降低城市PM2.5的重要举措：控制可凝结颗粒物和氨气排放
作者/何平 王晓琼
摘要：中国的大气污染防治形势较为复杂，是一项长期持续的系统工程。现阶段，中国大气污染负荷仍处于高位，表现在空气质量方面，PM2.5是绝大多数城市最主要的大气污染物，而关于PM2.5的有效缓解和改善举措以及如何协同减碳降污，业界反应亦是百家争鸣，莫衷一是。本文通过重点关注和研究中国在应对大气污染问题中关于PM2.5的治理和应对举措，提出控制可凝结颗粒物和氨气排放，对有效降低城市PM2.5具有重要且积极的意义。
关键词：大气污染防治，空气质量，PM2.5，可凝结颗粒物，精准治理
何平，王晓琼.降低城市PM2.5的重要举措：控制可凝结颗粒物和氨气排放.生物多样性保护与绿色发展.第1卷，2023年1月，总第34期.ISSN2749-9065
环境，与我们每个人的生活和健康息息相关。面对气候变化导致的环境挑战，人类是祸福相依、安危与共的命运共同体。“十四五”时期，中国将生态环境保护进入减污降碳协同治理的新阶段，大气污染综合防治，坚持以减污降碳为重要抓手，为“双碳”目标、健康中国与美丽中国建设提供了支撑和助力。
中国的大气污染防治形势较为复杂，是一项长期持续的系统工程。就改善空气质量而言，国务院于2018年发布《打赢蓝天保卫战三年行动计划》（简称《行动计划》），《行动计划》提出，经过3年努力，大幅减少主要大气污染物排放总量，协同减少温室气体排放，进一步明显降低细颗粒物（PM2.5）浓度，明显减少重污染天数，明显改善环境空气质量，明显增强人民的蓝天幸福感。经过三年的治理，中国空气总体质量明显改善，蓝天保卫战行动取得显著成效。
但不可否认，现阶段，中国大气污染负荷仍处于高位，表现在空气质量方面，中国PM2.5浓度是世界卫生组织保护人体健康指导值的6倍左右，是欧美整个浓度水平的2-4倍，治理形势依然严峻。
PM2.5是绝大多数城市最主要的大气污染物，它造成的健康损失占到了99%。而关于PM2.5的缓解和改善举措以及如何协同减碳降污，业界反应也是百家争鸣，莫衷一是。笔者近日获悉中国科协网发布的一则新闻，浙江大学环境与资源学院长聘教授谷保静发表的一篇论文（《在缓解PM2.5空气污染方面，减少氨比氮氧化物更具成本效益》）入围全球“前沿地球奖”参选作品。文章介绍，“前沿地球奖”由前沿研究基金会（Frontiers Research Foundation）于2022年发起设立，旨在表彰过去两年在同行评议期刊上发表的、有助于将地球系统保持在环境安全界限的研究成果。
论文所指，缓解PM2.5空气污染的立场和观点，笔者高度认同，并在持续三年的大气治理与低碳发展工作领域相关研究中，重点关注了大气环境中PM2.5的治理应对举措，通过召开大气污染精准治理讨论会，厘清PM2.5浓度升高造成空气污染的成因，提出了控制可凝结颗粒物和氨气排放，可以有效降低城市PM2.5的相关建议，并致函中国生态环境部等相关部委，希望能从源头做好空气中可凝结颗粒物的精准防控，控制氨气排放，以保障中国大气污染防治工作取得积极成效。
PM2.5除了直接排放外，大部分是气体污染物在空气中转化而成，这些气体污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物和可凝结颗粒物。目前二氧化硫已经得到有效控制，氮氧化物和挥发性有机物也已在中国大气污染控制指标之中，但可凝结颗粒物和氨气却没有得到有效管控。因此，在现阶段，可凝结颗粒物和氨气是导致 PM2.5 超标的主要原因，建议立即采取措施加以控制。
1. 可凝结颗粒物和氨气对PM2.5的影响
1）可凝结颗粒物（CPM）
人类活动直接排放的一次颗粒物分为两类，一类是可过滤颗粒物，俗称烟尘，可以通过滤膜过滤；另一类是可凝结颗粒物（CPM），不能通过滤膜挡住。CPM是形成 PM2.5气溶胶的核心物质，它的特征是粒径小（亚微米级）、消光性强、粒数巨大（每立方厘米以千万计）、很难沉降，同时还能吸湿放大，直接导致雾霾。
目前达到超低标准的烟气里，CPM显著存在。南京师范大学盛重义教授检测出京津冀地区10个达到烟尘超超低标准 (5毫克/立方米) 电力机组的CPM平均值是5.17毫克/立方米。中国环科院任阵海院士整理出上海环境监测中心等机构对上海、陕西、山西等地17个达到超低标准（10毫克/立方米）电力机组进行的测试数据，CPM的平均值是13.93毫克/立方米。国内外其它的文献，我们也发现，在应用已有的治理技术排放的烟气中，实际排放的颗粒物当中，约50%是CPM的排放。
中国人民大学宋国君教授通过对案例城市近三年的PM2.5超标排放的监测和统计分析，也发现PM2.5超标日的主要排放原因是可凝结颗粒物（CPM）主导。
但目前中国颗粒物超低标准只有烟尘，没有纳入CPM，也就是说，达到超低（或超超低）排放标准的烟气里含有巨量 CPM，没有得到监管和控制，从而导致 PM2.5和雾霾天数居高不下。
2）氨气
氨气是大气中唯一的高浓度碱性气体, 它们与大气中酸性气溶胶化合，在空中形成极细的二次颗粒物。美国盐湖城2017年雾霾爆发，其主要原因是大气中氨含量升高。中国合成氨产量从1999年的3432万吨增长至2013年的5739万吨，增长了2307万吨，期间农用氮肥使用折纯量增长仅约214万吨，合成氨增长量的绝大部分被用于非农领域。2012—2016 年的合成氨产量大约维持在5700万吨以上。非农业用氨中，烟气氨法脱硝（氮氧化物）用氨增长速度快、用量大。中国这几年大气中氨含量上升，主要由于对工业烟气和柴油车尾气实施超低的氮氧化物脱除标准，造成氨的大量使用，其中约1/4的氨逃逸到大气中。法国科学家发现, 中国东部地区，2011年到2015年二氧化硫和氮氧化物分别下降了37.5%和21%, 而大气中氨含量反而增加49%。
薛文博、王金南、王跃思等专家2016年研究“氨排放对全国城市PM2.5浓度的影响”。结果表明,氨排放对全国城市硫酸盐，硝酸盐，铵盐及PM2.5年均浓度贡献率分别为4.2%，99.8%，99.7%和29.8%。“国家大气污染防治攻关联合中心”在“大气重污染成因与治理攻关项目”的课题报告指出目前大气中氨含量超过环境容量76%。这些研究已经清楚的表明大气中氨含量超量存在，而且对 PM2.5的贡献率接近30%！
尽管烟气排放里有氨气含量的限制，由于氨逃逸的渠道和载体分散，氨排放实际上没有得到控制。
2. 治理建议
1）对可凝结颗粒物CPM治理的建议
经验和研究中专家们发现，CPM的治理技术是可行并且成本较低的，因为主要技术可以同时回收烟气余热和水蒸气。目前，如果把CPM当成需要去除的污染物，合适的技术有：湿式电除尘技术、冷凝技术，以及余热回收技术。像余热回收技术，它不但可去除CPM，也可以回收水蒸气和余热，除了技术比较成熟和稳定，还有成本投入产出的优势，可以取得减污，减碳和增收的多重效果。由于目前直接检测CPM成本较高，在我们的排放标准中，可考虑增设烟气湿度这一标准，因为CPM一般都是通过水蒸气携带出来，通过增设这样的指标，可以同时控制CPM和水汽的排放，因为水汽也是产生雾霾的因素。
2）对氨气治理的建议
超低的氮氧化物减排标准导致企业过度用氨，是大气中的氨含量升高的主要原因。建议将氮氧化物排放标准恢复到实施超低以前，这样可大幅减少氨逃逸，对雾霾的发生取到釜底抽薪的作用。同时，全面评估工业氨排放的渠道和载体，从而制定针对性的政策，采取更合适的技术，多渠道，多方法的控制氨排放。
参考资料：
1. 《报告：空气污染与气候变化对人体健康造成威胁地方应根据自身禀赋推进降污减碳协同》.21世纪经济报道.2022.12.29
2. 三名中国科学家入围全球“前沿地球奖”https://www.cast.org.cn/art/2022/12/31/art_378_205601.html