎng)，自然科學(xué)，第35卷第5 期 ，2013

4，裴 冰 固定源排氣中可凝結(jié)顆粒物排放與測(cè)試探討， 中 國(guó) 環(huán) 境監(jiān) 測(cè)，第 26 卷 第 6 期 2010 年 12 月

5.   裴 冰 燃煤電廠可凝結(jié)顆粒物的測(cè)試與排放 環(huán)境科學(xué) 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(cè)試，環(huán)境科學(xué) 第37卷第5期 2016年 5月