NOx深度減排:探索PM2.5和O3協(xié)同控制之路
來源: 發(fā)布日期:2021/10/26 點(diǎn)擊次數(shù):602
目前,我國大氣污染防治形勢(shì)嚴(yán)峻,亟需推進(jìn)以高度復(fù)合污染為特征的霾化學(xué)污染治理。建立和發(fā)展大氣霾化學(xué)理論,探索PM2.5與O3協(xié)同控制策略,尋求NOx深度減排路徑,對(duì)持續(xù)改善我國空氣質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)美麗中國目標(biāo)具有重要意義。
一、我國大氣污染防治挑戰(zhàn):科學(xué)問題與現(xiàn)實(shí)問題
目前,我國PM2.5平均濃度仍高于世界衛(wèi)生組織指導(dǎo)值,同時(shí)O3污染問題凸顯,大氣污染防治工作已進(jìn)入深水區(qū),面臨治理大氣復(fù)合污染新挑戰(zhàn)。
治理大氣復(fù)合污染亟需解決污染形成機(jī)制不明的科學(xué)問題和污染前體物減排難度大的現(xiàn)實(shí)問題。研究表明,隨著我國空氣質(zhì)量逐漸改善(PM2.5平均濃度降低),PM2.5濃度和O3濃度趨于正相關(guān),合理實(shí)施政策、精準(zhǔn)控制前體物排放,可實(shí)現(xiàn)污染物濃度協(xié)同下降。但目前大氣復(fù)合污染化學(xué)機(jī)制不完善、前體物貢獻(xiàn)不明確、前體物優(yōu)先控制存爭(zhēng)議,導(dǎo)致協(xié)同治理政策措施制定難度大。此外,復(fù)合污染前體物控制面臨著減排技術(shù)不成熟、減排效果不確定、減排措施不普及等問題,造成協(xié)同治理政策措施落實(shí)難度大。因此,我國治理大氣復(fù)合污染亟需尋求總體抓手和可行路徑。
二、以NOx深度減排為抓手:推動(dòng)PM2.5和O3協(xié)同控制
在大氣復(fù)合污染條件下,大氣氧化性增強(qiáng),氣態(tài)污染物向顆粒態(tài)污染物轉(zhuǎn)化呈爆發(fā)性增長(zhǎng),大氣環(huán)境容量下降,灰霾污染事件頻繁出現(xiàn)。NO2是大氣氧化性重要貢獻(xiàn)者之一,在復(fù)合污染致霾中扮演核心角色。
研究表明,大比例削減NOx可實(shí)現(xiàn)PM2.5和O3污染協(xié)同治理。近年來,隨著我國空氣質(zhì)量改善,PM2.5與NO2相關(guān)性越來越顯著高于PM2.5與SO2相關(guān)性。相關(guān)分析顯示,削減單位質(zhì)量NO2帶來的PM2.5減少量是削減SO2的3倍以上。因此,進(jìn)一步降低PM2.5濃度需推進(jìn)NOx排放控制。此外,外場(chǎng)觀測(cè)、煙霧箱和模式模擬結(jié)果顯示,大比例削減NOx直至O3生成的NOx控制區(qū)可有效控制O3濃度。
目前,我國工業(yè)源和移動(dòng)源NOx排放控制工作已取得一定進(jìn)展。下一步需以我國新氣候目標(biāo)為持續(xù)動(dòng)力,開展深度減排工作。以柴油車NOx減排為例,在實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”與更好空氣質(zhì)量的雙重目標(biāo)下,我國需分別制定短期、中期和長(zhǎng)期柴油車發(fā)展戰(zhàn)略與路線圖,實(shí)現(xiàn)減污降碳協(xié)同增效:
1. 短期內(nèi),需提高柴油機(jī)熱效率,發(fā)展CO2與大氣污染物協(xié)同減排技術(shù)。加強(qiáng)柴油機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)與后處理技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)CO2與污染物協(xié)同減排。
2. 中期內(nèi),需發(fā)展碳中性燃料合成技術(shù)、碳中性燃料-燃油摻燒技術(shù)。加快推進(jìn)生物柴油和醇類燃料生產(chǎn)和應(yīng)用,并推廣碳中性燃料摻燒技術(shù),替代、減少柴油使用。
3. 長(zhǎng)期內(nèi),需發(fā)展碳中性、零碳燃料直接燃燒技術(shù)和氫燃料電池技術(shù)。逐步發(fā)展基于綠氫與CO2捕集以及基于生物質(zhì)轉(zhuǎn)換的碳中性燃料,并加大力度研發(fā)應(yīng)用氫燃料電池。
三、大氣霾化學(xué)研究的展望
目前,我國正面臨以高度復(fù)合為特征的霾化學(xué)煙霧污染,需大力推進(jìn)霾化學(xué)污染機(jī)制、組分識(shí)別精準(zhǔn)溯源、大氣污染物協(xié)同控制三個(gè)方向的研究工作,建立綜合交叉的霾化學(xué)研究范式和引領(lǐng)學(xué)科的霾化學(xué)原創(chuàng)理論,助力大氣污染防治政策的制定和優(yōu)化。
未來五年,建議構(gòu)建精準(zhǔn)的顆粒物組分識(shí)別和溯源平臺(tái),揭示二次污染物形成的微觀化學(xué)機(jī)制,建立適用于霾化學(xué)污染特征的數(shù)值模擬理論與方法,以初步構(gòu)建大氣霾化學(xué)理論、初步提出費(fèi)用效益比最優(yōu)的PM2.5和O3協(xié)同控制策略。
未來十年,建議建立引領(lǐng)學(xué)科發(fā)展的霾化學(xué)理論,制定最優(yōu)化、精細(xì)化PM2.5和O3協(xié)同控制策略,并引導(dǎo)實(shí)施以健康效益為調(diào)控目標(biāo)的大氣污染防控和落實(shí)“污染物-碳”協(xié)同減排和資源化,實(shí)現(xiàn)我國空氣質(zhì)量持續(xù)有效改善,并將其輻射至“一帶一路”國家。