科普文章：國(guó)內(nèi)空氣城市污染大氣中的PM2.5（粒徑小于2.5微米的顆粒物）來(lái)源自哪里

大氣中的PM2.5（粒徑小于2.5微米的顆粒物）主要來(lái)自于化石能源燃燒直接產(chǎn)生的顆粒物，罪魁禍?zhǔn)资侨济骸?/p>

但是，現(xiàn)在專(zhuān)家和環(huán)保部門(mén)都確認(rèn)，硫酸鹽顆粒物已經(jīng)成為PM2.5中的第一大組成部分。在非采暖季，硫酸鹽顆粒物在大氣PM2.5中的比例平均為2/3左右；而在采暖季，硫酸鹽顆粒物在大氣PM2.5中所占的比例平均為1/3左右。但化石能源燃燒并不直接產(chǎn)生硫酸鹽，那么，大氣中這么多的硫酸鹽顆粒物到底是從哪里來(lái)的？

有一些專(zhuān)家認(rèn)為，大氣中這么多的硫酸鹽顆粒物主要是由大氣中的二氧化硫與氨氣合成的。而氨氣主要是農(nóng)業(yè)使用的氮肥在部分揮發(fā)后排放的。

但是：

中國(guó)自2013年大規(guī)模開(kāi)展大氣污染治理以來(lái)，大規(guī)模安裝燃煤煙氣處理裝置，除塵脫硫，二氧化硫在大氣中的濃度大幅度下降，如下圖所示，從2014年到2017年大氣中的二氧化硫，在北京市下降了2/3左右，在邢臺(tái)市下降了1/2左右。

空氣中二氧化硫的平均濃度（微克/立方米）

農(nóng)業(yè)種植業(yè)使用的氮肥在分解過(guò)程中產(chǎn)生的氨氣，是大氣中氨氣的主要來(lái)源。但是從2013年至2016年，中國(guó)主要的氮肥——尿素的產(chǎn)量總體略有下降。

既然大氣中的二氧化硫大幅下降，產(chǎn)生氨氣的主要來(lái)源尿素的用量也是下降的，那么，在大氣中由二氧化硫和氨氣合成的硫酸鹽顆粒物，就應(yīng)該大量下降，遑論上升。

如果在大氣中合成的硫酸鹽顆粒物大量下降，那么是誰(shuí)把這么多的硫酸鹽顆粒物排放到大氣中的？答案只有一個(gè)：脫硫工藝。只有濕法脫硫工藝能夠合成如此大量的硫酸鹽顆粒物并排放到空中。而恰恰在2013年至2016年，中國(guó)安裝了大量的燃煤除塵脫硫設(shè)施。中國(guó)的絕大部分煙氣脫硫設(shè)施采用濕法脫硫工藝。（注：小汽車(chē)、散煤采暖和幾乎所有的小散亂污企業(yè)的燃煤鍋爐和窯爐都沒(méi)有脫硫設(shè)備，因此向大氣中排放的硫酸鹽極少。帶有脫硝設(shè)備的大型柴油車(chē)向大氣中排放的硫酸鹽的總量很少。）

關(guān)于濕法脫硫合成硫酸鹽顆粒物這個(gè)題目，有很多文章做過(guò)闡述。我找到了2017年9月27日在國(guó)網(wǎng)能源研究院主辦的《中國(guó)電力》上李朋（華北電力科學(xué)研究院）等人發(fā)表的文章，《濕法脫硫工藝對(duì)電廠煙氣顆粒物排放的影響研究》。這篇文章公布的對(duì)脫硫前后顆粒物分析的結(jié)果表明：

在脫硫之后，粒徑>2.5微米的顆粒物減少了約94%，粒徑為1~2.5微米的顆粒物減少了約76%，粒徑為0.5~1微米的顆粒物減少了約54%。

但是，在脫硫之后，粒徑為0.2~0.5微米的顆粒物卻增加了約63%，而粒徑<0.2微米的顆粒物則增加了約6%；粒徑<0.5微米的顆粒物在脫硫之前，僅占顆粒物總排放量的約28%，在脫硫之后卻增加到了約68%。

文章建議，在脫硫系統(tǒng)出口增設(shè)濕式靜電除塵裝置。但是，顆粒物的粒徑越小，濕式靜電除塵裝置對(duì)其去除效果就越差。原因是，顆粒物的粒徑越小，其單位質(zhì)量的表面積就越大，被靜電吸到極板上在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)的空氣阻力就越大。因此，濕式靜電除塵裝置對(duì)粒徑較小的顆粒物的去除效果比對(duì)粒徑較大的顆粒物的去除效果要差。

而在大氣中，同樣質(zhì)量的顆粒物，粒徑越小，顆粒量就越多，在空中漂浮的時(shí)間和距離就越長(zhǎng)。

另外，補(bǔ)充一個(gè)信息： 2015年與1990年相比，德國(guó)大氣中氨氣的平均濃度僅僅下降了4.3%，而PM2.5卻下降了48.9%；德國(guó)現(xiàn)在大部分地區(qū)的PM2.5年均濃度為10至15微克/立方米，最高的幾個(gè)城市，如柏林、哈勒、斯圖加特等城市，也不超過(guò)20微克/立方米。降低大氣中氨氣的濃度非常難。如果指望通過(guò)降低大氣中氨氣的濃度來(lái)治霾，到2050年中國(guó)京津冀地區(qū)的霾也治不了。

結(jié)論：京津冀地區(qū)大氣污染治理，現(xiàn)在的主戰(zhàn)場(chǎng)只有兩個(gè)，一個(gè)是大幅度去除濕法脫硫排放的硫酸鹽，第二個(gè)主戰(zhàn)場(chǎng)是冬季散煤采暖的煙氣治理。只要將濕法脫硫排放的硫酸鹽顆粒物和冬季散煤采暖排放的顆粒物（主要是煤焦油和固體顆粒物）大幅度降低，或許可以將京津冀地區(qū)所有城市的PM2.5年均濃度降低到35微克/立方米以下。畢竟這個(gè)地區(qū)幾乎所有的燃煤大煙囪都安裝了除塵脫硫設(shè)備。

作者為陶光遠(yuǎn)（中德可再生能源合作中心執(zhí)行主任）來(lái)源于IDEALUFT公眾號(hào)