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一个旅美清华工程师眼里的中国“雾霾真相”
侯峰,观察者网 / 2015-12-21

 

侯峰:一个旅美清华工程师眼里的中国“雾霾真相”

 

 

2015年12月10日,亚利桑那共和报头版头条刊发了《冬季访客:褐色雾霾再次入侵凤凰城》。文章开门见山:那不受欢迎的褐色云团随着冬季的到来如期而至,像幽 灵一样游荡在凤凰城的天空。文章解释说,冬季盘踞在凤凰城上空的褐色云团,即雾霾污染主要由被称为PM2.5的微小颗粒构成,污染源自汽车的 尾气和燃烧木头的油烟。之所以冬季雾霾严重,不仅是因为人们喜好冬天燃木取暖,而更重要的是一个叫逆温的气候现象起作用。逆温现象发生在冬季,地表温度很 低,紧贴地面较冷的空气层被较高层的温暖空气层覆盖,阻碍了大气混合。在无风的日子里,即使白天日照产生的气流也不足以冲破隔离,清除带走滞留在底层空气 中的污染物。文中还提到地方政府本周已经发布“无燃烧日”,鼓励大家少开车,尽量减少室外活动。

2015 年12月7日,北京首次启动重污染红色预警。中国北方大范围的严重雾霾再次引发人们对政府治霾不力的抱怨,一篇《一个环保工程师眼里的雾霾真相》应运而 生,被包括不少所谓“专业人士”在内的许多读者认为很“靠谱”。不管此文是否真的找到雾霾的罪魁祸首,人们就是喜欢这样的文章,它给出的说法简单明了,把 一个非常复杂的多因素雾霾成因演绎成单因素的人为失误,并以“内行身份”揭露了似乎被刻意掩藏的真相,让深受雾霾折磨的大众终于找到向政府发泄不满的口 实:雾霾就是人祸。由此看来什么汽车污染、扬尘污染都是政府转移视线、回避责任的托词,于是开车的、烧烤的、烧秸秆的、制造尘土的、抽烟的人们终于可以把 自己从道义责任中摘出来了。

18日清晨,北京再度拉响重污染红色预警,19日7时起,北京将采取机动车单双号行驶,中小学、幼儿园停课,企业停限产等措施(资料图)

《真 相》是这样论证的:“中国的火力发电占总发电量的80%左右,而火电几乎全部都是以煤为燃料。而钢铁、水泥、石油这些重污染行业,无一例外地都需要燃煤, 即便是我们汽车燃油的生产,也需要煤提供能源或原料,这些所有行业,也都需要消耗电力,而电力,80%左右来源于煤。” “电厂锅炉全部上了烟气脱硫,并且超过90%是湿法脱硫,湿法脱硫之后的烟气温度在30-50℃左右……这样的结果直接导致大量烟气低温、高湿度排放。低 温、高湿度的烟气难以扩散,雾霾也就越来越严重。这也可以解释为什么夏天雾霾比冬天少。夏天虽然一样是用电高峰,但温度较高,烟气湿度较低,扩散较快。” “根据国外经验,湿法脱硫岛通常需要加装烟气再热器,将烟气温度抬升到80度以上排放。采用80度以上高温烟气排放,这在不少发达国家是排放硬性标准。”

不少人看完此文如获得至宝,照此环保工程师的观点,中国至少80%以上的雾霾源自燃煤电厂烟气低温排放,只要提高排放温度,中国就会像发达国家一样一劳永逸地解决雾霾问题了。不少人借机谴责政府不敢面对自己的错误,雾霾不是天灾是人祸。

公平地讲,雾霾有天灾,也有人祸,比如普及轿车不符合中国人口稠密的国情,但是当百姓人均GDP达到某一水平后,不让谁买车,谁都不干;不让谁有一个冬暖夏凉舒适宽敞的安乐窝,谁也不干。且不说奢华铺张的现象,试想国人心目中所谓的“中产”生活,哪一样不是一大串伴着污染的生产过程换来的,所以要说人祸也主要是人类贪婪之祸。

如今每到雾霾季,政府就被架到火上炙烤,如果真如那个“环保工程师”说的那样,提高排放温度就能解决问题,政府会不作为吗?如果真那么简单,雾霾恐怕早就消失了。

美国凤凰城的他山之石

本文开篇即引入美国媒体是怎样理性面对雾霾问题的。认为发达国家没有雾霾是一种误解,发达国家不仅过去有过严重的雾霾,今天同样需要坚持不懈地同雾霾作斗争。笔者以所居住的美国凤凰城为参照,对比北京雾霾的主要成因:

1. 人口密度:在美国位居第13大都会区的大凤凰城地区人口450万,由于人口居住分散,占地面积与北京城区大致相当,而北京城区人口约2000万。

2. 能源结构:凤凰城的主要能源构成为电力、天然气和石油产品。电力大部分来自全美最大核电站Palo Verde Nuclear Generating Station,部分来自水电,唯一的火电是离凤凰城440千米外隔着崇山峻岭戈壁腹地的纳瓦霍发电厂(Navajo Generating Station),北京的电力则以域内和附近的燃煤火电为主,而北京及周边地区不少农村家庭仍然要靠燃煤,燃秸秆、树枝等取暖做饭。显然不管城乡,不管发 达国家还是发展中国家,每个人尽量减少能源消费是对减少雾霾、降低温室气体排放最直接有效的贡献。

3. 扩散条件:和美国大部分大城市一样,凤凰城及周边没有重工业,而北京及周边有许多污染严重的重工业。扩散条件美国比中国更是好得太多了,美国地广人稀,适 合居住的国土面积大,而中国高原沙漠占据了一大半国土,绝大部分人口密集分布在东部。凤凰城周边是无人居住的戈壁,为污染物的稀释扩散提供广阔的空间,北 京周边除了有许多工业,即使在农村,现在谁家没有几辆冒黑烟的农用车,富裕点的有多台家用车辆,北京周边的稀释扩散条件基本是零。

更关键的是地形,由于太行山等的阻隔作用,一旦逆温气候条件出现,整个华北沿着太行山东侧,京津冀鲁豫雾霾就会轻易连成一片。防治雾霾必须京津冀鲁豫协同,联防联治。

4. 扬尘控制:凤凰城虽然处在戈壁干旱地带,但美国其实没有严格意义上的沙漠,美国的沙漠实际上是中国的戈壁,除非夏季强风暴天气会引起输送性沙尘暴,平时街 上也接近一尘不染。这是因为凤凰城像美国所有其他城市一样,凡是有人类活动的地方实现地表全覆盖,通过覆盖碎石子和种草等手段杜绝地表土壤裸露,有效地抑 制扬尘对空气污染的叠加作用,而北京作为中国北方园林化、地面硬化最好的城市,仍然到处都可以看到裸露的土壤,一遇到雨天,很容易被人或车辆把泥土带到各 处,在不经意中碾磨成粉,飞扬在空中。

人 们出国后都注意到发达国家一尘不染,人们却很少知道这背后的代价。以沙漠气候的凤凰城为例,法律规定居民要负责自家房前屋后地段的规范整洁,要么覆盖植 被,要么覆盖碎石子,绝对不能有裸露的土壤。凤凰城干旱少雨,政府建议尽量不要种草。以一个普通独立居民房为例,仅购买覆盖前后院的石子就需要数千美元, 这只有人均GDP达到一定水平后,居民才有能力和意愿去做这件事情。市场经济社会,城市的干净程度和人均GDP息息相关,并且每个人都要付出成本。在人们 收入水平达到愿意为“干净”花更多的钱之前,扬尘对雾霾的贡献很难降下来,把所有责任都推给政府于事无补。城市居民要有投入金钱和人力覆盖裸露土地,减少 尘土飞扬的意识。

5. 汽车排放:北京唯一可以和发达国家看齐的就是汽车尾气排放的控制,然而即使排放标准再高,汽车燃油污染在任何一个国家都是雾霾的重要来源之一,至今无法避 免,除非不许开车。这是人类追求效率所必须付出的代价。北京的问题是汽车保有量已经严重超过城市的承载量,而且还在与日俱增,在新能源汽车取代燃油汽车之前,汽车尾气作为元凶之一,还会继续“凶”下去。百姓能做的是,尽量买电动车或混合动力车,少买燃油汽车,要买也尽量买小排量的汽车,而且没事尽量不开车。

凤 凰城的雾霾绝大部分来自汽车尾气。然而,美国这么好的能源结构、扬尘控制和扩散条件都无法避免雾霾,北京的基础条件需要在美国大城市的雾霾成因基础上,再 加上人口、车辆密度高出数倍,加上工业污染和扬尘的叠加效应,以及污染物没有周边扩散的空间,要北京达到美国一样的雾霾控制程度绝非靠提高火电厂排放烟气 温度那么单纯。

事 实上以现有的约束条件,特别是许多人不愿牺牲个人利益的情况下,要想让北京的雾霾控制接近发达国家大城市的水平是不可能的任务。即使火电排放随着技术进步 有所降低,而汽车保有量却与日俱增的话,期待短期内雾霾污染有显著改善是不现实的。即使那位环境工程师提出的方法有效,对多因素造成的北京雾霾的总体治理 效果也只是杯水车薪。

现 实就是这么残酷,怪谁也不顶用,其实要怪只能怪工业化,自给自足的农业社会基本没有这些污染(须注意,只是没有特定类型的污染,农业社会发展超过自然承载 力水平,是人类社会不断重复的故事),但谁也不愿回到30年前的穷日子。总之,在能源革命到来之前,在电动汽车取代化石燃料动力汽车之前,在大家不愿约束 自己无边的欲望之前,短期内要想中国的雾霾污染根本改观是不可能的。

中国雾霾“突变”了吗?

一 些人认为中国的雾霾在2012年发生突变,而能源消耗并没有突变,因此推断雾霾是与2012年燃煤电站在脱硫脱硝环保指标大限到来前,仓促上马脱硫脱硝设 备,工艺和设备缺陷有关。排放的污染物浓度和总量达标了,但就是扩散不出去进而形成雾霾,量变到质变。这种“突变说”符合很多人的感觉,却缺乏数据和事实 的支撑。事实是2011年前后,美国驻华使馆率先公布北京PM2.5数据,开始引起中国人对雾霾污染的极大关注和担忧,面对雾蒙蒙的天,人们心理上发生质 的变化。

2010 年11月,美国驻华使馆监测仪的空气质量指数超过了500是一起标志性事件。美国使馆每隔一小时更新它在Twitter和大使馆网站的北京PM2.5监测 数据。通过网络和其它传媒大肆渲染美国驻华大使馆的空气污染指数,开始引起中国政府和人民的高度重视,许多人第一次从理论上认识到雾霾对健康的危害迫在眉 睫。

经 过一年的争论,2012年1月,北京空气质量监测进入了“PM2.5时代”。北京市环保局开始公布综合观测实验室的PM2.5研究性监测数据,供市民参 考。这也就形成雾霾在2012年的所谓“突变”现象。2012年2月29日,国务院要求各地向社会公布PM2.5的数值。3月2日,国家新修订的《环境空 气质量标准》发布,新标准增设PM2.5平均浓度限值。

美国对PM2.5有成熟的检测手段和预防措施,是因为美国曾长期深受其害,美国洛杉矶的雾霾治理也经历了将近半个世纪的时间,久病成医。但即使如此,美国也要到1997年才提出PM2.5的标准。到2010年底,美国和欧盟一些国家将PM2.5纳入国标并进行强制性限制。

凤凰城治理雾霾,“牺牲”了谁

事 实上,不管是中国还是美国的燃煤电厂都不可避免地是污染排放大户,这是由煤炭化学性质所决定的,这就是为什么凡是有条件的国家都尽量避免燃煤作为主要能 源,而发达国家雾霾污染水平低与它们大量采用核能、水电有关。笔者工作单位与前面提到的纳瓦霍燃煤发电厂有着重要联系,自从美国政府把纳瓦霍电厂选做为应 对气候变暖计划关闭的火力发电之一,笔者始终关心该电厂的命运。

纳瓦霍发电厂(Navajo Generating Station)

2012 年10月24日,新美国媒体(New America Media)邀请亚利桑那西班牙、印第安、中文等十个少数族裔媒体,到亚利桑那印第安人聚居区进行了为期两天的探访,其中纳瓦霍煤电厂的兴废引出了纳瓦霍 印第安人保护区环境和经济发展矛盾的话题,再次把纳瓦霍这个多灾多难、贫困的印第安部落同全人类共同面临的环境与发展、多数人的利益与弱势群体的保护等等 难题连在一起。

记者采访了一位退休病弱的老人,他对于火电站的去留很矛盾,一方面火电污染了保护区的环境,影响到他们的健康;另一方面,他又担心一旦电厂,煤矿关门,本来孩子们的就业渠道就很窄,就业问题必然雪上加霜。

在 美国社会中,地处偏远、缺水少电、缺医少药、语言流失、网络不畅,甚至姓名都已被同化的印第安人,其保留地经济发展停滞、社会问题严重早已不是新闻。美国 司法部2012年统计表明,印第安人保留地犯罪问题严重,约210万印第安人处于赤贫状态。美国小企业协会2007年一项调查表明,只有1%的印第安人拥 有自己的企业。在所有社会指标中,印第安人几乎都在最底层,如青少年自杀比例为18.5%。印第安人高中辍学比例为54%,也是全国最高,但人均收入最 低,各保护区的失业比例高达50%至90%。

纳 瓦霍是全美国最大也是最贫困的印第安人保护区,根据美国人口统计局2011年统计,美国登记在册的纯血统印第安人约293万,有着两种血统以上的印第安人 约229万,合计522万人,约占美国总人口的1.7%,其中纳瓦霍人为33万。纳瓦霍部落保留地面积约7万平方公里,横跨犹他、亚利桑那、新墨西哥三 州,保留地内60%的社区不通水电。区内的经济支柱产业是煤矿、火力发电和铀矿,由于都是污染行业,前景均不乐观。特别是美国政府承诺的控制温室气体排放 的重大举措之一就是关掉纳瓦霍煤电厂,更为纳瓦霍的经济蒙上一层阴影。煤电厂目前有500多雇员,其中85%都是纳瓦霍人。当地煤矿则为这个煤电厂供应燃 料。煤电厂和煤矿一共为当地创造了近千个就业岗位,关闭煤电势必对纳瓦霍经济造成灾难性打击。类似的事情发生在中国打击面则会更大,中国经济增速放缓,煤 炭需求减少,煤炭大省山西的经济首先受到严重冲击。

中 国的环保及雾霾问题经常被外界利用、恶意炒作成为政治议题,其实考察美国环保,背后倒是真有实实在在的人权问题,纳瓦霍电厂只是一个缩影。美国的自然生 态、人文生态和政治生态被世界上不少人羡慕,但在其背后不可回避的却是血淋淋的民族生存、抗争和无奈的历史。美国殖民者能夺下得天独厚的自然环境是牺牲美 洲原始主人——印第安人生存权利的结果,这是众所周知的,但很难想象,在后工业时代解决环境问题是,居然还在牺牲印第安人的权益。

这 里不得不提以自由民主人权标榜自己的美国政府对原住民具有战略意义的民族政策,现今印第安人这个美洲大陆曾经的主人,不仅沦为人口少数,而且成为政治上失 声的人群。印第安人曾经是人类历史上最大族群之一,现在却很难听见他们的声音,这不只是因为在殖民者入侵和统治过程中,人口锐减到几十万,更是因为残存人 口被美国政府分割、驱赶分散在全美国310个荒凉贫瘠的保护区内,变成彼此互不隶属,互不相干的550多个部落,而且被认定为不同种族。纳瓦霍印第安人的 官方称谓是纳瓦霍族(Navajo Nation)而不是印第安族,一个二三十万人口、全美最大的印第安族部落在美国这个多元社会里的影响是微不足道的。即使一个部落能发出同一种声音,对于 以白人为主体的“民主社会”,既无足够的选票,也无经济实力去游说国会议员,除了等待主流社会良心发现和同情,会有政治家真的肯卖力改善印第安人的生存环 境吗?

关 闭纳瓦霍煤电厂的替代方案是增添新的环保措施,按照股东之一兼运营方的SRP测算,如果纳瓦霍发电厂排放达到美国环境署的haze即雾霾气体排放标准,就 需要在2018年前投入11亿美元进行彻底改造,而30多年前建设这个厂的投入仅6.5亿美元。其实这个电厂也间接关系到亚利桑那州大部分居民的用水问 题,如果关掉这个厂,不仅影响到印第安部落的经济,而且与之相关的亚利桑那调水工程的用电就需要市场采购,亚利桑那州多数居民用水的价格就将成倍增长。

中国已经是温室气体的最大排放国,但是中国人口是美国人口的4倍多,人均排放只有美国的1/4,美国人冬天暖气烧到家里可以穿短袖;夏天空调开 到冷得要穿羊毛衫,几乎人人开辆高耗油汽车上下班,而中国大约有一半的人口夏无空调冬无取暖设备,如果中国中南部广大农村和城市贫困家庭冬天家里温度能烧 到摄氏18度,中国的能源需求还需要巨大的成长空间,增加替代能源减少煤炭的使用量,说起来容易做起来难。在寒冷中瑟瑟发抖的人最关心的是有一盆火,不管 是煤火还是柴火,而绝不是雾霾。

发 达国家和中国富裕起来的人们如果真心关注人类的未来,首先就应该控制自己的欲望,把文明的成果分享给还处在食不果腹、衣不遮体的穷人,只有有能力挥霍的人 们都身体力行,节能减排,才是现有条件下最好的降低污染的手段。八十年代清华大学的学生喊出“从我做起从现在做起”,那个年代的年轻人像当时的中国一样阳 光向上,而“从我做起从现在做起”对于减轻雾霾才是最为切实可行的减排手段,拥有巨大现实意义。

 

 

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