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这些二次颗粒物的直径
大多集中在2微米以内
可长时间存在、远距离传输
是PM2.5至关重要的组分
而催生它们的
二氧化硫(SO2)
氮氧化物(NOx)
挥发性有机物(VOCs)
以及氨气(NH3)等气态前体物
虽不是导致“雾霾”的直接原因
却是幕后的“始作俑者”
(PM2.5主要组分示意,注意:一次颗粒物和二次颗粒物中可能存在相同的物质成分,但来源不同,制图@郑伯容/星球研究所)
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但是
一次颗粒物也好
气态前体物也罢
它们的“幕后推手”
又是谁呢?
02
增长的代价
回顾1990-2013年间
我国GDP增长达300%
创造了人类经济史上的一个奇迹
但与此同时
我们还创造了
313%的氮氧化物排放增长
168%的挥发性有机物排放增长
131%的二氧化硫排放增长
29%的氨气排放增长
以及
28%的一次PM2.5排放增长
(1990-2013年全国主要大气污染物排放量变化,数据源自大气污染源排放清单,制图@郑伯容/星球研究所;另:2013年是我国霾污染形势最为严峻的一年,因此下文主要选取当年的数据进行分析)
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以至于到了2013年
当74个城市率先开始PM2.5监测时
人们却发现
仅有拉萨、舟山、海口三个城市
能够达到空气质量标准
而污染最为严重的京津冀地区
年均PM2.5浓度更是超标2倍之多
一场对流层保卫战已然迫在眉睫
(上述“达标”指《环境空气质量标准 GB3095-2012》中的二级标准,下文同;下图为2013年74个城市年均PM2.5浓度,制图@陈思琦&郑伯容/星球研究所)
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而此时人们首先要做的
便是追根溯源
2013年时
我国已持续多年位列
总发电量世界第一
煤炭产量世界第一
钢铁产量世界第一
水泥产量世界第一
有色金属产量世界第一
堪称名副其实的“世界工厂”
(请横屏观看,河南安阳钢铁厂,摄影师@张孟尧)
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然而
滚滚向前的
工业
不仅消耗了全国当年
95%的煤炭和99.7%的原油
也贡献了全国人为排放中
85%的二氧化硫
71%的氮氧化物
69%的挥发性有机物
以及60%的一次PM2.5
(上文中的“工业”以国家统计局的统计范畴为准;下图以二氧化硫和氮氧化物为例,各省的排放量和煤炭消费量之间有高度一致的规律,制图@陈思琦&郑伯容/星球研究所)
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其中
又以电力和热力行业
占据了煤炭消耗的半壁江山
尤其在江苏
煤炭供给着近1亿人的电力需求
火力发电量也长年位列全国第一
山东则紧随其后
甚至在2015年时一举超越江苏
跻身全国火力发电量第一大省
(2014年底,重载铁路瓦日铁路落成,煤炭运输能力达2亿吨/年,为山东新增了巨大的煤炭来源;下图为相隔不远的两座火电厂,拍摄于山东,摄影师@陈剑峰)
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在内蒙古
则生产着全国最多的原煤
运行着全球规模最庞大的坑口电厂
(内蒙古托克托火力发电厂,装机容量达672万千瓦,位列世界之首,摄影师@陈剑峰)
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这三个火电大省(区)中
仅电力和热力这一行业
就贡献了全省超过40%的
二氧化硫和氮氧化物
而在内蒙古、黑龙江、辽宁等
冬季气候寒冷的供热大省(区)中
电力和热力行业
则贡献了全省30%-45%的
一次颗粒物
其影响之显著可见一斑
(上文数据源自参考文献[2];下图为沈阳市中的热电厂,摄影师@吕威)
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另一个耗煤巨头则是
钢铁行业
中国
是一个不折不扣的钢铁大国
无论是辽阔的西北大地
(请横屏观看,厚重的云层下,嘉峪关关城及后方的酒泉钢铁集团厂区,拍摄于2016年4月,摄影师@郭中民)
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还是繁荣的东部地区
钢铁厂可谓遍地开花
(请横屏观看,江苏南钢集团厂区,拍摄于2017年7月,摄影师@李毅恒)
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而河北省
更堪称中流砥柱
其2013年时便已
年产粗钢近1.9亿吨
是第二名江苏省的2倍之多
即便放诸世界也“傲视群雄”
(世界粗钢产量排名,制图@郑伯容/星球研究所)
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但与此同时
其污染排放同样“一枝独秀”
几乎是第二名省份的2-3倍
可贡献全省36%和14%的
二氧化硫和氮氧化物
以及47%的一次颗粒物
(河北唐山的一片钢铁厂群,拍摄于2020年1月,摄影师@行影不离)
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不过
纵使钢铁行业体量庞大
但煤炭消耗量也只屈居第三
位列第二的是
石化化工行业
其产品包括
汽油、柴油、焦炭、农药、涂料
化肥、化纤、轮胎、塑料等等
几乎覆盖现代人生活的方方面面
更重要的是
它不仅消耗了全国17%的煤炭
更消耗了全国97.5%的原油
而在这些产品的
生产、加工、运输、使用等
整个上中下游产业链中
一年可向对流层贡献
挥发性有机物1500多万吨
(上文挥发性有机物数据源自参考文献[3],不包括机动车燃油使用;下图为中国石油辽宁辽阳化纤厂,摄影师@雁海;另:文中的石化化工行业是指“石油加工、炼焦和核燃料加工业”以及“化学原料和化学制品制造业”)
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在形形色色的工业行业中
绝大多数煤炭
都将进入集中式的电厂、工厂
然而还有数亿吨的煤炭
它们未经加工、煤质较差
且燃烧分散、缺乏废气处理
常用于中小型工业窑炉
以及人们日常的
生活
这便是“散煤”
据估算1吨散煤的燃烧排放
可达1吨电煤的
10-15倍之多
(请横屏观看,内蒙古锡林浩特一座烟囱林立的村镇,前方是大量居民房屋,后方为一座火电厂,拍摄于2009年2月,摄影师@邱会宁;另:此处的“生活”指民用部门排放)
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