“如今，大氣霧霾現(xiàn)象在我國日益嚴重，尤其是在華北地區(qū)，今年一些月份的的霧霾天數(shù)已創(chuàng)50余年來同期最高。可以說，霧霾狀況已到了極其危險的境地。而在造成霧霾的原因中，煤炭的不合理利用難辭其咎。”前不久，中國石油大學(xué)博士生導(dǎo)師馮連勇帶領(lǐng)他的研究團隊在輾轉(zhuǎn)調(diào)查了山西和內(nèi)蒙古等地的煤炭城市后，發(fā)出了如此呼聲。
馮連勇和他的團隊以我國煤炭資源分布最集中、開采量最大的山西大同為樣本，正在探尋中國煤炭城市走出霧霾困境的路徑。
煤都大同的霧霾危機
大同，是我國一座歷史文化名城。不過，大同更為鮮明的標簽，則是歷史悠久的采煤城市。煤業(yè)開采撐起了這座城市的經(jīng)濟命脈，它如今已發(fā)展成為國家重化工能源基地，享有“中國煤都”的美譽。
圖為安徽一家新建的煤焦化企業(yè)，揚起的煤塵和煉焦廢氣排放都會造成大氣污染。（CFP 供圖）
大同地處山西、內(nèi)蒙古兩地交界，位于我國北方煤炭資源分布區(qū)的正中心，煤炭儲量豐富、煤質(zhì)優(yōu)良、埋藏較淺。每年，煤炭業(yè)給大同市的GDP貢獻達百億元，大同的煤價甚至直接影響到全國煤價。可是，隨著近年來的大量開采，大同的煤炭已呈現(xiàn)枯竭之勢。雖然大同的煤礦探明儲量依舊很大，可是最優(yōu)質(zhì)的侏羅紀煤已幾乎開采殆盡。煤炭經(jīng)濟的輝煌時代逐漸過去，隨之而來日漸凸顯的便是大同的大氣污染以及霧霾問題。
馮連勇教授認為，大同煤礦業(yè)所帶來的大氣污染，已經(jīng)給當?shù)匕l(fā)展造成了壓力，并且直接在人們的健康問題上體現(xiàn)了出來。據(jù)大同市安監(jiān)局2011年公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，當?shù)刈?990年來患塵肺病的人數(shù)累計已達23000多人。如果說礦難可怕，那么大氣污染、霧霾加劇所帶來的隱性傷害則要更加可怕。
寺河煤礦對礦井瓦斯進行綜合治理，用于礦井生產(chǎn)生活的各個方面，實現(xiàn)了千萬噸礦井不燒一噸煤的清潔發(fā)展目標。圖為瓦斯用于企業(yè)餐廚。（李亞飛 攝）
目前，大同的空氣質(zhì)量讓人難以樂觀。其實，大同只是我國眾多大大小小“煤都”的一個縮影，在我國其他煤炭產(chǎn)地，類似的遭遇也已經(jīng)或正在到來。
這樣的危機引發(fā)人們思考：霧霾的根源真的在于煤炭開采嗎？兩者又是如何聯(lián)系到一起的？
黑金與霧霾相伴相生
“煤都大同霧霾嚴重、環(huán)境惡化，不能不和煤炭聯(lián)系在一起。”馮連勇教授這樣認為。
大唐克旗煤制天然氣示范項目。（陳丹江 供圖）
據(jù)記者了解，我國對霧霾成因較早的研究始于20世紀90年代。1993年，廣東省氣象臺專家鄺建新分析了我國1960～1993年的霧霾觀測數(shù)據(jù)，總結(jié)了霧霾的兩大成因：一是人類活動大量排放污染氣體；二是自然界中排放的各種污染源。其中，人類的活動占主導(dǎo)地位，并可以再次細分為3個原因：一是煤炭和石油等主要燃料在金屬冶煉、化工生產(chǎn)、水泥生產(chǎn)、造紙等過程中，不斷排放的碳、硫、氮氧化物；二是機動車尾氣中含有的碳、氮氧化物；三是建筑工地、交通運輸產(chǎn)生的粉塵揚灰等物質(zhì)。顯然，煤炭對霧霾的產(chǎn)生作出了不少“貢獻”。
2012年，華北電力大學(xué)核熱工安全與標準化研究所周濤、汝小龍從跟蹤北京市一天中典型時間段以及一年中典型季節(jié)的顆粒物（PM）濃度入手，深入探究北京市霧霾成因與各類活動的關(guān)系，得出霧霾形成的三大污染源：一是火電、鋼鐵、水泥行業(yè)為主的煤炭消費；二是使用非清潔油品的機動車輛；三是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)造成的揚塵。兩位學(xué)者在《北京市霧霾天氣成因及治理措施研究》一文中闡述道，PM約60%來源于燃煤、機動車燃油、工業(yè)使用燃料等燃燒過程，23%來源于揚塵，17%來源于溶劑使用及其他原因。
據(jù)馮連勇教授進一步介紹，煤炭造成霧霾有5種方式。
一是礦山廢氣污染。據(jù)《2011年中國統(tǒng)計年鑒》中主要廢氣排放量數(shù)據(jù)顯示，我國每年礦山開采排放的廢氣高達5414萬立方米，僅煤礦行業(yè)排放的廢氣量每年就達3954萬立方米以上。大同為煤炭大市，礦山廢氣污染尤其嚴重。
大唐克旗煤制天然氣示范項目。（陳丹江 供圖）
二是運輸中產(chǎn)生的粉塵。煤炭在轉(zhuǎn)運系統(tǒng)內(nèi)被運輸?shù)倪^程，會揚起數(shù)量相當驚人的煤塵。除此之外，煤炭在長途運輸過程中產(chǎn)生的粉塵量同樣很多。《大同市2012年統(tǒng)計年鑒報告》指出，大同每年的總貨物運輸周轉(zhuǎn)量為920531萬噸·千米，而煤炭占據(jù)其中的70%，約644371.1萬噸·千米。如此大的周轉(zhuǎn)量導(dǎo)致的長途運輸過程中的揚塵，對于大同霧霾的形成也起到了重要作用。
三是矸石山。據(jù)《山西省統(tǒng)配煤礦堆存矸石山暫行管理辦法》數(shù)據(jù)，目前大同配煤礦堆存矸石山107座，占地309公頃，其中有不少卻疏于管理。這對大氣造成了污染，加劇了霧霾現(xiàn)象。
四是煉焦廢氣。煉焦時會產(chǎn)生大量煤氣排放，對環(huán)境造成嚴重污染。中國煉焦行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示，每生產(chǎn)1噸焦炭可產(chǎn)生400立方米煤氣。按大同市年產(chǎn)500萬噸焦炭計算，當?shù)匾荒戤a(chǎn)生的煤氣有20億立方米，除了部分被回收，其中的相當一部分被白白排放。煉焦廢氣排放，既污染環(huán)境又造成了資源浪費。
五是發(fā)電廠棄置粉煤灰。大同市政府發(fā)布的《大同市電廠粉煤灰污染防治工作實施方案》顯示，當?shù)卣谶\營的5家電廠年耗煤量共計1211萬噸，平均灰分含量31.82%，年產(chǎn)粉煤灰400萬噸，年利用粉煤灰76萬噸，現(xiàn)粉煤灰儲備庫庫存量約1560萬噸。由于未綜合利用的粉煤灰數(shù)量較多，再加上庫容已滿，當?shù)芈短於逊诺姆勖夯颐磕暧?00多萬噸。而目前，大同水泥行業(yè)年綜合利用粉煤灰僅40萬噸左右。粉煤灰本身體積小、重量輕，露天堆放極易造成揚塵污染。
綜上所述，我國對霧霾的研究經(jīng)歷了逐漸深入并細化的過程。霧霾的人為來源可以總結(jié)為三個大的方向：鋼鐵、煤炭、化工等生產(chǎn)領(lǐng)域一次能源消費的污染物排放；機動車的污染物排放；建筑施工粉塵。從霧霾的成分看，PM2.5是空氣質(zhì)量惡化的重要因子，但還有氮氧化物、二氧化硫等大氣污染物在起作用。據(jù)環(huán)保部統(tǒng)計，國內(nèi)有一半的PM不是來自污染源的直接排放，而是經(jīng)過十分復(fù)雜的物理和化學(xué)過程而形成。
隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，我國以煤炭為主的能源消費大幅攀升。在煤炭城市大同，這種能源消費導(dǎo)向體現(xiàn)得尤為突出，煤炭生產(chǎn)量、需求量的升高使得氮氧化物和揮發(fā)性有機物排放量顯著增長，PM2.5污染加劇。
盼清潔利用驅(qū)散霧霾
隨著國家關(guān)于建設(shè)生態(tài)文明和美麗中國理念的提出，如何治理霧霾成為國人高度關(guān)注的話題。馮連勇教授和他的研究團隊，為治理煤都污染開出了三劑“藥方”。
一是發(fā)展煤化工業(yè)，提高煤炭的就地轉(zhuǎn)化率。煤化工是利用科學(xué)技術(shù)把煤加工生產(chǎn)成化工產(chǎn)品的一個大產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)品包括化肥、甲醇、乙烯、丙烯、天然氣等，市場潛力巨大，產(chǎn)品附加值高，1噸化工產(chǎn)品價格是1噸煤炭價格的幾倍到幾十倍。我國對發(fā)展現(xiàn)代煤化工持積極鼓勵的態(tài)度，因此，包括大同在內(nèi)的煤炭富集地，可以重點發(fā)展甲醇及衍生物、乙炔化工、化肥、煤焦油深加工、煤制油以及煤層氣和焦爐煤氣聯(lián)產(chǎn)利用等項目。通過提高煤炭的就地轉(zhuǎn)化率，做到自產(chǎn)自銷，不僅可以提升大同煤炭產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益，更可以避免長途運輸、復(fù)雜的轉(zhuǎn)運過程帶來的二次污染，對于治理霧霾現(xiàn)象具有深遠意義。
二是推行清潔生產(chǎn)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。做好煤炭開發(fā)利用過程中產(chǎn)生的煤矸石、粉煤灰、礦井廢水和廢氣以及脫硫廢渣等廢棄資源的無害化處理和資源化利用工作，是實現(xiàn)資源循環(huán)利用和多次利用的重要措施。清潔生產(chǎn)的路徑包括：鼓勵企業(yè)利用煤矸石、粉煤灰生產(chǎn)水泥及建材，利用煤矸石發(fā)電，回用礦井廢水用于選煤和工業(yè)用水，抽取煤層氣發(fā)電或為居民提供燃氣能源等。通過推行清潔循環(huán)生產(chǎn)，可以有效避免生產(chǎn)過程中的廢棄物對大氣造成危害。
清潔生產(chǎn)的措施，還包括改進燃煤電廠。近年來，我國在燃煤電廠的污染控制方面已經(jīng)取得了很大的成就，尤其是“十一五”期間。通過推廣新型減排技術(shù)，新一代燃煤電廠能夠做到“低排發(fā)電”，對減少PM2.5起到巨大作用。在煙塵控制方面，新建電除塵裝置的效率一般高于99.5%，加上濕法脫硫裝置，對PM2.5的平均綜合除去率可達到97%以上。
三是用新裝備生產(chǎn)焦化產(chǎn)品。只焦不化，這是過去人們描述山西焦化行業(yè)時常說的一句話，即指將煉焦時產(chǎn)生的大量煤氣排放掉，既污染環(huán)境又浪費資源。通過改造舊焦爐，更新煉焦生產(chǎn)裝備，實現(xiàn)收回焦爐剩余煤氣，利用余熱發(fā)電并開發(fā)醇醚燃料等，不失為一條好的出路。事實上，大同乃至山西近年來通過關(guān)停高污染的小焦爐、利用焦爐氣的實踐，已經(jīng)取得了積極成效。
馮連勇和他的研究團隊認為，大同的霧霾危機看似特殊，實則是我國煤炭城市共同面臨的難題。黑金孕育霧霾，但這并不可怕，只要有效進行綜合治理，對每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)加強控制，“煤都”必會迎來澄澈晴朗的藍天。
