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2004年前后,开始大规模推广普及的湿法脱硫(35%左右)和快速增长的煤炭消费相互叠加,到2012年时电厂基本实现脱硫,供热锅炉也实行脱硫电价,由此呈现湿法脱硫能力的指数型增加(与霾天数的指数型增长对应)。尤其是2012年底之前的三项措施(在线监测、铅封烟气旁路、拆除GGH系统),在2013年初连续静稳天气下,雾霾大暴发。而2012年底前的一个半月采暖季,雾霾没有暴发,是因为这期间天气较好,没有静稳或逆温天气。
没有湿法脱硫,酸雨将会很严重;但大量增加的湿法脱硫能力,产生了大量不容易检测的更细小、传播更快、更广的类似气体的超细颗粒物。在遇到静稳或逆温天气时,湿法脱硫随时排出的带有各种盐的水汽,以及原来脱水隐藏在空中看不见的小于0.38微米甚至是0.07微米的超细颗粒物吸水膨胀,粘附其它细小颗粒物,能够迅速在各种脱硫设施密布的京津冀及周边地区形成大面积连片雾霾。
湿法脱硫能力大量增加的原因,是煤炭消费数量的大量增加。虽然说煤炭快速增长也是脱硫设备增长的原因,但济南煤炭峰值是2007年说明,煤炭消费高峰并非一定是雾霾的高峰,如果排出的是干烟气而不是湿水汽的话。而2013年全国煤耗达到峰值,京津冀也达到峰值,之后到2016年下降10.9%左右。这也是2013年之后雾霾严重程度下降的一个重要原因。
2013年雾霾大暴发,主要是相对于前面几年的雾霾天数或PM2.5浓度的平台期而言。霾的天数统计,也呈现指数增长,但雾和霾的天数加起来并没有呈现指数增长。而NASA的灯光数据无法区分是雾还是霾,所以提取出来的PM2.5数据与雾和霾之和的天数趋势相似,呈现一个平台期。
3、山东大学PM2.5相关科研监测数据说明2013年雾霾大暴发是突发事件
根据山东大学张庆竹教授在2015年济南市科协雾霾为主题论坛上的报告,济南市在2013年前几个年份测量的PM2.5如图。尽管同一个城市不同监测点的监测数据差异较大,但山大在固定监测点的数据显示,2013年1月的雾霾比前面几个年份的冬季要高得多,也显示是一种突变。
尤其是2006和2007年济南煤炭消费达到峰值时,并没有出现雾霾暴发,PM2.5浓度数值远比2013年低。其关键差异是那时烟囱排的多是干烟气,而不是后来的湿法脱硫后的湿烟气(水汽)。这也说明,2013年雾霾大暴发的唯一可能就是湿法脱硫造成的。
三、进一步确认湿法脱硫是雾霾暴发的主因
1、采用环保部监测数据验证湿法脱硫是导致集中供暖季开始时雾霾显著上升的主因
采用环保部1800多个站点300多个城市多种污染物按照小时监测数据,选取京津冀及周边部分通道城市2014、2015、2016年三个集中供暖季(11月15日开始)启动前后和黑龙江省主要城市2016年集中供暖季(10月20日开始)后前后三周的变化,来验证湿法脱硫对雾霾的程度变化是否显著。
由于采暖锅炉大都达到较高的排放标准,像电厂燃煤机组PM2.5去除率已经达到98.98%,国家规定采暖锅炉或其它行业也要达标排放或超低排放。所以,燃煤锅炉启动后多燃烧的煤炭,在经过达到国际水平的除尘设施后,相对其它所有排放源的排放的贡献,可以忽略不计。
计算的结果是,采暖期开始后的三周内,遇到静稳天气,雾霾的程度比前面三周,尤其是前面2-3周高不少,有的是成倍增加。另外,在采暖前一周的第一天,一般会启动50%左右的锅炉,到采暖开始日采暖锅炉逐渐全部启动。
在前后各三周内,其他因素不会发生步调一致的大变化,包括居民散煤采暖,况且城市中居民散煤取暖已经较少。但遇到静稳或逆温天气状况下,采暖日开始后PM2.5浓度迅速提高,说明少数几个超低排放的燃煤锅炉的启动,激发了某种雾霾产生机制——湿法脱硫排出的大量水汽中含有大量超细颗粒物。而其他常规因素,如散煤采暖等,不可能在短期内,在不同地区、不同时间引起同样类型的剧烈变化。
京津冀及周边地区部分城市2014、2015和2016年三个年份的对比也是相同结果。采暖期(11月15日)后,PM2.5浓度在静稳或逆温天气下,跃升到一个新的较高平台。
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