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《中国雾霾说明书》

2020-03-26 09:47来源:星球研究所关键词:雾霾颗粒物灰霾天气收藏点赞

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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)

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)

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)

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)

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)

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)

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)

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)

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)

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)

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)

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)

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”)

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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