燃煤锅炉排出的有色烟羽是导致雾霾加剧的一个重要原因，这已经基本形成共识。但治理有色烟羽，究竟治理什么，仍然存在争议。前段时间有人强调是烟羽里的可溶盐（可溶解颗粒物），但有专家分析说烟羽里绝大部分是水汽，只有很少部分是液滴，可溶解颗粒物的量很小。究竟有色烟羽里的什么东西导致了雾霾？只有把这个分析清楚了，我们才能对症下药，真正治理好有色烟羽，控制住雾霾的爆发。

 

有色烟羽的主要成分是水汽和残余污染物，残余污染物里主要包括硫化物、氮氧化物和颗粒物（各种盐粒）。其中颗粒物包括可过滤颗粒物和可凝结颗粒物。在经过超低排放改造后，有色烟羽里的可过滤颗粒物已经很低，然而，由于目前中国锅炉烟气颗粒物排放检测标准中，并没有包含可凝结颗粒物，因此，可凝结颗粒物没有得到任何管控。

 

可凝结颗粒物是个什么东西？它是有色烟羽里导致雾霾的主要成分么？

 

美国环境保护署对可凝结颗粒物的定义是：该物质在烟道温度状况下为气态，离开烟道后在环境状况下降温数秒内凝结成为液态或固态。它有这么几个特征：

 

1）        可凝结颗粒物通常以冷凝核的形式存在，空气动力学直径小于 1μm，属于“微细颗粒物” (FineParticulate Matter， EPA 定义空气动力学直径小于 2. 5μm 的颗粒物为微细颗粒物)。化学组成上包括离子成分（以硫酸盐颗粒物和硝酸盐颗粒物为代表）、痕量元素（包括重金属和稀有金属等）和有机成分。可凝结颗粒物在烟道内呈气态，一般的除尘设备(静电或布袋除尘器) 对其无能为力。（USEPA）。

2）        美国EPA 的大量测试结果表示，对于燃煤锅炉而言，以质量计，可凝结颗粒物排放占到总 PM10 排放的 76% ，总颗粒物排放的 49% （US EPA）。

 

3）        这些颗粒上通常富集各种重金属(如 As、 Se、 Pb、 Cr 等)和 PAHs(多环芳烃) 等污染物，多为致癌物质和基因毒性诱变物质，危害极大。由于其较大的比表面积且富集各种重金属，也为众多大气化学反应提供场所，起到催化作用。（A. Laitinen，1996）

 

4）        可凝结颗粒物粒属于一次颗粒物，其吸湿增长能力强。当大气相对湿度升高到95%时，硫酸铵和硝酸钠在短时间内体积可长大6.6-16.6倍（叶兴南，陈建民， 2013）。

 

5）        可凝结颗粒物粒在大气中停留时间长，扩散距离远，难于沉降，难于直接被雨水冲刷去除，其污染容易扩散到很大区域。同时由于粒径与可见光的波长相近，对可见光有很强的散射作用，往往造成大气能见度降低。　（US  EPA）

美国 EPA 的做法是将可过滤颗粒物和可凝结颗粒物一并纳入 PM 2.5 和 PM10 的监测中， 并制定了详细的检测方法。 因此美国PM 2.5 和 PM10的指标里（质量浓度）， 是包含了可凝结颗粒物的（US EPA）。

 

中国一些机构也开始了可凝结颗粒物排放的研究。2014年，上海市环境监测中心测得上海燃煤电厂烟气中可凝结颗粒物排放浓度为21.2±3.5 mg/m3，占总颗粒物排放的 50.7% （裴冰， 2014）；2015年北京市环境保护监测中心测试超低改造后的燃煤电厂，常规粉尘（颗粒物）排放浓度低于1mg/m3，可凝结颗粒物排放浓度在12mg/m3以上，占总颗粒物比例高达 92.6%，远高于目前电厂颗粒物超低排放标准 5mg/m3（胡月琪，2016）。

 

北京的研究还发现，燃煤电厂排出的颗粒物中，超细颗粒物占比很高。测试的两个电厂中， PM2.5 对 PM10的比例高达99.9%， 而 PM .1对 PM2.5 的比例平均为 89.7%。 也就是说，目前超低改造后的燃煤电厂烟气，排出的颗粒物绝大部分是 PM .1的超细颗粒物，其粒数浓度在 105/cm3数量级上, 而质量浓度却只有 30.29 %  (胡月琪，2016）。粒数浓度对雾霾影响更为直接，同样是 1mg/m3 的质量浓度，可过滤颗粒物的粒数可能是103/cm3级，但可凝结颗粒物粒数是105/cm3级。因此，可凝结颗粒物对雾霾的影响更大。

 

从上面两个研究可看出，目前达到超低排放的电厂排出的白色烟羽，含有远高于超低排放颗粒物标准的可凝结颗粒物，这些颗粒物粒数浓度非常高，粒径特别小 （PM .1），在高湿的情况下，短时间内粒径成倍增长，而且沉降速度慢，在大气中存留时间长，对可见光有很强的散射作用，造成大气能见度降低, 导致雾霾。这些特征清晰地解释了尽管这几年电厂实现了超低排放，地方也采取各种措施 （包括治理散乱污，煤改气， 停产， 限产，限行等），由于目前标准的缺失，可凝结颗粒物肆意排放，其粒数浓度高，增长速度快，存留时间长等特征，而现在的治理措施发力点没有在控制可凝结颗粒物上，使得治理成果有限，雾霾仍然居高不下。

 

因此，为了低成本，高效率地治理雾霾，应当控制住可凝结颗粒物的排放，建议采取以下措施:

 

1）制定新的颗粒物排放标准 作为超低排放的补充，将可凝结颗粒物包括在目前的颗粒物标准中，并制定新的颗粒物排放标准。这需要更多的实测数据和调研。

2） 开发创新烟气治理技术并推广 需要尽快开发并推广以降低可凝结颗粒物为主要目标的烟气治理技术和工艺路线。目前市场上没有以降低可凝结颗粒物为主要目标的技术，但各地采用的烟气冷凝除湿的方法对可凝结颗粒物的减少有帮助，但冷凝到什么程度，能具体减少多少可凝结颗粒物，仍需要更多检测和分析。

 

3） 提升可凝结颗粒物检测和监测能力。目前大部分地方环保系统不具备检测和监测可凝结颗粒物的能力，需要从人员，设备，方法等方面着手，迅速提升地方环保系统管控可凝结颗粒物的能力。检测设备也需要国产化。

 

参考文献

 

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，叶兴南，陈建民，灰霾与颗粒物吸湿增长，自然科学，第35卷第5 期 ，2013

4，裴 冰 固定源排气中可凝结颗粒物排放与测试探讨， 中 国 环 境监 测，第 26 卷 第 6 期 2010 年 12 月

5.   裴 冰 燃煤电厂可凝结颗粒物的测试与排放 环境科学 第36卷第5期 2015年 5月

6.   胡月琪等，北京市典型燃烧源颗粒物排放水平与特征测试，环境科学 第37卷第5期 2016年 5月