京津冀地区雾霾治理方法的讨论与研究(徐晓天)[版]_京津冀雾霾治理

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京津冀地区雾霾防治方法的讨论与研究

徐晓天

（天津大学环境科学与工程学院、环境工程，天津市 300350）

摘要：2011年底，随着美国大使馆对北京空气中PM2.5的持续播报，雾霾一词开始进入大众的视野，京津冀地区的严重雾霾现象也引发了广泛的社会讨论。京津冀地区雾霾形成的主要原因是空气中的PM2.5含量超标，而造成PM2.5含量超标的原因则由工业废气排放、汽车尾气排放、地理及气象条件等多种因素构成。从环境管理与规划的角度，需要从以下角度解决京津冀地区雾霾问题：加强对工业企业、燃煤电厂、供暖系统及汽车尾气的废气排放的环境管理；全面布局环境监测站点，即时播报环境监测结果；针对现阶段环境问题做好未来5到10a的环境规划，从产业转型、能源改革等方面改变雾霾污染的现状。综合管理，长远规划，才是治霾的根本途径。

关键词：雾霾；京津冀；成因；环境管理；环境规划 引言

自2012年京津冀地区开始PM2.5含量检测至今，京津冀地区空气质量始终处于恶劣而不见好转的情况。每年冬季持续数月的雾霾天引起了全国群众对于空气质量问题的高度关注，“雾霾”一词也成为了近年来的热点词汇。2014年，北京、天津、河北三地的空气质量相比前两年虽有所好转，但整体情况仍非常严峻。2014年北京市空气中细微颗粒物（PM2.5）年平均浓度值为85.9μg/m3，超过国家标准1.45倍；二氧化硫（SO2）年平均浓度为21.8μg/m3，达到国家标准；二氧化氮（NO2）年平均浓度为56.7μg/m3，超过国家标准42%；可吸入颗粒物（PM10）年平均浓度为115.8μg/m3，超过国家标准65%。2014年全年北京市共有193天空气质量未达到国家标准，其中重污染天数为47d。2014年天津市空气中细微颗粒物（PM2.5）年平均浓度值为83μg/m3，超过国家标准1.4倍；二氧化硫（SO2）年平均浓度为49μg/m3，达到国家标准；二氧化氮（NO2）年平均浓度为54μg/m3，1 超过国家标准0.4倍；可吸入颗粒物（PM10）年平均浓度为133μg/m3，超过国家标准0.9倍。2014年全年天津市共有190d空气质量未达到国家标准，比去年减少30d。2014年河北省空气中细微颗粒物（PM2.5）年平均浓度值为95μg/m3，超过国家标准1.58倍；二氧化硫（SO2）年平均浓度为55μg/m3，全省日均值达标率为95.5%；二氧化氮（NO2）年平均浓度为48μg/m3，全省11个设区中仅张家口、沧州、承德三个设区达到国家二级标准，其余八个设区均不达标；可吸入颗粒物（PM10）年平均浓度为165μg/m3，11个设区均未达到国家二级标准。2014年全年河北省各设区平均有204d空气质量未达到国家标准，其中重污染及以上天数为66d。因此，有充分的证据表明，京津冀地区的空气质量仍处在极为恶劣的情况下，治霾的道路任重而道远。下文将从京津冀地区雾霾产生的原因出发，站在环境管理和环境规划的角度，对京津冀地区的雾霾防治进行讨论与研究。京津冀地区雾霾产生原因分析

根据数据，京津冀地区的雾霾来源构成主要为燃煤、机动车尾气排放以及工业和扬尘，据此，本文将从工业污染因素、生活因素、气象及地理因素三方面分析京津冀地区雾霾产生的原因。

1.1 工业污染因素

由于国家政策原因，近年来北京市原有的工厂基本都迁往了河北、内蒙、山东等地。京津冀地区的工业污染主要来自河北省与天津市的钢铁厂、水泥厂。2 现有数据显示，截止至2014年，河北省共有47家钢铁联合企业，仅唐山市一座地级市就有14座钢铁联合企业（钢铁联合企业分布如下图所示）。2014年，河北省年钢铁产量达到2.4亿t排名全国第一，天津市钢铁产量达到7304万t排名全国第四。而每生产一吨钢铁，需要消耗600kg煤炭，排放约1.53kgSO2和1kg烟尘。换算之后，河北与天津两地每年因炼钢而排放的SO2和烟尘就分别达到47.9万吨和31.7万t。作为河北省另一支柱产业，河北省共建有数百家大小不一的水泥厂，其中石家庄与唐山两市均有近百家水泥厂。烟尘作为水泥生产过程中的主要污染物，对京津冀地区的环境同样造成了巨大的影响。除了河北、天津两地存在大量的钢铁厂、水泥厂之外，诸如此类的重污染企业不能按照国家规定使用废气处理装置也是造成京津冀地区雾霾现象严重的主要原因。在新闻记者的抽样调查中，大部分钢铁厂在生产过程中为了节约生产成本会关停配套的环保设施。在重污染企业的一次排放物不能得到很好处理的情况下，这些重污染企业对地区环境造成的压力将成倍增加。

1.2 生活因素

京津冀地区作为全国人口最密集的地区之一，人民群众日常生活带来的环境压力同样巨大，而这部分压力主要体现在供电、供暖及汽车尾气排放三方面。

1.2.1 供电 近年来，北京市与天津市陆续关停辖区内的火力发电厂，相比之下，河北省担负了京津冀地区供电的重任。2014年，河北省年发电量2492.8亿kwh其中90%以上为燃煤发电。在平均发电机组功率下，每发一度电大约消耗0.4kg煤炭。换算以后河北省全年用于发电所消耗的煤炭总量可达到近1亿t。在电厂均燃烧标准煤的情况下，仅发电一项每年产生的SO2 就达到76.3万t。在发电厂严格进行静电除尘的情况下，每年燃烧煤炭产生的粉尘数量为2万余t，而由于技术原因，这其中的大部分粉尘均属于PM2.5的范畴。更悲哀的现实是，由于我国的煤炭大部分为出尘率极高的烟煤甚至褐煤，而我国出产的优质无烟煤则多数用于出口。同时由于洗煤厂的匮乏，导致大部分火力发电厂燃烧的煤炭品质远低于标准煤，从而使污染物排放量比理论数据更高。

1.2.2 供暖 在雾霾问题进入大众视野之前，我国的供暖系统大部分采用燃煤锅炉供暖，而煤炭燃烧带来的大气污染问题已经在上文中有所讨论。京津冀三地均处在我国的强制供暖地区，每年供暖时间大约为11月中旬至2月底三月初，3 总时间持续约120d。这段时间恰巧为京津冀地区雾霾现象的高发时间。2013年1月北京市共有25d出现了雾霾天气，同年冬天，石家庄市连续几十天雾霾。根据京津冀三地环保部门的环境监测数据显示，每年12月、1月、2月空气中各主要污染物含量均出现明显的提升。“供暖式雾霾”的说法逐渐被人们重视。供暖系统的运行无疑对雾霾的产生有推动作用，但目前仍没有明确的研究表明地区供暖与雾霾之间的联系。每年冬季的雾霾现象更有可能是由地理及气象因素造成的。不过无论如何，燃煤锅炉供暖对大气质量存在负面影响。

1.2.3 汽车尾气 以北京市为例，截止至2014年，北京市居民汽车保有量达到了惊人的532.4万量，汽车尾气排放成为了北京市空气污染的主要来源。数据显示，2014年北京市本地污染源贡献中，汽车尾气的贡献值达到了31.1%，位列本地污染源贡献值的第一位。在2013年1月和2014年2月的雾霾污染事件中，PM2.5重污染时段汽车尾气的贡献值更是高达42%。其中，本地机动车污染主要指城区拥堵的汽车、夜间、五环外的燃柴油卡车[1]。由于城市规划及人口问题，北京市城区交通拥堵程度极高，而汽车在交通拥堵情况下怠速所排放的污染物是正常运行时的2倍以上。每天高峰期北京市六环以内每小时PM2.5的排放量为1吨。每天夜间北京市的PM2.5排放量均会达到峰值，造成这种现象的原因则是夜间大量燃柴油车的尾气排放。虽然国家规定我国的燃柴油车必须加装尾气处理装置，尾气排放需达到国家四级标准，但是90%的燃柴油车并没有尾气处理装置。这种未加装尾气处理装置的柴油车的尾气排放量是国四标准车辆的500倍。天津市与河北省的汽车密度随比北京市略低，但总体情况基本相同。由此可见，汽车尾气排放是对空气质量会造成极大的影响。

1.3 气象及地理因素

近年来的多项研究表明，雾霾天的形成与气象因素有着密切的联系。如果说颗粒物的排放是雾霾形成的内因，那么气象条件则是引发雾霾的外因。影响污染物扩散的气象因素主要有动力和热力2 个方面，动力因素主要是风和湍流，而热力因素主要包括大气层结和稳定度。地面风速小、相对湿度高、大气层结稳定等。在风速较低、空气相对湿度较高、地面的较低气温与低空的较高气温形成逆温结构时，大气环流相对稳定，气象条件不利于污染物的扩散，这种气象条件为低能见度雾霾天的形成提供持续稳定的大气稳定场。当大气处于稳定状态时，4 湍流受到限制，大气不易产生对流，因而大气对污染物的扩散能力很弱。如逆温条件下的大气层均处于稳定状态或强稳定状态，污染物极不易扩散，从而导致严重污染[2]。北京市近年将重污染企业外迁，辖区内仅剩余汽车尾气排放一项主要污染源，本地污染并不严重。但由于北京市处于河北省的包围中，又与山西省、内蒙古自治区临近，在季风影响下，周边污染物的迁移扩散导致了北京市较差的空气质量。京津冀地区作为中国老牌工业区，周边省市也以能源型与工业型为主，在这种气象及地理条件下，雾霾的形成理所当然。京津冀地区针对雾霾现象的环境管理方法

在上文中，我们大致分析了引发京津冀地区严重雾霾现象的原因，当我们对这些原因进行归纳总结，我们发现我们可以对重污染工厂、燃煤发电厂、供暖系统、汽车尾气排放及环境监测体系进行有效地环境管理，从而降低污染源排放，缓和目前的压力。

2.1 针对工业企业的环境管理

面对天津、河北两地钢铁厂众多，河北省以工业为支柱产业的情况，对工业企业进行严格的环境管理是治理雾霾的必须手段。在对工厂的环境管理中，我们应坚持实施全过程管理，对工厂生产的每个方面进行监控。在原料采集和处理阶段，工业企业应严格把关，保证原料符合清洁生产需求，坚决杜绝为了降低原料成本而选用劣质原料的行为。以钢铁厂为例，在选用铁矿石以及煤炭时，应尽可能选用优质铁矿和优质煤炭，降低诸如褐煤一类劣质煤炭的用量。在原料处理阶段，应提前对原料进行清洁化处理，尤其是对煤炭进行洗脱处理，降低煤炭中的含硫量。在产品的加工制作阶段，工业企业应从以下几个方面开展环境管理工作。首先应合理规划产品生产数量，杜绝产能过剩现象。河北省钢铁交易市场近年来一直处于极为冷清的状态，一吨钢材的净利润已经降低到一个鸡蛋的价格，可见产能过剩是以钢铁厂为首的工业企业不得不面对的问题。其次在生产运营过程中工业企业应及时淘汰老旧的生产线，对老旧设备进行设备更新。在一些规模较小的工业企业，其生产设备极为老旧，部分设备甚至属于已经淘汰的产品。这些老旧设备普遍存在耗能高、产能低、过程中污染处理能力低的特点。部分企业为了谋求利益导致设备过载，对设备不进行必要的检修维护，使过载状态下的设备产生更多的污染物。最后，在生产过程中，工业企业应保证污染处理装置的正5 常运行。对钢铁厂、水泥厂等燃煤企业来说，脱硫塔、除尘室等污染物处理设施应随工厂生产运行过程同时开启。当这些污染处理设施出现异常时，工业企业应停止生产并对其进行检修。在产品运输等环节，重污染工业企业同样应采用更为清洁的运输方式，提高运输效率。为了保证工厂的清洁生产，企业应对生产废弃物妥善处理。对生产产生的炉渣、钢渣应进行再生产或选择合适地点掩埋，不得暴露在空气中，以免造成扬尘产生污染。

除了企业自身的环境管理之外，国家也应从行政和经济层面对企业加强环境管理。行政上，国家应对行业准入制度严格把关，制定污染物排放标准和污染物排放总量控制，对各种污染物排放行为进行全面监督管理[3]。以新环保法和大气十条的出台为契机，国家环保部门应加强对企业的行政监管，对重点污染企业实行实时监控。与此同时，国家应鼓励相关企业进行ISO14000认证，对完成ISO14000认证的企业实行政策倾斜。经济层面上，国家需要逐步提高排污费，以经济手段倒逼企业改革。根据我国的实际情况以及现在严峻的环境形势，对于超标排放的企业应大幅度提高罚款金额，要让排污超标罚款成为促使企业改革的动力而不是环保部门执法的遮羞布。

2.2 针对燃煤发电厂的环境管理

燃煤发电厂面临的问题与工业企业类似，本部分仅从技术手段讨论燃煤发电厂的环境管理方法。我国10年内仍不能摆脱以火力发电为主流的发电形式，因此各燃煤发电厂迫切需要更先进的技术进行脱硫与除尘处理。现在普遍采用的湿法脱硫与干法脱硫虽然都可以满足硫化物处理的要求，但是面对我国极大的火力发电基数，99%的脱硫率进行脱硫之后仍然有大量的硫化物进入大气中。因此我们迫切需要对现有方法进行改进，增加脱硫效率。在除尘方面，我国燃煤发电厂大部分采用成本较低的湿法除尘方式，但这种方式的除尘率并不高，对直径较小或疏水性的固体颗粒物不能进行有效地除尘。这种颗粒物正是造成PM2.5超标的主要原因。因此，国家应鼓励各大火力发电厂换装更先进的干法除尘设施，通过更先进的技术减少污染物的排放。

2.3 针对供暖系统的环境管理

目前我国北方大部分地区采用燃煤锅炉的供暖方式，这种方式造成的环境污染已在上文进行讨论。北京市近年来已经关停五环内的燃煤锅炉，计划于20206 年之前关闭北京市所有的燃煤锅炉，并以电热供暖取代之。除了电热供暖之外，其他国家的一些先进的供暖方式值得我们参考。德国主要采用被动式供暖，即通过增加住房保温性，以人体、白炽灯等热源对房屋进行供暖。在被动式供暖的房屋中，只需要两盏75w的白炽灯就可以使20m2的房屋达到20℃。日本、韩国、英国等过主要采用燃气或空调供暖，以更清洁的天然气或电能代替燃煤锅炉，达到降低污染物排放的目的。除此之外，我国应采用更加灵活的供暖方式。在我国现有的供暖方式下，大量居民楼24h都处在供暖条件下，但由于工作、学习等因素，许多楼房并不需要24h进行供暖。另一方面，我国现在实行政策性供暖，即国家规定供暖起止日期，但当出现气温异常升高的情况时，大部分地区便不需要进行供暖。因此政府应鼓励新建楼宇安装可控式的地暖，同时鼓励已建成楼宇进行供暖方式改造，让强制性供暖成为可调控供暖，减少不需要的供暖时间，降低污染物排放。

2.4 针对汽车尾气排放的环境管理

近年来，我国的私家车保有量持续增加，面对高速增加的汽车数量，我们应从政策、经济、宣传三方面降低汽车尾气排放的污染物。政策上，北京市正在执行的汽车尾号限行政策有效地缓解了环境压力。在北京、天津、石家庄等大城市市区，汽车尾号限行政策可以有效减少路面上车辆的数量，另一方面，车辆的减少可以有效地缓解交通压力，降低因交通堵塞引起的车辆怠速行驶的情况。除了尾号限行以外，政府应严格处罚不合格车辆。不符合国家四级标准的大型货车不得上路。经济上，国家应通过摇号限制汽车购买数量。同时应按行驶公里数加收私家车车主的排污费。针对大排量汽车，国家也应收取额外费用。通过提高买车、养车成本降低车辆增长速度，降低环境压力。对于公路上行驶的不符合国家四级标准的大型货车，国家应提高处罚标准，对出售不合格汽车的汽车公司，应处以高额处罚并勒令关停整改。宣传上，应大力鼓励民众搭乘公共交通工具出行，宣传绿色出行方式。在这方面，政府应起到带头作用。同时，应通过降低汽车出售广告数量等方式降低民众的购车热情。

2.5 针对环境监测体系的环境管理

2013年以来，我国的环境监测体系逐渐进行改革，这也是国家大力治理环境问题的表现之一。针对我国现在的环境状况，环境监测体系改革任重而道远。7 目前我国工业企业的环境监测主要由工厂自身进行，环保部门每年收取工厂的环境监测报告，同时伴有不定期的抽查。这种环境监测方式已经不适合现有的情况。在这种环境监测体系下，部分工厂在排污不合格的情况下为了减少所缴纳的排污费、躲避需缴纳的罚款，私自篡改环境监测数据，使得环境部门不能正常执法。因此，工业企业的环境监测系统应全面升级，由手动监测或半自动监测升级为全自动监测，同时监测系统应进行联网，每天的监测数据应上传至相应监察大队或监察支队进行保存，从而方便相关环保部门抽查。对于重点企业，应做到实时监测，保证企业废弃物排放实时达标。在排污费收取以及超标排放处罚方面，环境部门应善用执法权，依法治污。对于严重超标排放的企业，应依照法律严处，甚至根据刑法中的环境污染罪进行量刑。

除了对工厂的环境检测体系需进行改革以外，京津冀地区各环境监测站点也应做好本职工作，对雾霾天气做好预报、通报。相关部门也应根据雾霾预报做好预防雾霾的措施，如加大汽车尾号限行力度、关停部分重污染企业等。京津冀地区针对雾霾现象的环境规划方法

在现有的条件下，优化对京津冀地区的工业企业、燃煤电厂、供暖系统、汽车尾气排放以及环境监测体系的环境管理方法只能缓解目前的环境压力，仍不能从根本上根治京津冀地区的雾霾现象。因此，我们需要更加合理的京津冀地区环境规划来从根本上解决京津冀地区的雾霾问题。

3.1 环境预测

2013年至今，国家开始重点治理京津冀地区雾霾问题，因此参考2013年至今的京津冀地区环境监测数据，对未来5年地区环境进行预测。根据预测可以发现近年来，空气中主要污染物指标都呈下降趋势，但下降比例并不高。根据现有趋势对未来5年京津冀地区AQI指数进行灰色系统预测可以发现，未来五年京津冀地区PM2.5、SO2、NO2浓度均会呈略微的下降趋势。

3.2 规划目标

未来5到10年是京津冀地区解决雾霾问题，降低空气中污染物浓度的关键时期。如果以APEC蓝为标准，京津冀地区需要比2013年减排47%SO2、52%氮氧化物、以及44%PM2.5。那么未来5到10年，京津冀地区SO2、氮氧化物、PM2.5含量应分别下降23%、26%、22%。北京市、天津市应关停全部燃煤发电厂。天津市、8 河北省应完成对重污染工业企业、燃煤发电厂的污染物处理设施改建。对京津冀地区的重点排污企业全面实施实时监控。同时，关停河北省范围内持续亏损的钢铁企业，缓解河北省钢铁产能过剩的情况。北京市、天津市应关停市区内全部的燃煤锅炉。不符合国家四级标准的柴油车不得在京津冀范围内行使。建立健全京津冀地区环境监测体系，做到雾霾的早预报早治理。

3.3 环境功能区规划

根据国家发布的《环境空气质量功能区划分原则与技术方法》，对于京津冀地区未来5到10年的建设进行环境功能区规划。而功能区规划重点在于：（1）将三类区（即特定工业区）中的生活区，有计划地分批从三类区中迁出；（2）对设置在一类区（自然保护区、风景名胜区及其他特殊保护区）、二类区（居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村）上风口处的三类区进行分批迁移，迁移时应考虑京津冀地区整体布局；（3）一类区与三类区、二类区与三类区、一类区与二类区之间设置一定宽度的缓冲带，一般情况下一类区与三类区之间的缓冲带不少于500m，其他缓冲带不少于300m。

3.4 规划方案

在未来5到10年，京津冀地区的环境规划应主要围绕产业结构转型和能源类型改革展开。

3.4.1 产业结构转型 随着京津冀一体化进程的加快，河北省、天津市也应加快产业结构转型。河北省应转变以钢铁为支柱产业的发展模式，适度降低钢铁行业在全省GDP中的贡献值，转而发展其他行业。张家口、秦皇岛、承德三市可以加快旅游业的发展，努力建成北方特色旅游城市。石家庄市应发挥其河北省政治文化中心的作用，将石家庄市工厂外迁。其他地市也应努力发现产业转型方向，通过发展新兴行业来拉动就业，降低产业转型带来的负面影响。天津市则应充分发挥其港口作用，向北方最大的对外贸易中心的方向发展。北京市则应大力发挥其全国政治文化中心的作用，大力发展第三产业，淡化工业在北京市发展中的作用。

3.4.2 能源类型改革 京津冀地区作为中国发展的核心区域之一，在能源类型改革方面应起到带头作用。发电领域中，京津冀地区应大力发展新能源发电技术，未来5到10a中，新能源发电量应达到总发电量的20%以上。同时，可以适9 当发展核电，利用核电的高产能低污染的特性，满足京津冀地区供电需求。在其他领域，随着中俄天然气管道的建成，应逐渐使用更加清洁的天然气代替煤炭成为主要的化石能源。大力优化能源结构，将会极大的降低空气污染物排放，对治理雾霾有巨大的帮助。结语

京津冀地区的雾霾问题是一个复杂且长期存在的问题，多种原因同时存在导致了目前京津冀地区严重的雾霾现象。因此，京津冀地区的治霾之路不是一蹴而就的，它需要从环境管理、环境规划的各个方面同时着手，需要政府的重视、企业的配合以及人民群众思想的转变。同样，治霾也不是一个可以随治理过程逐步看见成效的工作，雾霾治理是一个量变引起质变的过程，它需要国家、企业、民众长期的坚持与努力。最后，雾霾的治理必然会引发经济的阵痛，但如果不治理，雾霾问题迟早会引发更加灾难性的后果，因此，治霾势在必行，多种方式综合治霾将是京津冀地区雾霾治理的必经之路。参考文献：

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