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“污染是病，得治?！边@是倫敦大學(xué)學(xué)院博士米志付常掛在嘴邊的一句話。多年來，他致力于氣候變化和環(huán)境污染研究，梳理碳排放和大氣污染物清單，評估大氣污染物的經(jīng)濟(jì)和健康影響，探索最優(yōu)的節(jié)能減排道路。

最近，他心情不錯(cuò)，因?yàn)橐豁?xiàng)他作為通訊作者、持續(xù)進(jìn)行了三年的研究成果，近日以《超低排放標(biāo)準(zhǔn)出臺后，中國發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)大幅減排》為題發(fā)表在《自然—能源》上。

通過建立創(chuàng)新的模型，中英科學(xué)家以準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)表明，2014年至2017年，我國火電二氧化硫、氮氧化物和煙塵排放量下降超過60%。這意味著，在國家政策的引導(dǎo)以及諸多科研人員的共同努力下，我國針對火電燃煤機(jī)組的“超低排放改造”目標(biāo)業(yè)已提前實(shí)現(xiàn)。

野心勃勃的政策

英國倫敦，這是米志付求學(xué)的地方。

與北京時(shí)時(shí)來襲的霧霾不同，在英國，只要是晴天，藍(lán)天白云幾乎是標(biāo)配?？烧l能想到，眼前這座清潔的城市，也一度飽受嚴(yán)重的大氣污染。

歷史上，英國的藍(lán)天也曾因煤炭燃燒產(chǎn)生的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、粉塵等氣體與污染物被厚厚的云層蓋住，引發(fā)了連續(xù)數(shù)日的大霧天氣，造成數(shù)千人死傷。

“火力發(fā)電廠是大氣污染主要來源之一。多年來，英國大力發(fā)展可再生能源，盡可能降低火力發(fā)電的比例，計(jì)劃到2025年關(guān)閉所有火力發(fā)電廠?！泵字靖陡嬖V《中國科學(xué)報(bào)》。

與此同時(shí)，我國也將目光投向了大氣污染氣體治理?；痣姀S執(zhí)行的排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，從屢次修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》到重點(diǎn)地區(qū)特別排放限值，再到對標(biāo)燃?xì)獍l(fā)電的“超低排放”，電廠改造的步伐越來越快。

2014年，中國正式出臺了超低排放（ULE）標(biāo)準(zhǔn)政策，旨在對燃煤發(fā)電機(jī)組進(jìn)行改造，將二氧化硫、氮氧化物和其他顆粒物的排放分別限制在35、50和10毫克/立方米。

然而，這一目標(biāo)領(lǐng)先世界，遠(yuǎn)超各國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，近乎燃?xì)廨啓C(jī)組標(biāo)準(zhǔn)?！爸袊@一政策是‘雄心勃勃’的。”論文中如此形容。

“我國的超低排放標(biāo)準(zhǔn)比發(fā)達(dá)國家還要嚴(yán)格。美國對二氧化硫、氮氧化物和其他顆粒物排放的限額分別為136、95和12毫克/立方米；歐洲的排放限額分別為150、150和10毫克/立方米?！?米志付向記者熟練地報(bào)出一組數(shù)據(jù)。

不過，想要準(zhǔn)確判斷目標(biāo)的實(shí)施情況，在論文第一作者、北京化工大學(xué)教授湯鈴看來，火電大氣污染物排放清單是其中關(guān)鍵的一步。

“傳統(tǒng)排放清單制作方法直接使用文獻(xiàn)資料中的排放因子，其數(shù)值大小依賴于大量參數(shù)假設(shè)。”她告訴《中國科學(xué)報(bào)》，現(xiàn)有排放因子的計(jì)算，大多基于有限機(jī)組的調(diào)研數(shù)據(jù)，導(dǎo)致同樣的因子應(yīng)用于全國，無法反映全國機(jī)組間排放的差異性和隨時(shí)間變化的特性，帶來較大的不確定性。此外，因子是固定值，不隨時(shí)間而改變，不能客觀反映機(jī)組的動態(tài)變化。

想要解決這一問題，迫切需要一個(gè)全新的排放清單模型。

火電污染氣體大幅降低

此項(xiàng)研究耗時(shí)三年，由中英雙方合作完成。其中，中方團(tuán)隊(duì)進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集、處理與分析，隨后和英方共同開展模型創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)分析與論文撰寫。

湯鈴介紹，中英聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在2014至2017年間，首次構(gòu)建起一個(gè)覆蓋中國96%至98%火電容量的煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)（簡稱CEMS），涵蓋全國各火電機(jī)組排口的二氧化硫、氮氧化物和煙塵的各小時(shí)排放濃度、流量、溫度和含氧量等。

根據(jù)2014—2017年全國機(jī)組的實(shí)時(shí)最新數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)人員創(chuàng)新排放因子計(jì)算方法，將傳統(tǒng)的計(jì)算方法改進(jìn)為“排放濃度×理論氣體排放量”，有效克服了傳統(tǒng)方法參數(shù)假設(shè)較多、不確定性較高的缺點(diǎn)，提高了估計(jì)的時(shí)空上的精度。

研究結(jié)果表明，2017年所有類型火電機(jī)組的二氧化硫、氮氧化物和其他顆粒物排放量較2014年均大幅下降，降幅分別為65%、60%和72%，領(lǐng)先世界，遠(yuǎn)低于世界平均水平。這意味著超低排放改造目標(biāo)已超額完成，中國火電二氧化硫、氮氧化物和煙塵排放量整體下降超60%。

研究還發(fā)現(xiàn)，受益于執(zhí)行嚴(yán)格的排放監(jiān)控體系和有效的經(jīng)濟(jì)激勵機(jī)制、實(shí)施核心超低排放技術(shù)的推廣與升級，截至2017年底，中國已成功對5.9億千瓦現(xiàn)有煤電機(jī)組進(jìn)行了超低排放改造，提前超額完成政策目標(biāo)。

其中，東部地區(qū)與大型機(jī)組的政策針對性最強(qiáng)、裝機(jī)占比最大，減排效率最為顯著；西部地區(qū)與小型機(jī)組的政策針對性較為寬泛、技術(shù)改進(jìn)空間較大，仍具有巨大減排潛能。

可推廣的排放清單模型

“研究結(jié)果對中國以及其他想要減少火電行業(yè)污染物排放的國家來說，是一個(gè)令人振奮的消息。”米志付表示，煤炭是中國使用最廣泛的燃料，在短時(shí)間內(nèi)削減火電廠數(shù)量十分具有挑戰(zhàn)性。但這些顯著的減排結(jié)果表明，控制發(fā)電廠排放、維持超低標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上是可行的，這是減少空氣污染的重要一步。

同樣為這項(xiàng)成果感到驕傲的還有美國麻省理工學(xué)院Valerie Karplus教授。

“研究人員基于CEMS數(shù)據(jù)，精確量化了中國超低排放改造的實(shí)施情況與減排效果，展現(xiàn)出機(jī)組排放因子的動態(tài)時(shí)間變化。相比于傳統(tǒng)方法，該研究基于CEMS的高頻實(shí)測數(shù)據(jù)，而不依賴于眾多參數(shù)假設(shè)得出平均排放因子，為及時(shí)準(zhǔn)確評估超低政策的實(shí)際效果及分析超低排放的實(shí)現(xiàn)途徑，提供了全新的視角?！彼凇蹲匀弧茉础返脑u論中如是說。

據(jù)了解，本研究中的排放清單模型，適用于所有火電站的大氣污染物核算，同樣適用于一些重點(diǎn)工業(yè)源排放清單。采用這套方法，論文共同通訊作者、生態(tài)環(huán)境部環(huán)境工程評估中心高級工程師伯鑫還完成了中國高分辨率鋼鐵行業(yè)排放清單、滄州市工業(yè)源排放清單等研究工作，為污染源精準(zhǔn)治理、打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)提供了精細(xì)化的數(shù)據(jù)支撐。