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对话国家大气污染防治攻关联合中心副主任柴发合:科学精准防治臭氧污染

北极星VOCs在线  来源:中国环境  作者:李莹  2020/8/4 9:28:12  我要投稿  
所属频道: VOCs治理  关键词:臭氧污染防控 无组织排放 PM2.5

北极星VOCs在线讯:近年来,臭氧在我国多地已经成为影响夏季环境空气质量的重要因素。臭氧污染治理工作的复杂性和艰巨性决定了臭氧污染治理亟须强化科学支撑。

如何科学治理臭氧污染?目前,各地在科学治理臭氧污染方面还有哪些工作要做?记者就这些问题采访了国家大气污染防治攻关联合中心副主任柴发合。

中国环境报:臭氧污染治理难在何处?治理臭氧污染为何更需秉持科学治污理念?

柴发合:近年来,我国大气臭氧污染呈加剧态势,已成为继PM2.5后困扰城市空气质量改善和达标管理的一项重要污染物,且治理难度比PM2.5更大。发达国家控制臭氧污染的经验表明,臭氧污染是空气质量管理工作中最具挑战性的难题之一,主要源于三个方面的因素:

第一,臭氧的大气寿命较长,可以远距离传输,形成区域性污染;控制臭氧污染必须厘清不同区域间的相互贡献,实行区域联防联治。

第二,臭氧的化学生成机制复杂,与前体物的关系呈非线性,削减臭氧前体物排放需符合一定的科学比例并且因地制宜,不合理的减排反而可能导致局地臭氧污染的加重。

第三,臭氧的VOCs前体物来源复杂、种类繁多、活性差异大,因此精准控制难度大。

为切实有效地进行环境空气臭氧污染防治,需要在科学方法的指导下开展环境空气臭氧污染来源解析工作,准确定量分析城市—区域—全国等不同空间尺度上的臭氧来源。要弄清楚复杂的气象过程以及污染物的水平输送和垂直输送过程,制定合理有效的氮氧化物(NOx)和挥发性有机物(VOCs)减排策略,明确控制重点,不断提高臭氧污染防治的科学性和精准性。

中国环境报:目前开展的科研工作给臭氧污染治理提供了哪些支撑?

柴发合:不同于煤烟型污染治理,治理臭氧这种二次污染物,首先要了解臭氧的成因和形成的机理,这是随着科研工作的不断深入而逐渐明晰的。

以美国为例,自上个世纪40年代美国洛杉矶光化学烟雾事件开始,美国对臭氧污染治理的探索经历了由机动车管控为主到全行业的NOx管控,从西部地区到东部地区再到全国范围的区域联防联控,从单纯NOx管控到NOx和VOCs协同控制的过程。整个过程都离不开科学研究的指导作用。

一开始,我们知道人类活动产生的污染物是臭氧污染的主要成因。通过研究,发现了NOx和VOCs是最主要的影响因素。这两种前体物与臭氧的生成是非线性关系,在不同的地区和不同时间,两者对臭氧生成的影响程度不同,也就是我们常说的臭氧生成敏感性不同。同时,NOx中的一氧化氮对臭氧还有滴定作用,城市中机动车排放的一氧化氮会“吃掉”臭氧,导致城市中心的臭氧浓度会经常低于郊区。而且,臭氧光化学反应的产物,对太阳光照、温度、湿度、风速等气象因素非常敏感。

我国臭氧污染研究始于上个世纪70年代的兰州市,通过科学研究发现,,当地石油化工厂排放的有机废气导致了光化学烟雾的产生,因此制定了相关防控对策,开展光化学污染的防控。

通过开展一系列对光化学烟雾的科学研究,我们已经掌握我国臭氧污染高发的时间和区域,发生臭氧污染时的气象条件、臭氧演变的规律和传输特征,以及臭氧前体物的区域和行业的来源等,为臭氧污染治理提供了准确的方向和精准的抓手。

中国环境报:氮氧化物和挥发性有机物是影响臭氧污染的主要因素。挥发性有机物往往是无组织排放,监管难度更大。如何运用科学治污理念,强化对挥发性有机物的治理?

柴发合:在VOCs治理方面,可以通过排放测算、观测分析、数值模拟计算等多种科学研究方法,识别众多VOCs物种中对臭氧形成贡献较大的活性VOCs物种,厘清活性VOCs物种的主要来源,定性定量地判断出对臭氧污染贡献较大的行业。结合行业特性和企业运行特征,在关键排污工段中制定适合行业和企业的治污措施,并为当地政府制定臭氧污染防治对策提供科学的技术支撑。

当前,由生态环境部发布的《重点行业挥发性有机物综合治理方案》就很好地体现了科学治污的理念。方案从推进源头替代、加强无组织排放控制、推动建设高效治污设施、强化精细化管控等方面入手,针对石化行业、煤化工行业、化工行业、工业涂装行业、印刷行业等多个重点行业,以及油品储运销、工业园区和产业集群等多个重点环节,提出具体治污措施要求,为降低VOCs排放、推动臭氧污染防治工作提供了科学指导。

中国环境报:臭氧污染为何要与PM2.5污染采用协同共治的策略?

柴发合:近地面臭氧是前体物VOCs和NOx发生光化学反应的产物,PM2.5是人为活动或天然过程排放的反应性气体在大气中反应生成的粒径小于2.5微米的颗粒。臭氧污染和PM2.5污染存在几方面的关联性:

首先,臭氧和PM2.5中的二次成分都是通过大气化学反应产生,前体物类似,都包含NOx和VOCs,臭氧与二次颗粒物生成呈现一定的正相关关系。其次,多种因素影响臭氧与PM2.5的关联性,臭氧是由光化学反应生成,光的通量直接决定了臭氧生成的能力。PM2.5的存在增加了气溶胶光学厚度,削弱了达到近地面的光量,减少了光解反应速率,削弱了臭氧生成。再次,高臭氧浓度导致大气氧化性增强,有利于二次颗粒物的生成,从而加剧PM2.5污染。

采用协同控制的策略是科学治污理念的具体体现。臭氧的前体物NOx和VOCs也是PM2.5的前体物。因此,协同控制对臭氧污染防治意义重大。近几年PM2.5治理取得了一定的进展。在治理臭氧污染时,应在治理PM2.5的基础上继续总结经验,采取协同控制的策略。

中国环境报:下一步,臭氧污染治理的重点在哪里?

柴发合:臭氧污染防治在欧美国家历经几十年历程,在我国也将是一个长期的治理过程。

近年来,我国PM2.5污染治理取得显著成效,PM2.5呈现出更突出的二次污染特征,而高浓度NOx和VOCs导致的大气强氧化性是重污染期间PM2.5二次组分暴发式增长的关键驱动力,与夏季臭氧污染成因类似。

下一步,将深入研究重点区域臭氧污染特征和传输规律,科学划定臭氧联防联控区域,定量解析前体物减排与臭氧生成的非线性关系,持续开展臭氧污染防控措施效果评估,逐步开展臭氧对人体健康和生态环境影响研究。以VOCs和NOx协同减排为抓手,建立标准、监测、执法闭环的VOCs治理体系,坚持源头替代、过程控制、末端减排的全过程管控技术路线。细化VOCs排放清单,摸清底数、动态更新、总量控制,强化涉VOCs重点源排放监测与监管,优化现有监测网络,建立国家光化学监测网,提高研判能力,全面推进PM2.5和臭氧的协同防治。

中国环境报:目前,一些地方臭氧污染治理成效不足的原因在于未充分认识科学治污的理念,治理举措缺乏科学性。您对地方进一步加强臭氧污染治理有哪些建议?

柴发合:相较于PM2.5,臭氧主要为二次污染物,它的防治主要在于前体物VOCs和NOx的管控。由于臭氧生成机理复杂,和前体物之间存在复杂的非线性响应关系,特别需要在科学研究的指导下,制定合理的减排规划,对VOCs和NOx进行协同控制。

除来自本地大气光化学反应过程外,区域传输对臭氧污染也有较大贡献。因此,通过简单地控制本地一次污染物的排放无法有效实现臭氧污染防治的目标,需要构建有力的区域/多地区联防联控机制,避免因不合理的减排可能导致的局地臭氧污染加重现象。

目前,各地应当以VOCs控制为主,从问题多、易上手、见效快、单位排放量臭氧生成潜势大等多角度考虑,全面加强石化、化工、工业涂装、包装印刷、加油站储油库等重点行业的监管力度。

臭氧污染防治将是一项长期和艰巨的任务,不可能一蹴而就。要保持臭氧污染防治持续作战的战略定力,持续深化四大结构调整,在移动源、工业源和社会生活源控制策略上力争取得新的突破。

中国环境报:环境污染尤其是臭氧污染防治不单单是生态环境部门的工作,也是整个社会的工作,需要全社会的参与。您觉得社会各个层面应该怎么做?

柴发合:的确,臭氧污染会影响到我们每一个人的健康,同时我们又可能是臭氧污染的贡献者。因此,不论是普通老百姓还是工业企业的经营者都应该努力做到减少臭氧污染,保护大气环境。

对于普通老百姓来说,我们的一些日常活动,如用电、开车、装修和户外烧烤等都会直接或间接排放大量臭氧前体物NOx和VOCs,从而导致臭氧污染。因此,我们要养成节约用电、尽量乘坐公共交通出行、用水性漆等环保产品进行装修、减少户外烧烤等好习惯。

对于企业经营者来说,首先应在思想上认识到企业在生态环境保护上的责任;同时,要发挥企业的主观能动性,严格执行相关排放标准,积极主动地采取适用技术减少臭氧前体物NOx和VOCs的排放,要在污染源头、生产过程和废气治理每个环节做到应控尽控。

对于各级政府来说,应基于科学认知,制定符合地方特点的臭氧污染防控方案。采取最有效的VOCs和NOx长期减排策略和短期应对措施,精准施策,强化监管,季节调控,靶向治理,抑制臭氧污染恶化趋势,降低臭氧污染水平,减少臭氧污染天数。

在臭氧污染防治的过程中应开展动态跟踪研究,开发高效适用控制技术,科学评价臭氧防治行动的成效,不断优化臭氧防控对策,为臭氧污染防治和PM2.5与臭氧协调控制提供坚实的科技支撑。


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