控制氮氧化物 改善环境质量
郝吉明，1946年生，山东省梁山人。清华大学教授，中国工程院院士。著名大气污染控制专家，在酸雨控制方面取得的成果为确定我国酸雨防治对策起到主导作用；建立了城市机动车污染控制规划方法，推动我国机动车污染控制的进程；深入开展大气复合污染特征、成因及控制策略研究，发展了特大城市空气质量改善的理论与技术方法。
环境保护部副部长张力军在近日举行的第十一届全国人大三次会议专题记者会上表示，对于“十二五”污染减排，我们要在污染减排指标领域上，进一步延伸和扩展，适当增加主要污染物总量控制的指标种类。据分析，氮氧化物将成为“十二五”的主要大气污染物排放约束性控制指标。那么，为什么要控制氮氧化物？如何控制氮氧化物？我们请一直关注大气污染的专家郝吉明进行解读。
焦点关注:氮氧化物减排的紧迫性，对保护环境、改善民生的意义
大气NO2总负荷仍呈快速增长的趋势，减排氮氧化物就是保护环境、改善民生的重大举措
记者:氮氧化物对大气环境的具体影响到底有哪些？减排氮氧化物的紧迫性主要体现在哪里？对于保护环境、改善民生的意义是什么？
郝吉明:大量氮氧化物排放导致主要城市地区近地面大气氮氧化物浓度水平较高，成为我国大气污染的主要问题之一。根据监测数据，1990～1999年间，许多城市的氮氧化物浓度较高，日平均浓度高于国家二级标准(0.10mg/m3)。自2001年起，氮氧化物不再是国家环境空气质量标准包含的污染物，仅以NO2为环境空气质量监测指标，并且把标准放宽。虽然自2001年以来，在全国监测的城市中NO2浓度年均值均达到二级标准，但实际上，2001 年以后实施的标准已与之前有了较大不同，NO2的二级标准已由原来的0.04mg/m3放宽至0.08mg/m3。同时，由于污染源直接排放的NO2非常少，大量的NO2是通过NO在大气环境中转化形成的，而由NO转化为NO2需要一定时间和条件。因此，NO2的数值不能完全反映城市氮氧化物的污染水平，甚至在一定程度上掩盖了氮氧化物污染的问题。
2005年，权威科学杂志《自然》上刊登了一篇关于NO2的论文，文中的全球卫星遥感图显示，中国东部NO2浓度值增加量明显高于其他地区，尤其是在华北、长三角和珠三角地区，而北京到上海之间的工业密集地区成为世界上对流层NO2污染较为严重的地区。中国东部和珠江三角洲存在大面积的NO2污染，且大气NO2总负荷仍呈快速增长的趋势。
大气中氮氧化物浓度增长，造成了氮沉降量的增加。根据酸雨监测数据，降水中NO3－与SO42－当量浓度比值1999年以来呈现上升趋势。NO3－与 SO42－当量浓度比值增大，表明氮氧化物对酸性降水的贡献在增大，我国酸雨正在由硫酸型酸雨向硫酸/硝酸复合型过渡。同时，氮沉降产生更多的硝酸根和氮的氧化物，使土壤酸化，使水酸化和富营养化。
氮氧化物的持续增加，还会加速细微颗粒物和二次气溶胶的形成。氮氧化物是光化学污染的前体物之一。在阳光照射下，NO2和VOCs(挥发性有机化合物)经由一连串的光化学反应生成O3和甲醛、乙醛等多种二次污染物，导致大气氧化性增强，并形成光化学烟雾，对大气环境和人体健康造成危害。在我国一些人口密集、经济发达和机动车保有量大的城市，已经发现发生光化学污染的趋势，尤其是在北京、广州、上海等特大城市已经监测到了光化学污染的发生。
因此，减少大气中的氮氧化物对于保护生态、保持人们身体健康起到重要作用。而减排氮氧化物就是保护环境、改善民生的重大举措。
焦点关注:“十二五”期间，控制氮氧化物的重要意义
我国的大气污染物总量控制若能从SO2扩展到NOx，将是大气污染控制进程的重大进步
记者:根据第一次全国污染源普查报告，2007年我国氮氧化物排放总量为1797.7万吨，据您了解，我国氮氧化物排放量近年来变化趋势如何？我国在 “十一五”规划中将二氧化硫确定为大气污染物进行控制，取得了显著成效。据悉，“十二五”规划可能将制定氮氧化物的控制目标。对此，您有何看法？
郝吉明:氮氧化物是一种关键污染物，控制氮氧化物将取得多重环境效益。如降低NO2浓度，减少光化学烟雾、微细颗粒物、酸沉降和水体富营养化等。
我国在控制SO2、TSP方面已经取得了一定成效。但在一些城市尤其是东部地区，已经出现了区域性复合污染，表现为灰霾和光化学烟雾现象。如广东省的深圳、新会和东莞，已经出现150多天的灰霾天气，京津冀地区城市也超过了100天。一些城市的微细颗粒物甚至已经超过了微细颗粒物的污染重城——墨西哥城。我国一些地区出现的区域性空气污染问题，在世界上少见。
随着经济发展和机动车保有量的快速增长，我国的大气污染问题日趋严重。氮氧化物排放不仅使NO2浓度升高，还能够促进光化学烟雾和微细颗粒物的形成。中国东部地区的大气污染已经发展成为区域性的复合污染，必须在区域范围实施多种污染物协同控制。
“十二五”期间，我国的大气污染物总量控制若能从SO2扩展到NOx，将是大气污染控制进程的重大进步。
严格地说，仅仅实施严格的机动车标准、要求安装低氮燃烧器，还不能有效降低氮氧化物的排放。根据计算，2007年全年氮氧化物的排放总量约为1800 万吨~2000万吨。但实际上，氮氧化物的排放量估算起来很不容易。二氧化硫的硫主要来自燃料，而氮氧化物的氮来源是燃料和空气，既与燃烧温度有关，也与混合气体在高温区停留的时间有关。烟气中氮氧化物浓度的变化范围较大，准确测算不容易。随着燃料使用量和机动车保有量的增加，氮氧化物也会随之增加。据测算，全国氮氧化物的排放量年增长率为5％~8％。如果不采取进一步的氮氧化物减排措施，随着国民经济继续发展、人口增长和城市化进程的加快，未来中国氮氧化物排放量将持续增长。按照目前的发展趋势，到2030年我国氮氧化物排放量将达到3540万吨，势必造成严重的环境影响，因此必须切实加强氮氧化物排放控制。而减少氮氧化物最重要的政策措施就是总量控制。
焦点关注:借鉴西方发达国家控制氮氧化物的经验
采取多种污染物同步控制的手段，控制机动车移动源，控制电厂为主的固定源
记者:氮氧化物排放主要来自哪些污染源？北美、欧洲等国家在控制氮氧化物方面有哪些经验值得借鉴？
郝吉明:氮氧化物排放源划分为能源转化类排放源、工业燃烧源、工艺过程源、商业及民用燃烧源和移动源五大类。其中，能源转化源主要包括电站锅炉、供热锅炉和其他燃料转化；工业燃烧源包括工业锅炉和工业窑炉；商业及民用源包括采暖炉、茶浴炉、民用炉灶等；移动源主要包括道路源和非道路源。
国外在控制氮氧化物方面，采取的是多种污染物同步控制的手段。如在美国，为同时控制臭氧和细微粒子PM2.5，要求移动源的PM2.5排放在2000 年51.055万吨的水平上减少13.47万吨，氮氧化物排放在2000年1180万吨的水平上减少370万吨，VOC排放在2000年770万吨的水平上减少190万吨。
在欧洲，1988年就提出了氮氧化物控制协议，32个伙伴国从1991年开始严格执行。而在此前的1985年，就提出了控制SO2的协议，并在 1994年增加了关于控制SO2的另一份协议。1991年还提出了控制VOC协议，1999年提出了防止酸化、富营养化和地面臭氧协议，从单一的污染物控制向复合污染物控制发展。
通过国外的经验可以看出，从硫的控制到氮的控制，再涵盖到VOC的控制。随着污染物控制种类不断扩大，环境质量也不断得到提高。中国在具备一定的经济能力和可执行力的情况下，应该在控制SO2的基础上，推进多种污染物特别是氮氧化物的控制。
控制氮氧化物需要两个轮子:一是控制机动车移动源。要不断加严标准，减少机动车排放。要不断改善机动车性能，提高油品质量，大力发展公共交通；二是控制电厂为主的固定源。要大力推广低氮燃烧器，低氮燃烧器可把氮氧化物浓度降低30％~40％。同时，在重点地区还要对燃煤电厂进行烟气脱硝。
焦点关注:如何有效削减火电行业的氮氧化物排放
制定电力行业氮氧化物总量目标，出台行业性污染控制政策，出台促进氮氧化物减排的经济政策和产业政策，优化火电电源的燃料构成和地区布局
记者:火电是氮氧化物排放的主要来源之一，请问如何有效削减火电行业的氮氧化物排放？
郝吉明:氮氧化物排放和造成的环境影响有明显的行业和区域特征，需要实施分区域和分行业的联合控制措施。为有效控制区域性二次大气污染(O3、 PM2.5、霾、酸雨和酸沉降等)，应尽快制定国家氮氧化物排放总量目标和电力行业氮氧化物总量目标。对执行国家总量控制要求和标准后仍达不到国家环境质量控制目标要求的地区，要根据地区环境质量现状与环境容量，确定总量控制目标，采取更严格的控制措施，在总量减少的同时实现空气质量的改善。
电力是氮氧化物排放的主要行业之一，国家应对电力行业出台行业性污染控制政策。提高环境准入门槛，加严排放标准，加快制定重点行业排放强度控制指标，出台促进氮氧化物减排的经济政策和产业政策。
我国的火电厂主要以煤为燃料，煤的氮含量比较高，氮氧化物排放系数也比较高。使用低氮燃烧器，可减少30％~40％氮氧化物，是削减氮氧化物最便宜的技术。但这只是控制氮氧化物的第一步。而使用选择性催化还原技术(即SCR)进行烟气脱硝，可削减80％~90％的氮氧化物。目前，中国的火电厂已经具备了采用SCR的条件。国内已安装、在建、通过环评的烟气脱硝系统有1亿千瓦以上，占全国燃煤电厂总量的15％，已经取得了使用SCR的技术和工程经验。
我国低氮燃烧技术已经成熟，研发和产业化取得了长足发展，实现了低氮燃烧系统自行设计、制造和安装调试。通过引进—消化吸收—再创新，国内多家环保工程公司基本掌握了SCR烟气脱硝技术。目前国内取得SCR烟气脱硝业绩的公司有10家左右。在烟气脱硫产业的基础上，我国烟气脱硝产业也逐步发展起来，脱硫工程的工艺技术、设计、设备成套、施工、调试等方面的经验都为脱硝产业发展打下了良好基础。国内大型环保公司(脱硫公司)、三大锅炉厂先后引进了多个国外公司成熟的脱硝技术，已经具备了大型火电厂脱硝系统的设计、建造、调试及运行能力。脱硝系统绝大部分设备已经能够国产化，只有部分仪器仪表、关键阀门等需要采用进口设备。SCR技术的核心为催化剂，2008年前主要依赖进口，目前已有多家催化剂生产厂投产，多家催化剂生产厂正在建设。预计到2010年年底，全国催化剂总产能将达到5万m3/年~8万m3/年，基本能够满足国内市场要求。为推动中国烟气脱硝进步，重庆远达和国电龙源等大企业牵头组建了中国烟气脱硝产业联盟。在产学研方面形成联盟，有助于行业整体技术水平的提高。
此外，应淘汰技术工艺落后、参数低的小火电机组，优化火电电源的燃料构成。火电机组容量小、效率低，供电煤耗高是造成中国火力发电氮氧化物排放量高的重要原因之一。大量低效率的小火电机组不仅浪费大量煤炭资源，而且由于很难采取降低氮氧化物排放技术措施，致使氮氧化物排放水平较高。中国煤电比重过大，油电和气电比重很低，造成我国电站锅炉氮氧化物排放量较大。而天然气燃烧时没有燃料型氮氧化物生成，因此产生相同热量时氮氧化物排放比煤炭低。因此，中国应加快火电电源结构的调整步伐。
同时，要调整和优化火电电源的地区布局。目前，中国火电电源的地区布局不合理也是造成部分地区氮氧化物污染严重的重要原因之一。中国绝大部分燃煤电站分布在人口集中、经济发展速度较快、地域相对狭小、煤炭资源相对缺乏、高污染负荷，但对酸沉降缓冲能力较弱的中、东部地区。加快煤炭资源丰富的“三西”煤电基地及宁夏和贵州煤电基地建设，分阶段、分批投资建设坑口电厂，积极推进“西电东送”，变输煤为输电，实行输煤与输电并举，促进最大范围资源优化配置和推动全国联网。
而在交通方便的沿海和负荷中心地区则要建设若干港口电厂和路口电厂，从而优化火电电源的地区布局，既减轻煤炭运输负担，促进西部地区经济发展，缩小东西部差距，保障东部经济发展对电力的需求，又可减少中东部地区的氮氧化物排放负荷的增加。
焦点关注:如何有效削减机动车氮氧化物排放
建设绿色交通模式，优先发展公共交通；严格新车排放标准限值，提高车辆排放控制水平；完善在用车管理体系，加强在用车污染控制等
记者:机动车是氮氧化物排放的另一大污染源，如何有效削减机动车氮氧化物排放？
郝吉明:经济的快速增长和城市化进程的不断加快，使得我国机动车保有量迅速增加，年均增长率达15％。在我国经济相对发达的城市地区，机动车排放已经成为城市大气污染的主要来源，并加快了城市大气污染转型和新的污染问题出现。加强机动车污染控制，已经成为改善城市大气环境质量至关重要的举措。
一是建设绿色交通模式，优先发展公共交通。我国城市发展与经济增长的趋势决定了城市交通需求将在未来很长一段时期内持续保持增长状态，不断增长的交通需求使城市同时面临着交通拥堵和大气污染的双重压力。因此，通过建立绿色交通发展模式，明确公交优先战略，谋求城市交通与环境的可持续协调发展，是我国城市交通发展与环境保护的重要战略方向。
二是严格新车排放标准限值，提高车辆排放控制水平。不断加严新车排放标准是世界各国提高车辆整体减排水平，降低单车污染物排放的根本措施。从上世纪90年代初实施欧Ⅰ或相当于欧Ⅰ的相关标准开始，发达国家每4～5年将标准提高一级，欧洲已分别于2000
年和2005年实施了欧Ⅲ和欧Ⅳ标准，并计划于2010年和2013实施欧Ⅴ和欧Ⅵ标准。我国于2000年开始执行等同于欧洲标准体系的国家第Ⅰ阶段 (即国Ⅰ)排放标准，并相继于2004年和2007年开始执行国Ⅱ和国Ⅲ排放标准，北京、上海等城市出于大气污染控制的实际需求，分别提前国家1～2年执行新标准，北京市已于2008年开始执行国Ⅳ排放标准。但是总体上，我国的新车排放标准实施进度与欧美发达国家相比仍存在7年左右的差距。
三是完善在用车管理体系，加强在用车污染控制。在用车辆的排放状况会随行驶里程增加而不断劣化。如果车辆不能得到及时的检查与维护，在用车有可能存在由于故障而导致的高排放。可见，若缺乏有效的在用车管理体系，加严的新车排放标准可能得到的减排效益也会被车辆劣化导致的高排放所抵消。因此，在用车污染监管是实施新车排放标准的必要保障。同时，完善的在用车排放检测体系也可以为机动车标识化管理提供必要的技术手段。
四是合理利用经济杠杆，引导消费模式转变。合理采用经济政策可以影响机动车的生产、使用和淘汰等各环节，有效控制机动车污染排放。从发达国家的经验来看，采用经济政策来控制机动车排放污染，往往能达到理想效果。目前，我国的机动车污染控制工作主要以政府强制推进为主，在实施效果上依赖于政府的推进力度，部分措施由于缺乏市场考虑难以有效实施。因此，合理利用经济政策引导机动车消费模式转变是我国下一阶段机动车污染控制的发展方向。
五是千万人口以上城市应实施机动车保有量总量控制。经济的快速增长和城市化进程的不断加快，使得我国机动车保有量迅速增加。2007年，全国机动车保有量为1.6亿辆，其中汽车保有量达8200万辆，在5年时间内翻了一番，年均增长率达15％。在北京、上海、广州等经济发达城市，机动车排放已经成为城市大气污染的主要来源。加强机动车污染控制，已经成为改善城市空气质量至关重要的举措。仅依靠不断扩张交通用地和扩充道路不可能解决未来的城市交通问题，因此建议选择我国机动车保有量增长幅度过快、交通环境压力巨大的千万人口以上城市，启动特大型城市机动车总量控制计划，促使城市机动车保有量合理有序发展。
六是加强柴油车污染控制，合理发展清洁柴油车辆。柴油车具有油耗低、动力强等特点，在能源日益短缺、油价不断攀升的背景下具有较大的发展潜力。但是，我国现阶段的柴油车排放水平仍然较高，特别是颗粒物排放远高于汽油车辆，对公众健康有一定威胁，大规模发展柴油车辆仍然存在较大环境风险。综合柴油车发展的利弊问题，研究和制定一套更符合节能减排要求的柴油车发展路线十分必要。
七是重视清洁能源汽车研发，鼓励替代能源多渠道发展。大力发展清洁能源汽车是国际社会应对能源短缺、环境污染和气候变化问题在交通领域采取的共同措施。近年来，世界各国依据各自资源条件和产业技术状况，制定国家交通能源发展战略、组织国家重大科技开发计划、采取鼓励性政策等措施，推动新能源汽车的发展。可以说在我国目前的能源环境形势下，对清洁能源汽车的发展应给予战略上的高度重视。
焦点关注:借鉴“十一五”经验，促进氮氧化物减排
突出重点，抓重点地区和重点行业；政府监管，企业努力；利用原有监管队伍
记者:“十一五”成功完成了二氧化硫的减排任务，这些经验能否用于氮氧化物的减排？
郝吉明:减排二氧化硫的成功经验，为氮氧化物减排提供了有益借鉴:一是突出重点，抓重点地区和重点行业的经验值得借鉴。二是政府监管，企业努力。现代企业要履行环境保护责任，在氮氧化物的减排问题上，企业同样应体现出应尽的责任。三是在减排二氧化硫工作中，已建立健全了监管队伍，为控制氮氧化物的环境执法打下了良好基础。
氮氧化物的减排与二氧化硫减排的不同之处在于，二氧化硫减排可选择使用低硫煤，而氮氧化物的减排却不行。因为燃煤中氮的含量差别不太大，而与空气中氮的反应等因素决定了氮氧化物的产生。因此，氮氧化物减排没办法通过控制燃料来实现，但可以通过低氮燃烧器来减少氮氧化物排放。
焦点关注:各地政府及环保部门应做的准备
对本地区进行梳理，找到重点行业的污染源；促进环保产业发展；做好控制氮氧化物的能力和队伍建设；做好联防联控准备
记者:如果“十二五”规划将氮氧化物确定为大气污染物进行控制，从现在开始，各地政府及环保部门应该开始做好哪些准备？
郝吉明:一是经过第一次全国污染源普查，我们对中国氮氧化物排放总量已有初步了解。各地方要对本地区进行梳理，找到重点行业的污染源，加快制定机动车标准，抓好环境监测。如果没有臭氧和颗粒物的监测数据，就很难推动氮氧化物污染控制。目前，国家空气污染指数中普遍没有考虑臭氧数值，而欧洲在1984年就开始建立包括臭氧在内的区域污染监测网，这样的经验值得借鉴。
二是减排氮氧化物也是环保产业发展的良好机遇，各地应该积极支持和推动当地氮氧化物控制设备和技术的发展。
三是各地政府应积极做好控制氮氧化物的能力和队伍建设，加大执法力度，提高执行能力。
四是各地应做好跨行政区域联防联控准备。制定多污染物综合控制方案，建立区域协调机制与管理模式是大气污染控制的发展趋势。
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