霾、汽車、風能及其它望遠鏡
2014/3/12
摘要:本文介紹了霾的相關知識,分析了京津冀地區細顆粒物(PM2.5)的主要源頭:其中北京是汽車尾氣,河北省重污染城市是鋼鐵水泥等燃煤大戶的排放。文章指出:城市內“水泥森林”及城市群冬季上風大量風電場,起到攔截風能、擾亂風向的負面作用,增加了制霾機會。城市空氣污染加重的深層原因是快速擴城、增加汽車和盲目發展風電。最后針對深層原因提出改善空氣質量的對策。
目錄
一、關于霧霾:1、霾的定義;2、霾與霧的區別;3、霾顆粒組成及成分;4、霾的危害;5、污染等級;6、預警級別;7、二月下旬大范圍長時間霾的簡況
二、汽車尾氣與工業排放:1、致霾物質源頭構成;2、北京的主要霾源是汽車尾氣;3、河北省主要霾源是工業排放
三、關于風能:1、霾的“元兇”和“幫兇”;2、空氣中細顆粒物的疏散途徑;3、風力和持續風向是風吹散霾的兩個因素;4、減弱風力散霾功能的“人為舉措”;5、風能發電及風力減弱的原理;6、“風電場下風城市風力減弱”及“風電與霾關聯”的例證;7、風有重要自然功能,不可隨意攔截
四、深層原因:1、技術創新和經濟刺激治霾效果有限;2、快速擴城和增車,是增加污染物排放的深層原因;3、特色中國制定的與霾相關的政策
五、對策小結
今年2月27日,隨著“忽如一夜春風來”,
連續7天的霾天氣,京津數城總算重見藍天了。但3月3日、10日、11日霾天氣再次光顧,似乎揮之不去,故有必要深入探討。
一、關于霧霾
1、霾的定義:
“大量極細微的干塵粒等均勻地浮游在空中,使水平能見度小于10千米,空氣混濁,遠處光亮物微帶黃、紅色,黑暗物微帶藍色。”注
此種天氣稱為灰霾,也稱霾。
2、霾與霧的區別:其一,霧是由小水滴包裹凝結核組成。霾由數百種大氣顆粒物組成;其二,霧天相對濕度達到或接近100%,霾天氣相對濕度<80%。相對濕度80~100%可形成霧霾;其三,肉眼可以看到空中飄浮的霧滴,但霾的顆粒肉眼不可見,0.001微米到10微米,平均直徑1~2微米,均勻懸浮在空氣中。
3、霾顆粒組成及成分
霾的顆粒按大小分兩類:直徑2.5~10微米為粗顆粒物,稱可吸入顆粒,符號PM10。可被鼻腔絨毛擋住,或吸入上呼吸道后,被痰液排出體外;直徑小于2.5微米為細顆粒物,稱可吸入肺部顆粒,符號PM2.5,可深入到肺泡。
PM2.5成分包括有機碳、元素碳、硝酸鹽、硫酸鹽、銨鹽、鈉鹽等。
4、霾的危害
對人危害主要是細顆粒物,可進入并粘附在上下呼吸道和肺葉中,引起鼻炎、支氣管炎等病癥,長期處于這種環境還會誘發肺癌。此外,霾可導致近地紫外線減弱,易使空氣中病菌活性增強,傳染病增多。還因能見度低而引起交通阻塞,事故頻發。
5、污染等級
氣象預報中用“空氣質量指數”(簡稱AQI)表示空氣污染的程度。分為六級,依次為:優、良、輕度污染(指數為101~150)、中度污染(151~200)、重度污染(201-300)、嚴重污染(指數>300)。由六項分指標確定質量指數,包括細顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳。每項分指標設置6個等級。以等級最高的那個分指標的級別決定同期空氣質量等級。注
6、預警級別
霾的危害程度不僅表現在細顆粒的濃度上,還表現在霾的持續時間上。同樣的空氣污染程度,連續天數越多對人的危害性越大。去年10月擬定的《北京市空氣重污染應急預案》,就是兼顧污染程度和持續天數作出的規定:當預測未來一天出現嚴重污染或預測持續三天出現重度污染時,發布黃色預警;預測未來持續三天交替重度或嚴重污染,發布橙色預警;預測未來持續三天出現嚴重污染時,發布紅色預警。注
7、二月下旬大范圍長時間霾的簡況
雖然2013年我國平均霧霾天數為52年來(即1961年以來)最多的一年。注
但今年2月20~26日霾的污染程度又比去年嚴重。以北京為例,據市氣象臺發布的天氣預報匯總,去年全年出現霾的天數雖達59天,但只有5天發布了黃色預警(10月28、29日,11月1~3日),1次持續4天
(3月15~18日),2次持續3天
(10月、11月)。而針對本次灰霾,市氣象臺于20日發布了黃色預警,此后連續6天發布了橙色預警,持續天數長達7天。注
按橙色預警要求,部分工業企業停產、部分土石方和建筑拆除工地停工、停放煙花爆竹和停止燒烤。這7天中小學的體育課也停了,行人普遍戴上口罩。
對全國,中央氣象臺2月20日18時起連續發布12期霾預警,其中9期黃色預警,3期橙色預警。一度覆蓋全國143萬平方公里國土,
58個城市PM2.5陷入重度污染及嚴重污染。注
至27日7時仍有2個城市嚴重污染(濰坊、安陽),10個城市重度污染。注
那么,如此討厭的霾怎樣產生并加重呢?
二、汽車尾氣及工業排放
1、致霾物質源頭構成
細顆粒物的排放是霾的源頭:其中一是自然源:土壤揚塵、海鹽、植物花粉、孢子、細菌等。火山灰、森林大火及塵暴也是源頭;二是人為源:包括固定源和流動源。前者含發電、冶金、石油、化學、紡織印染等工業排放,供熱、烹調排放的煙塵等,也包括吸煙、燒紙、燃放花炮。后者指各類交通工具排放的尾氣;三是大氣化學反應產生所謂“二次無機氣溶膠”,如燃煤排放的氣態二氧化硫,經與水、金屬微粒等反應生成硫酸鹽。燃油排出的氣態氮氧化物經反應生成硝酸鹽氣溶膠。這些氣溶膠也是由人為源演變而成的。自然源引起的霾概率較小,對人體危害不大,所以應著重關注人為源。其主要來源是燃煤和燃油產生的排放物。至于桔桿焚燒,固然能污染空氣,但主要在農村腹地,夏秋兩季。而近來重度或嚴重污染的霧霾主要在城市的冬季及早春。何況近幾年隨著推行桔桿還田和監管力度的加強,禁燒已起到顯著效果。所以應側重研究燃煤燃油的排放。
2、北京的主要霾源是汽車尾氣
國家環保部發布的《中國環境統計年報》為我們提供了詳實的數據。其中公布了4種與霾有關的排放量,包括二氧化硫、氮氧化物、煙塵(顆粒物)及碳氫化合物(包括烴類、醛類)。還包括雖不屬霾源的組成,仍屬“空氣污染分指標”的一氧化碳排放量。資料表明:2012年京津冀地區全年排放與霾有關的物質572.4萬噸,其中二氧化硫166萬噸、氮氧化物227.3萬噸、煙塵132.6萬噸、碳氫化合物46.5萬噸。在總排放量中,機動車排放量為121萬噸,占總排放量的21.1%。其中氮氧化物68萬噸,煙塵6.5萬噸,碳氫化合物46.5萬噸。在京津冀地區中,北京2012年霾源的總排放量47.2萬噸,含二氧化硫12萬噸、氮氧化物19.6萬噸、煙塵7.6萬噸、碳氫化合物8.5萬噸。其中機動車全年排放17萬噸,占總排放量的36%。含氮氧化物8萬噸、煙塵0.5萬噸、碳氫化合物8.5萬噸。此外,北京的機動車2012年還排放了75萬噸一氧化碳,是當年致霾物排放總量的1.6倍。被吸入后可與血紅蛋白結合,引起組織缺氧,嚴重時人體窒息死亡。它在空氣中更加穩定,只要連續多日出現的準靜止天氣,勢必使一氧化碳在低空濃度積累,可能引起慢性中毒。包括一氧化碳在內,2012年北京向大氣排放的污染物總量122萬噸,其中機動車排放量為92萬噸,份額高達75.3%。可見機動車排放是對北京大氣的第一污染源。有位大氣物理研究所的科學家,用北京2009及2010年的樣本,在論文中斷定“汽車尾氣及垃圾焚燒”對北京霧霾的貢獻只占4%,顯然遠遠偏低了。
1995年前上照的汽車為“黃標車”,
1994年全市僅擁有48.1萬輛,只占2013年末機動車的8.8%,大部分已被淘汰。注
可見污染源主要來自環評達標的車輛,而不是“黃標車”。以上引用2012年的資料說明,機動車排放對北京霧霾顆粒的貢獻占36%,對大氣全部污染物排放量占75.3%,其余主要是燃煤工業源。那么2013年呢?年末機動機擁有量達543.7萬輛,其中民用汽車518.9萬輛,分別比上年增加23.7萬輛和23.2萬輛。雖然增幅僅有4.6%,但標志機動車排放的二氧化氮日均值達56微克/立方米,卻比上年增長7.1%。而標志工業排放的二氧化硫日均值26.5微克/立方米,反而比上年下降5.4%。注
可見北京霾的工業源減少,機動車源增加。這可能與道路擁堵加劇有關。若單車日行里程不變,擁堵增加使耗油增加。且擁堵時因不充分燃燒,至使單位油耗污染物排放量增加。同時還要考慮到:民用汽車中不包括軍用車和外省市進京車輛。因搖號購車的限制,不排除在外地上照或以軍車名義上照的可能性。可見北京2013年霾的車源性排放的比重應比2012年高。北京今后還將對市內4戶火電廠陸續進行煤攺氣的改造,對冬季供暖的鍋爐改燒天然氣。這表明工業源排放還將減少,而機動車的排趨勢呢?隨城市的擴大,人口增多,車輛總數、日行車里程及時間的增加,排放量也將增加。可見今后車源性排放的比重還將增加。外源性顆粒物對北京空氣質量影響多大?從最近的報告看,當2月27日北京的空氣質量已從“重度污染”轉為優級,河北的安陽仍為嚴重污染,邯鄲、邢臺、石家莊、保定4城市仍為重度污染。經查2月20~26日北京灰霾期間,以離北京最近的保定,2
天刮東風,2天刮東北風,1天南轉北風,2天南風,1天東南風轉東風。保定位于北京西南,7天內沒有1天刮西南風。而且7天的風力都小于3級,當地的霾都吹不散,怎能將細顆粒吹到外地呢?可見,至少上月北京的霾顆粒不是外地吹來的。
3、河北省主要霾源是工業排放
該省2013年產粗鋼1.88億噸、鋼材2.29億噸,分別占全國24.2%和21.4%。還生產生鐵1.7億噸,水泥1.27億噸,平板玻璃1.18億箱。注
這些都是高燃煤產業,因而也是制霾顆粒排放大戶。河北省盡管制定了大氣污染治理50條整治措施,計劃從2010年到2017年削減鋼鐵產能6000萬噸,削減燃煤4000萬噸,淘汰105萬輛“黃標車”。
注
但2013年的粗鋼和鋼材產量還比上年增長了3.5%和8.7%,可見這些措施較難落實。工業排放仍是河北省的主要源頭。
三、關于風能
1、霾的“元兇”和“幫兇”
有位氣象專家對灰霾原因形象地比喻:污染是“元兇”,氣象條件是“幫兇”。
注
其實污染和氣象條件必須同時俱備,才能形成灰霾。好比達到一定的溫度時,必須使可燃物與氧氣同時存在才能燃燒一樣。某一區域在較短的時段內,比如一個月,每天向大氣的細顆粒物排放量波動不會太大,但“灰霾天數”通常占該時段“全部天數”的少數。如2013年雖是52年以來灰霾最多的一年,北京又處于污染較重的區域,在市氣象臺發布天氣預報中,灰霾天氣為59天,只占全年天數的16.2%。換句話說,即使在當前排放量下,只要減少或形不成灰霾的天氣條件,就會極大減少或不出現灰霾天氣。
2、空氣中細顆粒物的疏散途徑
細顆粒物疏散到低于污染指標的濃度,霾就消散或不形成。其疏散途徑:一是向高空擴散,逐漸稀釋。如夏季地面很熱,空氣下暖上冷,熱空氣向上升騰,同時把細顆粒物帶向高空稀釋。這就是較暖季節灰霾較少的原因之一,北京去年4~9月6個月出現灰霾13天,只占全年灰霾天數的22%,其中7、8兩月為0天。而另6個月的灰霾天數卻占78%;
二是通過降水把細微顆粒物帶到地面沖入江河中。去年全年北京雨雪天氣89天,其中4~9月6個月65天,占全年降水天數的73%。這是4~9月灰霾天氣較少的原因之二;但從去年11月3日到今年2月6日的96天內,除山區零星雨雪外,北京大部分地區沒有降水。2月7日下了中雪,但此后至目前仍未有效降水,這也是2月連續7天灰霾的原因。三是被風吹散。專家們說“近地面風力小、大氣層結穩定,擴散條件差,至使細顆粒物在空氣中積聚”,是形形成灰霾的重要原因。騰訊網一篇題為“等風來”的文章干脆說:“等風來吹散霧霾,是人們唯一能做的事情”。正因為2月26日夜到27日白天刮起北風,從1~2級升至3~4級,才結束了連續7天的灰霾天。那么,被風吹散的灰霾氣團,會不會只是污染“搬家”呢?基本不是,因為這團空氣在城里時隨排放物的增加,達到一定濃度時才對人類有害。而離開污染源到鄉村后,不僅不再增加顆粒物,還用向各方擴散。在上述三個天氣條件中,人們對低層空氣是否升騰,降水天數及雨量大小尚無力控制。而對于風,通過本國的努力,就可對灰霾的減少起到顯著效果。
3、風力和持續風向是風吹散霾兩個因素
一是風力。此次連續7天的灰霾,北京的風力為1~2
至2~3級。升至3~4級才吹散了霾。2級平均風速2.45米/秒,3~4級為5.45米/秒。風能大小與風速的立方成正比,此次由風速增加而增加了10倍的動能,故而吹散了霾。注
3月11日天氣信息更能說明問題:當天9時,全國空氣質量最差的10個城市中(邢臺、石家莊、呼和浩特嚴重污染,其余7個市(區)重度污染),有7個城市風力1級,1個城市2級,只有呼和浩特為北風5級,淮安東南風3級。呼和浩特至12時已從“嚴重污染”降至“輕度污染”,15時起又降至“良”級。污染物正是被5級北風3小時內刮走的,注
而其它8個風力1~2級城市仍維持污染等級。可見成霾與消霾都與風力關系密切。二是持續的風向。專家所說霾天氣“大氣層結穩定”,可以認為此時城市的低空是一個“準靜止”狀態的空氣團。需要較大風力、同方向的風持續吹一段時間,才能克服氣團與地面、樓群及空氣內部的摩擦力。從而使氣團轉為運動狀態或被吹散。假如某市灰霾氣團需要3級北風持續吹12小時才能“吹動”。但吹了10小時3級北風,接著又吹2小時南風,那么灰霾氣團未能吹散。至于同一風向要持續多長時間才能吹散霾,取決于風力。風力越大,所需“持續風向”的時間越短。2月26日夜27日白天,北京持續刮了十幾小時3~4級北風,持續7天的霾被吹散了。而呼和浩特刮5級北風,3小時就使空氣質量提高了3個等級。風向飄忽不定,天氣預報稱為“無持續風向”
(2012年4月起改稱“微風”)。北京“無持續風向”極為頻繁,2011年初到2014年2月1日的1103天中,“無持續風向”的天數高達851天,占統計天數的77%。同期風力<3級的天數為852天,也占77%。注
上文所列2012年北京致霾物年排放47.2萬噸,全市1.68萬平方公里,年排放強度28噸/平方公里。日排放77公斤/平方公里。可使從地面到2000米高范圍內的空氣中細顆粒(PM2.5)濃度達38.5微克,只要連續4天出現“無持續風向”且風力小于3級,地面溫度較上空低,干燥無雨,污染物無法疏散和沉降,就可形成灰霾的中度污染;連續6天這樣的天氣可形成重度污染;連續8天可形成嚴重污染。何況在兩次霾天氣間,空氣中仍有未被吹走的細顆粒物,放霾所需天氣條件的天數無需那么多。如如今年3月2日,晴天無霾。次日白天的風力2~3級,“無持續風向”。當天又轉陰出現霾,發布了黃色預警。加之北京全市約有2/3山區,只有東南面約1/3的平原區,而排放物主要集中在人口聚居的平原區內。所以平原區內更易致霾。同理一氧化碳濃度也按此規律積累,因其無色無味但毒性較大,擁堵時燃油不充分燃燒更易產生,雖未致霾,也要引起重視。
4、減弱風力散霾功能的“人為舉措”
灰霾主要在冬季及早春。正常情況下,中國大部人居區此時盛行北風及西北風。過去天氣預報中常說“來自西伯利亞或蒙古的冷空氣南下”。即使排放的細顆物達到可致霾的濃度,但易被一次次的寒流吹散,可不形成霾天氣。近十幾年,特別是近幾年做了兩項重大的擋風措施:一是人造了城市的“靜態空氣團”:全國普遍推行城市化,造就了一片片大城市群。一方面以“舊城改造”為名,把幾百年歷史的老城較低房屋大部或全部拆除,代之以十幾層、幾十層的“水泥森林”。外來的風被叢叢高樓阻檔不斷改變方向,逐漸衰弱。這可能是產生“無持續風向”的重要原因。另一方面老城迅速向郊區擴張,也以“水泥森林”取代農田和村莊。還在城際間相互靠攏。將來形成一道道檔風帶。二是在城市群冬季主風向的上風,迅速建成一片片風力發電場,攔截了部分風能。中國風電裝機容量,從2009年的2580萬千瓦增加到2013年的9174萬千瓦,年均增速20%。總量和速度均為世界之最。注
2013年末還有5667萬千瓦在建,全部建成將達14841萬千瓦。風力裝機最多的是內蒙古,第二、第三位的是甘肅與河北。都處于華北城市群冬季的上風。
5、風能發電及風力減弱的原理
風力發電機組是將葉片和發電機安裝在高大的塔筒頂端,風力推動葉片旋轉(也稱風輪),帶動發電機發電的裝置。按能量轉化,全過程分為兩階段:首先將風能轉化為風輪旋轉的機械能,然后將機械能通過發電機轉化成電能。由能量守恒定律可知,風輪旋轉獲得的機械能及其摩擦等損耗必等于“穿過風輪的空氣”減少的風能。風能等于
“空氣密度與速度立方乘積”的一半。空氣密度變化很小,最主要依靠穿過風輪的風速減小獲得可利用能量。風機設計者總想最大限度地增加上下游風速差,以求在上游相同風力下,使風輪獲得更多的機械能,從而發更多的電。因風推動風輪時,有一部分能量消耗于空氣旋渦。根據貝茨理論推導,風能轉化為機械能及其摩擦等損耗的極限為風輪上游風能59.3%。此時風輪下游風速(v2)為上游風速(v1)的1/3,即V2=V1/3。就是說,效率最佳的風機工作時,將使下游風速減緩為上游風速的1/3。注
如風輪上游風速為7.9米/秒(4~5級),下游只有2.6米/秒,僅為2級風。注
以功率為1500千瓦機型為例,塔筒高度65米,葉片旋轉時直徑77米。注
可利用3~4級至8級風發電。風力發電場是在地面上布置若干風機,豎立的塔筒橫向排列垂直于當地主風向,縱向各塔筒與前后排交錯布置,以便充分利用前排風機間的風能。如甘肅大唐玉門低窩舗風力發電場,在東西寬3.1公里,南北長5.9公里地面上安裝33臺1500千瓦的風機。注
就好像建了一個3公里寬、100米高的屏障,工作時下風的風速將減緩或接近減緩2/3。
6、“風電場下風城市風力減弱”及“風電與霾關聯”的例證
經查北京“北偏西”約400公里的內蒙古錫林浩特,北京西北350公里以內的內蒙朱日和、商都、輝騰錫勒,及西北120公里的河北張家口,都興建了大量風電場。其中錫林浩特市2012年4家風電場就裝機70萬千瓦,現今已達17家風電場。計劃至2015年,全盟投產風電裝機800萬千瓦,到2020年達1500萬千瓦,打造“風電三峽”。注
由此帶來下風的風力減弱。2012、2013及2014年的1月分,錫林浩特的風力:≥“4~5”級風為26~
31天,平均頻率高達93.5%。下風的北京,同期4~5級均降為1天,頻率降為3.2%。而“<3級”天數為24~26天,平均頻率卻升為80.6%。注
4~5級風平均每小時28.5公里,如無阻攔經14小時就刮到北京,風力衰減不會很大。但近3年同月北京卻以“<3級”為主,平均按2級計算,每小時平均8.5公里,只有400公里外上風風速的29.8%。單位截面的風能僅為“錫城”的2.7%。難怪北京冬春致霾較易散霾較難了。當然不排除三北防護林的阻攔,但樹林一般不超過20米高,且無轉化為機械能的損失。所以風力衰減更要考慮上游風電場的運行。上風風電場布置與下風城市群致霾的關系,可由下圖證實。
右圖是今年2月22日8時至23日8時的霾區分布圖,深棕色為重度污染區、淺色為中度污染區,主要在京津冀(包括北京、天津、石家莊、邯鄲、邢臺等)。左圖為2013年末風電分布圖。每個藍色圓圈最上的數字為年末“累計裝機容量”,由圖可見內蒙為2212萬千瓦,占全國24.1%。甘肅1022萬千瓦,河北(集中在北部,如張家口)872萬千瓦。分別占全國11.1%和9.5%。三省合計占全國44.7%。左圖藍色大圓圈均在右圖棕色區域---京津冀的北面和西北面,即京津冀冬季和早春主風向---北風或西北風的上風頭。上風區的風能被轉化成機械能、電能,必使下風風力降低。2013年1~3月和10~12月,北京風力小于3級達128天,占182天的70%。注
7、風有重要自然功能,不可隨意攔截
風能是由當期太陽能轉化而來,因為不同的季節、不同緯度所受輻射量不同,產生了氣溫、氣壓差異,引起空氣流動而成為風。風能有不可替代的自然功能:它把陸地與海洋、低緯度與高緯度的熱量相互輸送,否則熱帶更熱、寒帶更冷。海洋上空水汽多,靠風輸送水汽才使陸地達到現在的降水量。全球生命的布局,正是在風參與下的氣候條件而生存與延續的。人們的主糧靠風傳播花粉,空氣中的有害物質靠風疏散。人類隨心所欲,把具有重要自然功能的風能過多地用于發電,必然受到自然的懲罰!
四、深層原因
1、技術創新和經濟刺激治霾效果有限
有人認為,只要通過技術創新推廣,如對燃煤電廠進行脫硫脫硝改造,探索汽車廢氣處理技術,推廣電動汽車、燃氣汽車,并對新產品進行價格補貼,就可以治霾了。果真能奏效,為什么科技最發達的美國,其洛杉磯繼1943年和1995年發生因汽車尾氣產生的光化污染后,2010年11月2日又讓該城籠罩在黃色的霧霾之中;為什么巴黎、倫敦、雅加達都沒有逃過霧霾的籠罩;為什么2013年6月21日新加坡的空氣污染指數大于400,空氣質量盡達到“危險”級別(大于300為嚴重污源)?為什么聯合國規定9月22日為“世界無車日”,得到許多國家響應?為什么歐洲一些發達國家鼓勵騎自行車出行?可見越來越多的人認識到,減少機動機是提高空氣質量的重中之重的舉措。
2、快速擴城和增車,是增加污染物排放的深層原因
從一般事理分析,隨著城市的擴大,人均每日必須的出行距離(包括上下班、上學、購物等)相應延長。而耗費于“行”的時間有一定耐量,因而需要提高速度,由步行逐漸升級為自行車、摩托車、汽車。公交承載能力、便捷程度受到限制(如等車、離站點較遠等)。隨著汽車的降價,以及用得起汽車的富人逐漸增多。加上私營企業增多,自備車輛可帶來效益。再加上政府機關及企事業單位,錢多購車更大方。城市的車輛多了,必然要求拓寬道路,增加停車場地、加油站等,這樣就促使“舊城改造”。雖然把樓層加高,但要按“未來若干年車輛增速”來預留道路和停車場,還要保持樓的間距、增加每戶面積、增加綠化面積、預留商舗等,被拆的舊城范圍內容納的住戶遠比原來少。于是向郊區擴展,使城市越來越大。而城市擴大,居民每日必須的移動距離更要延長。只要有錢,購車人越來越多。可見城市擴大導致機動車增多,機動車增多又迫使城市擴大,相互促進。機動車的制造需要鋼材等原料,城市擴大建房更需要大量鋼材水泥。城市大了用電更多。生產鋼材水泥電力需要消耗更多的煤炭,工業排放相應增多。車輛多了,日行駛路程延長了,擁堵增加了,尾氣排放也必然增加。城市擴大和人口增加是工業化和農業機械化、化學化發展的結果。城市汽車的增加是城市擴大、汽車工業發展和中等以上人群收入增加的結果。在資本主義社會這一過程是自由競爭的結果,因而是漫長的漸進的過程。發達資本主義國家歷經了一百多年至幾百年時間。汽車及樓房增速緩慢,城區低空污染物的較易被風吹散,因而積累“本底濃度”較低。由氣象及地形條件引發污染事件的概率相對較低。
3、特色中國制定的與霾相關的政策中國實行的是“特色”體制:生產資料所有制“國退民進”,經濟發展的大政方針由政府制定,且由政府用強力、或干部任免扛桿、或財政、稅收、信貸政策刺激,高效落實的政策。這與“國際接軌”的“小政府大社會”的體制大相徑庭。其所制定的與致霾相關的政策包括:一是擴城。強征強拆快速推行擴城運動,推動了房地產業的高速發展:
短短十幾年,許多城市的面積擴大一倍以上。北京經元明清三朝640年才建成以外城墻包圍的城區,只相當于現今的二環以內。而現在5環內絕大部分區域已被樓群和道路填滿。5環內面積接近2環面積的10倍,
主要是近二、三十年擴展的;二是確立汽車為支柱產業。2004年要求2010年成為世界汽車生產大國。2013年中國汽車產量已達2211.7萬輛,為2000年的10.68倍,年均增速20%。這一目標早就實現了;三是造就并擴大先富人群消化所產汽車。中國2012年城市居民中,20%的高收入人群,人均可支配收入5.15萬元,3口之家戶均15.45萬元。買十幾萬元的汽車不成問題,另20%“中高收入人群”戶均8.94萬元,也可買10萬元以下的汽車。
加上對“汽車進入家庭”的鼓勵措施--貸款等,使民用汽車擁有量迅速增加。2013年民用汽車擁有量達1.37億輛,為2000年的8.5倍,年均增速17.9%。而2013年機動車擁有量已達2.5輛,主要是汽車和摩托車。2012年末全國私人汽車保有量9309萬輛,占全部民用汽車85%,其中私人轎車5308萬輛,占民用汽車48.6%。同期北京市私人轎車298.2萬輛,占本市民用汽車60.4%;
四是加快了鋼鐵、建材和電力的發展,以確保擴城、房地產及汽車產業的需求。改開后中國的工業項目,既否定了計劃體制:全國統一布局,財政統一安排資金,自力更生,量入為出;也不按市場規律,由投資者自主安排。而是用GDP、固定資產投資、財政收入等指標來考核各級政府主要領導。于是乎各地領導把招商引資列為頭等任務,分解到下級政府和部門。不惜用亷價土地、稅收優惠、財政補貼,乃至政府化錢建好基礎設施、砌好廠房,“筑巢引鳳”。環境評價必須服從領導意圖,只能流于形式。致使2013年鋼材產量達10.68億噸、水泥產量達24.2億噸、發電量達5.4萬億度,分別為2000年的8.12倍、4.05倍和3.98倍。燃煤的火電占總發電量78.5%,為2000年的3.89倍。汽車生產和使用,鋼鐵、水泥、電力的生產都是耗能的主角,2013年全國耗能達37.5億噸標煤,為2000年的2.58倍。快速增長的煤炭、石油、天然氣燃燒,向大氣排放的污染物必然增多。五是政府和開發商推高樓層,削弱風力,擾亂市內風向。一方面把每套住宅面積確定權交給開發商。雖規定90平米以下的套數達70%,但實際多數住宅超過100平米。今年1月北京實際銷售住宅6908套,平均每套107.7平米。其中有150平米的超大房型。
單套面積越大,單位面積土地容納的戶數越少,必然推高樓層。當然開發商在一定的土地上獲利也越多。另一方面領導追求“標志性建筑”以示政績,興起“摩天大樓熱”。全國超過152米高的摩天大樓470座,在建332座,規劃516座。預計至2022年,中國摩天大樓總數將達1318座,是美國536座的2.3倍。
2010年北京超過100米高的大樓59座,其中超過152米的23座。而2011年動工的“中國尊”,設計為528米高。將成為北京第一高樓。此外還興建許多高大的商業中心和行政辦公樓。密集的樓群必然削弱城市風力,擾亂市內風向。六是政府鼓勵飛快發展風電,增加了污染物致霾的機會。政府通過提高風電上網電價、給于“風電工程投資和運行維護費用專項補貼”等措施激勵各地大上風電項目。
五、對策
由上文分析可推,要大幅度提高中國城市的空氣質量,有必要采取下列措施:
1、以2013年末為基礎,除公益性建設需要外,固定“縣以上各級城市的地界”,并公布地圖。停止中心城市所屬縣改為區,己改區內城市的范圍,也應限制在改區前縣城的范圍。
2、對市區內已儲備、未拆遷的土地,若需進行房地產開發,應遵照雙方平等原則,由開發商與拆遷戶直接商定。政府只做必要的協調,嚴禁采用行政手段強拆,更不能動用警察。開發范圍內優先保證原住戶的安置。還要保證90平米以下的住宅70%的比例,嚴格控制樓層的高度。停建100米以上的高樓。
3、縣改區范圍內的耕地,禁止用于房地產開發。確有必要在農用非耕地上開發房地產,由開發商與農村集體商定。地權歸農村集體所有,而不是由政府征用后再出讓給開發商。
4、大力發展城市公交。在現有城市道路上,適當劃出非機動車道。提高車輛購置稅率(現為10%)。按年行車里程和排氣量征收尾氣排放費,用于治理環境。清理冒牌軍車、警車和外藉常住特大城市的車輛。臨時進入大城市車輛按天收取尾氣排放費。大幅度壓縮公車支出,并在各級財政預決算報告中單列公布。通過城區范圍的固化,房地產開發的減緩,機動車增速和行車里程的減少,鋼材、水泥、煤炭、電力、汽車生產總量必減,煤炭、石油消耗,從而污染物排放量必然隨之減少。
5、在城市群上風停建風電場。已建風電場,在冬春季節提高發電的最低風力,如將3~4級提高到5級以上。據報道,北京擬投入7600億治理霧霾。注
如采用上述綜合措施,有可能增加收入-如征收尾氣排放費,減少支出-如壓縮公車消費。至于風電少發的電力,2013年全國風電上網電量1371億度,只是當年火電比上年多發電量的36%。何況通過上述措施少耗的電力遠遠超過風力發電量。既能增收、減支、減能耗,又能顯著減少空氣污染,何樂而不為呢?小結霾是顆粒物散布在空氣中,使空氣呈灰色混濁的天氣現象。其中對人體有害的是直徑小于2.5厘米的細顆粒物,符號為PM2.5。霾天氣主要出現在冬季和早春的城市。細顆粒物主要來自燃煤工業排放與汽車尾氣。但在北京這樣的汽車密集、燃煤工業較少的城市,致霾物和一氧化碳主要來自機動車輛。致霾物靠風、雨和升騰的空氣疏散,其中以風為主。風吹散霾需要一定的風力和持續風向。城市內密布的樓群減弱了風力,并改變風向;在城市冬季上風興建許多風力發電場,攔截風能,減弱了疏散顆粒物的能力,增加了致霾機會。擴城和增車互為因果,是污染物排放量增加的深層原因。高樓密布和在城市群冬季上風興建風電場是霾天氣增多的深層原因。應停止擴城、發展公交、控制汽車總量、減少行駛里程、便利自行車出行。才能減少鋼材等建材產品的生產和消費,從而大幅度減少燃煤和汽車尾氣排放。同時限制城市群上風風電場的建設和發電量。綜合實施這些措施,可對治霾起到較為顯著的效果。
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