我国大气氮氧化物污染控制对策

收稿日期:2004-03-02

作者简介:高婕(1979-)女,江苏淮安人,博士研究生.

・大气污染防治・

我国大气氮氧化物污染控制对策

C ounte r m e a s ure of A t m os phe ric N itroge n O x ide P o llution in C hina

高　婕1　王　禹2　张　蓓3

(1.北京大学环境学院　北京　100871);(2.中国环境科学研究院　北京　100012);

(3.南京大学环境学院　南京　210093)

摘要　综述了氮氧化物对大气环境造成的污染问题以及中国的大气氮氧化物污染现状,介绍了日本、瑞士和美国所采取的氮氧化物控制对策,并结合中国的实际,提出了中国大气氮氧化物控制的建议。

关键词　氮氧化物　污染控制　中国

Abs tra c t T h is paper summ arized the p roblem s caused by NO x and situati on of nitrogen oxide po lluti on in Ch ina .T he

contro lling m easurem ents in Japan ,Sw itzerland and U SA fo r nitrogen oxide po lluti on w ere analyzed .T he paper also p re 2sented som e contro lling suggesti ons based on Ch ina’s p ractical situati on .

Ke y w o rds N itroge n O xide Po llution C ontro l C hina

伴随我国经济的持续高速发展,能源消耗逐年增加,大气中NO x 的排放量也迅速增长。NO x 排放引发的环境问题已给人体健康和生态环境构成巨大威胁,因此在全国范围内开展对大气NO x 的污染控制已迫在眉睫。

1　大气中氮氧化物的来源

NO x 以燃料燃烧过程中所产生的数量最多,约

占30%以上,其中70%来自于煤炭直接燃烧。固定源是NO x 排放的主要来源,其余主要来自机动车辆,此外,一些工业生产过程也有NO x 的排放〔1〕。在我国市场大气中,人为排放的氮氧化物大多数来自燃料的燃烧,如以原煤为燃料的火电厂、工业窑炉、民用锅炉等。据统计,2005年以后火电厂燃煤量将超过煤炭消费总量的一半,2020年将超过76%。

2　氮氧化物的危害

NO x 对环境和人体健康的主要危害包括:①NO x 对人体的致毒作用,其中危害最大的是NO 2;

②NO x 对植物的损害;③NO x 是形成酸雨酸雾的主要污染物;④NO x 与碳氢化合物可形成光化学烟雾;⑤NO x 参与臭氧层的破坏。因此,控制和治理大气中的NO x 非常重要〔3〕。

3　我国大气氮氧化物污染状况

监测表明,近年来,我国一些大城市的空气氮氧化物浓度超标,氮氧化物的环境容量已基本处于饱和状态,一些地方甚至产生光化学烟雾现象。氮氧化物也是造成酸雨污染的主要致酸物质,我国一些地方的酸雨污染性质已开始由单一的硫酸型向硝酸根离子不断增加的复合型转化。

近年来,流动源增加造成的氮氧化物污染问题日益突出,氮氧化物已成为少数大城市空气中的主要污染物。1997年中国汽车保有量已达1200万辆,其中北京市127万辆,广州市90万辆,上海市80万辆〔3〕。截至2003年,全国汽车保有辆已超过2000万辆,北京市机动车总量突破200万辆,广州

市140万辆,上海市达170万辆,中心城区大气中氮氧化合物的分担率达到74%。机动车所造成的

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1—我国大气氮氧化物污染控制对策　高　婕

大气污染随着汽车保有量的激增而日益严重。例如上海市黄浦区的NO x 浓度年平均值,由1997年的

01074m g m 3,上升至2001年01103m g m 3,呈明显

上升趋势。其原因是繁华的商业带来交通运输业迅速发展,区内机动车年拥有量,从1997年的23067辆增长到2001年37500辆。机动车在马路上川流不息,所释放出废气量日趋增多,造成NO 浓度不断攀升〔4〕。据1997年全国94个城市氮氧化物监测统计结果表明,有34个城市年均值超过国家标准,城市NO x 的超标主要是由于机动车排放造成的。80%以上NO x 来自占国土面积45%的华东、中南、

华北及东北地区。而占国士面积55%的西南和西北地区NO x 排放量不足全国排放总量的1 5。NO x 排放大省包括河北、江苏、辽宁、山东、广东、河南等〔5〕。

4　大气氮氧化物污染的控制对策分析

4.1　国外的大气氮氧化物控制对策

西方发达国家比我们早数十年面临大气氮氧化物污染问题。有计划、针对性的研究开展得更早,控制对策施行更早,其中有很多经验值得我们借鉴。

目前,氮氧化物和光化学烟雾问题已上升为日本大气污染的主要问题。针对NO x 不同的发生源,日本分别采取了相应的控制对策。

4.1.1　固定源对策 ①实施全日本统一的排放

标准。对于那些氮氧化物排放量较多,严重产生大气污染的设备,则作为限制对象进行追加排放标准的修正;NO x 排放限值也按陡斜线趋势逐年收紧。②实施总量控制。日本对于工厂、事业单位较为集中,仅按排放标准进行限制难以确保二氧化氮环境质量标准的地区,从1982年起开始对氮氧化物实施总量限制标准;③实施降低二氧化氮排放的技术措施。日本降低二氧化氮排放的技术措施主要有:改进燃烧方式和排烟脱硝。

4.1.2　流动源对策 ①进一步强化排放标准;

②改进车辆的行驶状态并对车种进行限制;③促进低公害车的普及。具体措施:促进技术开发、经济补偿、人力宣传〔6〕;④使用樟树及桅子等植物及新型路面材料——NO x er 来吸收汽车行驶时所排放出的氮氧化物。

在1994年8月,瑞士政府组织了一个工作小组制订降低NO x 排放的政策,并与1996年9月完成这项工作。这些措施包括:(1)现有的污水处理厂被用来将氨转化为N 2,此方法还可以降低磷排放和COD :(2)使用NO x 排放量小的燃烧器。采用燃油和燃气的加热系统用NO x 排放量小的燃烧器取代;(3)安装气体清除系统降低废物焚化炉的NO x

排放量;(4)采用新的W TO 规则,降低生产价格,改变瑞士农业结构;(5)建立一种等营养平衡复合生产的激励机制;(6)针对CO 2收费,提高汽油和其他化石燃料的价格。其中,低NO x 排放量的农业生产和使用排放量小的燃烧器经济效益最高〔7〕。

美国的相关排放法规于2002年开始生效,与1998年法规相比,NO x 限值又向前跨了一大步,要

求降至3.35g k W ・h ,2007年实施更低的NO x 排放限值,为0.27g k W ・h 。美国环保局(U S EPA )规定了各个州在2007年前必须实现的NO x 排放总量,并开展了一项NO x 排放量交易计划,各州必须通过以切实措施降低NO x 排放或向该体系中己达标的州购买排放权等手段实现NO x 排放的减少。根据EPA 的排放量计算,各州发电厂NO x 的排放量平均需要降低64%。提高能量使用率和使用清洁能源被认为是更简单且有效的降低发电过程排放NO x 量的方法,而且可以降低各个州实现NO x 排放量的成本。

4.2　我国的大气氮氧化物控制对策分析

国内现有的控制政策虽然针对NO x 已采取了很多措施,但是在有机结合各项污染物标准和控制手段方面,仍有可以改进之处。过去有很多观点认为污染治理和经济发展的过程是相互矛盾的,污染治理对经济增长起了抑止的作用,其实完全可以换一种思路,将两者紧密联系起来,以环境带动经济,真正实现环境与经济的协调发展。

目前中国的大气污染状况非常复杂,煤烟型污染和光化学烟雾污染都很严重。NO x 只是其中的一种,因此当制定任何标准或政策的时候,不能将NO x 与其他污染物质的治理割裂开来。而应该综合考虑各种因素的影响,提出一种综合的指标。

通过对国外一些NO x 污染控制对策的研究,结合目前中国的污染现状和发展趋势,提出以下控制对策。

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2—环境保护科学　第30卷　总第125期　2004年10月