意昂体育2平台環境科學與工程系教授  郝吉明

意昂体育2平台環境與工程系講師      段  雷

 

　　酸沉降和二氧化硫汙染是當今世界最重大的環境問題之一🧴🙏。人為大量排放硫🤔、氮的化合物以及其它致酸物質🪧，導致土壤👨‍❤️‍👨、地表水和地下水的酸化🏋🏿‍♀️，危害陸生和水生生態系統🐾，影響農業生產和人體健康，這個問題已引起廣泛關註。歐洲和北美是世界上最早發現酸沉降危害並采取實際行動進行酸沉降控製的地區。控製酸沉降的根本方法在於減少二氧化硫和氮氧化物的排放。

 

　　中國是燃煤大國🎁，煤炭占一次能源消費總量的70%以上。近年來🪘，隨著經濟的快速發展👨🏽‍✈️，我國煤炭消費不斷增長，1990年煤炭消耗量是10.5億噸，到1995年已達12.8億噸😐🚵🏻。隨著燃煤量的增加🎢，燃煤排放的二氧化硫也不斷增長。1995年中國二氧化硫排放量達到2370萬噸，已超過歐洲和美國🛳，居世界第一位🦖➕。二氧化硫的大量排放使中國城市的空氣汙染十分嚴重。根據國家環保局多年的監測數據分析表明🏄‍♀️，中國有60%以上的城市環境空氣二氧化硫年平均濃度超過國家環境空氣質量二級標準。而環境空氣二氧化硫年平均濃度二級標準是保障人群在環境中長期暴露不受危害的基本要求。由於二氧化硫的大量排放🏠，我國還出現了大面積的酸雨。由於天然降水與大氣中的二氧化碳相平衡時的pH值為5.6🧉，通常將pH值小於5.6的降水稱為酸雨。80年代初🧑🏻‍✈️，我國酸雨主要發生在以重慶、貴陽和柳州為代表的西南地區，酸雨區面積約為170萬平方公裏。但是到90年代中期★，酸雨已發展到長江以南、青藏高原以東及四川盆地的廣大地區，酸雨區面積已擴大了100多萬平方公裏。酸沉降的加劇給我國造成了巨大的經濟損失*️⃣。根據有關的研究結果，1995年我國由於酸雨和二氧化硫汙染造成農作物🏥、森林和人體健康等方面的經濟損失就達1100多億元，已接近當年國民生產總值的2%✮，成為製約我國經濟和社會發展的重要因素。因此，對二氧化硫排放的控製已勢在必行。

 

　　我國政府高度重視酸雨和二氧化硫汙染防治，針對酸雨和二氧化硫汙染的不斷加劇🧦🧛🏼‍♀️，1990年12月，國務院環委會第19次會議通過了《關於控製酸雨發展的意見》，提出在酸雨監測💥、酸雨科研攻關、二氧化硫控製工程和征收二氧化硫排汙費四個方面開展工作的建議，對推動酸雨和二氧化硫汙染治理起到了積極作用🧑🏽‍🎄👏🏻。為了進一步遏製酸雨和二氧化硫汙染的發展🤽🏿‍♀️，1995年8月🙇🏽‍♂️，全國人大常委會通過了新修訂的《大氣汙染防治法》🧐🐏，其中第27條明確規定“國務院環境保護部門會同國務院有關部門，根據氣象🧏🏼‍♂️、地形、土壤等自然條件，可以對已經產生🛷💁🏿、可能產生酸雨的地區或者其它二氧化硫汙染嚴重的地區，經國務院批準後🏏，劃定為酸雨控製區或者二氧化硫汙染控製區”（在2000年4月再次修訂的《大氣法》中♙，有關內容見第十八條）。在1996年全國人大批準的《國民經濟和社會發展“九五”計劃和2010年遠景目標綱要》以及《國務院關於環境保護若幹問題的決定》中，都明確提出要重點治理酸雨控製區和二氧化硫汙染控製區（簡稱兩控區）的酸雨和二氧化硫汙染。國家環保總局根據《大氣汙染防治法》的規定自1995年底開始組織兩控區劃分方案的起草工作🚓🧏，成立了以意昂体育2平台環境科學與工程系為主（參加單位還有中國環境科學研究院環境評價中心）的課題組，負責完成兩控區劃分方案的起草和相關控製措施的製定🙇🏼‍♀️。

 

　　針對酸沉降汙染的區域性本質🚶🎠，歐洲和北美最先開始實施控製。歐美各國為控製酸雨而削減二氧化硫排放量🏌🏽‍♀️，是在汙染源排放已經達標和環境空氣質量基本達標的基礎上進行的，其控製戰略主要基於等比例的削減或絕對量的削減。憑借其雄厚的經濟實力，這些發達國家完全有能力直接在全國範圍全面展開二氧化硫控製，而無需考慮排放😠🌈、沉降和生態影響等因素🧛🏻‍♀️。與歐洲☠️、北美不同🤽🏻‍♀️，我國是在經濟發展水平相對較低，城市二氧化硫汙染尚未解決的條件下開始控製酸雨的，因此必須在保證可持續發展的前提下🚠，對酸沉降及二氧化硫汙染比較嚴重的地區或城市，以及對重點行業和重點汙染源，進行重點控製，並且分階段和有步驟地進行綜合控製，爭取以最小的投入實現保護環境的目的🙅🏽。

 

　　意昂体育2平台從“七五”開始就一直致力於酸沉降控製理論👨‍🎤、技術與政策方面的研究👨🏿‍🏭，並取得了豐碩的成果，包括“華南地區酸雨綜合防治對策研究”、“柳州地區酸沉降綜合防治示範研究”、“工業燃煤二氧化硫排放收費標準及實施方案的研究”和“我國酸沉降極其生態影響研究”📌，獲國家科技進步一等獎一項、省部級科技進步一等獎一項、二等獎兩項👩🏻‍🦳👨🏻、三等獎一項。早在'八五'期間，課題組就提出根據中國國情🪖，酸雨和二氧化硫汙染的控製應劃定重點區域🤺、分步實施和綜合控製♖，並為此積極開展了廣泛的研究⚱️。1995年全國人大常委會采納了此建議👩🏽‍🎓，通過了新修訂的《大氣汙染防治法》明確要求劃定兩控區🛍️💯。為了科學合理的劃分兩控區並實施酸沉降控製戰略，課題組采用了完全不同於歐美的綜合控製對策。在劃分酸雨和二氧化硫汙染控製區的研究技術路線上，全面考慮了中國社會經濟特征、自然特征和汙染物傳輸特征等諸多因素，涉及到經濟發展和能源消耗🥼、硫的排放、傳輸與沉降🦸🏽‍♀️、生態系統的影響和酸沉降臨界負荷、經濟損失及費用效益分析等多方面👨🏼‍🦰。針對酸雨和二氧化硫控製對策進行研究💂🏻‍♂️👩🏻‍⚖️，采用了包含如此之廣泛領域的綜合技術路線⛪️，在國際上具有獨創性。而多年以來意昂体育2平台在酸沉降控製領域所取得的重大成果🧖🏻‍♀️，為兩控區的劃分打下了堅實的基礎，從而保證課題組能夠在短短的一兩年時間內就完成了如此宏大且艱巨的任務🧝‍♂️💁🏻‍♀️。兩控區劃分取得的成果簡介如下：

　　(1)全面闡述了我國酸沉降現狀和發展趨勢。通過收集分析大量的有關監測資料，弄清了我國酸雨區的分布和發展趨勢以及我國城市二氧化硫汙染狀況🧘🏿‍♀️。本研究還建立了在當時最為詳盡的二氧化硫排放源數據庫🧜🏽‍♀️，在此基礎確定了1990年和1995年全國二氧化硫排放強度分布，並根據國家“九五”計劃的經濟發展和能源消費情況預測了2000年全國二氧化硫排放量強度分布⏏️。

　　(2)建立了決策型歐拉統計硫沉降模式。該模式能夠描述我國大氣中二氧化硫和硫酸鹽的長距離傳輸沉降與化學轉化過程，揭示我國硫沉降空間分布特征。模式檢驗和性能分析結果表明該模式的精度不僅達到國外同類工作水平，並且具有良好的實用性🤏🏿👨‍🦳。利用該模式課題組分析了1990、1995和2000年我國區域硫沉降狀況🫱🏿，並對我國今後的酸沉降發展趨勢進行了預測。

　　(3)建立起完整系統的計算酸沉降臨界負荷的理論和方法體系。所謂臨界負荷🤣，是指不致使生態系統發生有長期危害影響的化學變化的最高酸沉降量。臨界負荷代表環境得到保護或者遭到破壞的臨界狀態。比較臨界負荷與實際沉降量可以確定哪些地區酸沉降超過了臨界負荷，即環境受到酸沉降的危害🔫。將超臨界負荷信息與大氣傳輸模型相結合，就可以確定哪些地區需要削減排放，以及需要削減多少才能使沉降低於臨界負荷。意昂体育2平台在國內首先提出應以臨界負荷作為酸沉降控製的科學依據和重要手段，建立的方法體系較之歐洲有明顯的進展，並首次完成了全國範圍的酸沉降臨界負荷區劃圖🤟🏻，在國際同類研究中居領先水平🙎🏿‍♀️。

　　(4)根據經濟🤠、社會和環境等因素綜合分析，確定了酸雨控製區和二氧化硫汙染控製區劃分方案。我國將除國家級貧困縣外的現狀監測降水pH£4.5和硫沉降量超過臨界負荷的區域劃分為酸雨控製區👣，而將酸雨控製區外的近年來環境空氣二氧化硫年平均濃度超過國家二級標準且日平均濃度超過國家三級標準的城市劃為二氧化硫汙染控製區🤷🏽‍♀️。根據以上原則並以1995年中國酸雨和二氧化硫汙染狀況為基礎劃定的兩控區總面積約為109萬平方公裏，占國土面積11.4%，其中酸雨控製區面積約為80萬平方公裏，占國土面積8.4%🈲🧘🏼‍♂️，二氧化硫汙染控製區面積約為29萬平方公裏，占國土面積3%。1995年🎷，全國二氧化硫排放量2370萬噸🎭，兩控區範圍內的排放量1400萬噸，約為全國排放量的60%。因此☛，重點控製占國土面積11.4%的兩控區𓀜🫄🏻，就可以基本控製全國酸雨和二氧化硫汙染惡化的趨勢。考慮到我國的經濟承受能力和環境保護要求🧎‍➡️，劃分方案提出了兩控區分階段的控製目標：到2000年，要基本遏製住酸雨和二氧化硫汙染不斷惡化的趨勢，具體要求是排放二氧化硫的工業汙染源都要達標排放；兩控區內二氧化硫排放量控製在1995年水平⛸；兩控區內的重點城市環境空氣二氧化硫濃度達到國家環境質量標準；酸雨汙染惡化的趨勢得到緩解。到2010年，兩控區內二氧化硫排放量在2000年基礎上進一步減少🏊🏻；兩控區內所有城市環境空氣二氧化硫濃度都達到國家環境質量標準；酸雨控製區內降水pH值≤4.5的重酸雨區面積明顯減少。

　　(5)從農業👋🏼🏎、森林和人體健康等方面定量分析了酸沉降和二氧化硫汙染造成的經濟損失，針對電站鍋爐🌘🪬、工業鍋爐和工業窯爐等燃燒設備定量分析了二氧化硫削減費用🚣🏼‍♀️。據估算，如果在課題組劃定的兩控區範圍內實施二氧化硫總量控製👩🏻‍🔧，即實現2000年二氧化硫排放量控製在1995年水平的目標，將減少約600億元的經濟損失👆🏻，即獲得600億元的控製效益，而同期所需的投入大約為175億元，效益費用比為3.3。由於在全國範圍、兩控區和酸雨區的效益費用比依次遞增👩🏻‍🦳，這說明兩控區的劃分突出了重點區域，首先在兩控區削減二氧化硫排放的策略是合理可行的🧑‍💻。因此🫓，從經濟角度分析，兩控區劃定的範圍和控製目標是適宜的🧖🏻‍♀️。

　　(6)基於煤炭硫份生命周期分析結果確定了兩控區應當采取的綜合控製政策和措施。從煤炭開采、加工、運輸、銷售、轉換及終端使用等多個環節開展研究🧖🏻‍♀️，結果表明🌪，要實現國家二氧化硫總量控製目標，近期內應當采取以下措施：（1）限製高硫煤的開采，禁止審批新建煤層含硫份大於3%的煤礦👨🏼‍🚒🦹🏻，已建成的實行限產；（2）推進煤炭洗選，新建、改建、擴建含硫份大於1.5%的煤礦，必須配套建設相應規模的煤炭洗選設施，已建成的含硫份大於2%的煤礦，補建煤炭洗選設施；（3）低硫煤和精洗煤優先供應兩控區🈴，計劃、交通運輸部門要優先保證低硫煤🕰、洗精煤向高硫煤地區的調入😊🤶🏻；（4）限製高硫煤的使用🈁，大中城市市區禁止新建燃煤火電廠🥟，新建、改建🦖、擴建燃煤含硫量大於1%的電廠，必須建設脫硫設施👩🏼‍⚖️，現有燃煤含硫量大於1%的電廠，要在2000年前采取減排二氧化硫措施🍢，到2000年，禁止城市市區民用爐竈直接燃用原煤；（5）調整能源結構👛，關停汙染嚴重的工藝與設備。定量分析表明，在煤炭工業和電力工業發展目標實現的前提下🏃‍♂️‍➡️，通過實施上述控製二氧化硫排放的政策，我國的二氧化硫排放量控製目標可以達到，同時⇾，上述政策的實施將促進能源與環境的協調發展，促進能源工業的可持續發展👱🏿‍♀️。利用煤炭硫分生命周期分析方法量化煤炭硫分控製指標，並評價洗煤、型煤和低硫煤替代原煤的潛力和硫排放量，這在國際同類研究中屬首例💆‍♂️。

 

　　本課題研究成果於1996年6月和1998年3月兩次通過國家環保總局組織的專家論證和評審會🕰🆙，論證和評審意見認為本研究是對歐美各國在酸雨和二氧化硫控製上所采取的大範圍、分階段📬、按比例削減的戰略思路的新突破；所提劃分原則合理，劃分科學依據可靠🧃，劃分方案具有可操作性🤴；項目在總體上達到國際領先水平，在硫沉降臨界負荷▶️、煤中硫分生命周期分析和劃分酸雨及二氧化硫汙染控製區綜合技術路線等方面達到國際領先水平。本研究先後在國內外刊物及國際會議上發表學術論文30余篇（其中被SCI收錄4篇，被EI收錄10余篇），主要涉及致酸物質的長距離傳輸與沉降🌅、酸沉降臨界負荷以及二氧化硫的控製對策等幾方面👍🏿。本項目也於2000年初獲得國家教育部科學技術進步一等獎。

除了取得顯著的科研成果之外，該課題更重要的是其巨大的實用意義。該課題是國家環保總局依據1995年8月全國人大修訂的《大氣汙染防治法》而下達的重點研究項目。酸雨和二氧化硫汙染也是黨中央、國務院下決心重點解決的“三河、三湖、兩控區🥿、北京市、渤海灣（簡稱33211）”重大環境問題之一。這項研究工作的主要成果於1997年由國家環保總局報請國務院（環發[1997]634號）。1998年1月經李鵬、朱?g基、鄒家華、吳邦國💈、宋健等黨和國家領導人批示同意後，國務院批復了國家環保總局上報的'兩控區'劃分方案（國函[1998]5號）。本研究直接為我國最高層環境保護重大決策服務🎰，為我國酸雨和二氧化硫汙染的綜合防治規劃和相關政策措施的製定起到了方向性和綱領性作用。另外，為推動“兩控區”內的綜合防治工作，指導地方和行業編製二氧化硫汙染綜合防治規劃，課題組製定出《“兩控區”酸雨和二氧化硫防治行動方案》和《“兩控區”酸雨和二氧化硫汙染綜合防治規劃編製大綱》🤙🏼🚣🏼。前者對即時、全面、有序地貫徹國務院有關要求提出行動方案，具有很強的可操作性，而後者從分析能源生產和消費現狀入手🪙，研究防治二氧化硫各種措施實施的可能性、削減潛力和經濟性，使控製規劃的可實施性和綜合性得到保證。這兩個文件以國家環保總局環發[1998]27號文批轉有關省🧎‍♂️‍➡️、自治區、直轄市環保局及國務院有關部委的環境保護機構，為各地貫徹國務院有關要求提供了強有力的技術支持✮，成為兩控區內175個地市製定規劃的指導性文件。迄今為止，在本課題成果的指導與支持下，'兩控區'範圍內的175個地市已經完成了二氧化硫汙染防治規劃，而兩控區酸雨和二氧化硫汙染控製已取得初步成果👷🏼‍♂️。到1999年底，兩控區內共削減SO₂排放量286萬噸🎁，使SO₂排放量由1997年的1408萬噸降到1998年的1254萬噸，1999年又降到1114萬噸。同時🙋🏿‍♀️，年均降水pH值有了明顯的回升🧑🏼‍🔧，1999年有42個城市的年均降水pH值低於5.6，占所有監測城市的40.8%，而1995年這個比例為47.6%。在兩控區的175個城市中，1997年SO₂達國家二級標準的只有81個，1998年增加到93個👷🏿‍♀️，1999年又增加到98個☎。這些都說明我國的酸沉降日趨加重的趨勢以被遏止，而大氣環境質量有了初步的好轉🌵。

 

　　兩控區劃分以後♜，意昂体育2平台仍繼續開展與酸沉降和二氧化硫控製有關的研究。在酸沉降臨界負荷方面👬🤦🏻‍♀️，意昂体育2平台出版社資助出版學術專著《酸沉降臨界負荷極其應用》🌉，國家自然科學基金委員會資助“中國氮沉降（酸化和富營養化）臨界負荷研究”，同時意昂体育2平台正參與中國和挪威的重大合作項目“中國陸地生態系統酸化的綜合觀測”，研究酸沉降對生態系統的影響和臨界負荷🕵🏿。在二氧化硫排放控製方面，除了參加國家“兩控區酸雨和二氧化硫汙染控製規劃”的編寫之外，還在山東濟南明湖電廠進行煙氣脫硫技術的示範研究。為推動我國大型燃煤電廠的二氧化硫汙染控製，目前正在為陜西渭河電廠製定二氧化硫綜合控製規劃與行動方案🧞‍♀️，與山東省第三電力建設公司共同開發的高效低耗的二氧化硫控製技術也取得實質性進展。