焦点提醒：院士说 | 《情况庇护》对话贺泓院士：碳达峰、碳中和是年夜气污染防治底子之策

院士说 | 《情况庇护》对话贺泓院士：碳达峰、碳中和是年夜气污染防治底子之策原创郭媛媛 在宝源情况庇护收录在合集#院士说12个

院士引见

近日，中国项目院院士、中国科学院生态情况研究中间副主任贺泓接管《情况庇护》杂志记者专访

贺泓，2017年被选为中国项目院院士，我国年夜气污染防治（情况催化）专家。1994年卒业在日本东京年夜学，获理学博士学位。现任中国科学院生态情况研究中间副主任，区域年夜气情况研究出色立异中间首席科学家。首要研究标的目的为情况催化与非均相年夜气化学进程，今朝重点努力在情况催化系统设想、手艺研发和其在年夜气污染物催化净化方面的利用，获得了柴油车排放污染节制、室内空气净化、年夜气灰霾成因和节制方面的系列功效。颁发《情况催化—道理和利用》中文专著一部，英文专著两章节，学术论文520余篇。获授权中国和国际发现专利60余项。2011年获国度手艺发现奖二等奖；2014年获国度科学手艺前进奖二等奖；2017年获何梁何利基金科学与手艺立异奖；2019年获国度天然科学奖二等奖；2020年获全国立异抢先奖状。

中共中心、国务院印发的《关在深切打好污染防治攻坚战的定见》（以下简称《定见》）指出，要深切打好蓝天捍卫战，并就出力打好重污染气候消弭攻坚战、出力打好臭氧污染防治攻坚战、延续打好柴油货车污染管理攻坚战等工作提出具体要求。那末，在碳达峰、碳中和的布景下，深切打好蓝天捍卫战将面对如何的挑战？最亟待处理的问题是甚么？应对办法有哪些？将来的科研立异应当朝甚么标的目的成长？2022年8月17日，《情况庇护》杂志记者专访了中国项目院院士、中国科学院生态情况研究中间副主任贺泓，请他就上述问题与读者分享他的思虑与看法。PM2.5和O3协同节制的使命将加倍艰难《情况庇护》：《定见》提出要深切打好蓝天捍卫战，您认为此项工作将面对如何的挑战？对应对办法又有哪些建议呢？ 贺泓：最近几年来，我国空气质量显著改良，可是还一些城市的年夜气细颗粒物（PM2.5）浓度还没有到达国度情况空气质量二级尺度35μg/m3，更远高在一级尺度15μg/m3和世界卫生组织（WHO）的指点值5μg/m3。秋冬季重污染气候仍时有产生。2013—2019年，我国74个重点城市PM2.5和二氧化硫（SO2）浓度别离降落了47%和75%，而二氧化氮（NO2）浓度仅降落了23%。氮氧化物（NOx）节制结果不睬想，成为PM2.5污染进一步改良的主要限制身分。一方面，NOx在年夜气直达化为硝酸盐，已成为良多城市PM2.5中浓度最高的单一组分。另外一方面，城市高浓度NOx仍是提高峻气非均相反映氧化能力的主要身分，是PM2.5迸发式增加的主要驱动力。

回首年夜气污染防治中PM2.5年夜幅降落的进程，不难发觉，我国对燃煤发生的SO2排放进行了有用节制，使其年夜幅削减，从而带动了PM2.5的快速降落。固然煤炭、石油、自然气燃烧进程致使的NOx排放也鄙人降，可是其降落幅度远远赶不上SO2的降落幅度。为何会呈现这类环境呢？一方面，由于湿法脱硫是更早推行的手艺，而选择性催化还原（SCR）脱硝手艺是后来才利用的，两种手艺的推行利用有一个时候差，是以NOx减排结果还没有完全闪现出来。另外一方面，NOx的来历除化石燃料等固定源以外，还挪动源，其污染节制手艺和湿法脱硫比拟复杂性更高。NOx的节制结果正在闪现进程中，此后仍具有很年夜减排潜力。与此同时，灵活车NOx排放节制获得了长足前进。例如，汽油车采取三效催化手艺实现尾气中NOx、碳氢化合物和一氧化碳的同时净化，柴油车采取尿素选择性催化还原氮氧化物（尿素-SCR）手艺实现NOx高效净化。NOx首要来自固定燃烧源和挪动源内燃机排放，是以NOx减排与碳达峰、碳减排方针高度分歧。按照对中国情况监测总站全国空气质量年夜数据的阐发，在SO2年夜幅减排以后，现阶段我国PM2.5对NO2的敏感性远高在SO2。也就是说，削减单元浓度NO2带来的PM2.5降落的量弘远在削减单元浓度SO2带来的PM2.5降落的量。别的，在年夜气化学进程中，NOx对年夜气氧化性和臭氧（O3）的构成还起到了一个很是焦点的感化。NOx是PM2.5和O3的配合前体物，是管理两者的决议性身分之一。夏日O3污染凸显，O3成为PM2.5以外的首要年夜气污染物。O3是在光化学轮回进程中发生的，其前体物首要包罗NOx和挥发性无机物（VOCs）。O3的质量其实不间接来自前体物，其前体物就像是催化剂一样，不需要良多，只需光照足够强，就可以够经由过程轮回反映活化空气中的氧气发生O3。所以，O3污染节制的使命会比PM2.5加倍艰难。缘由就在在只要把它的两个要害前体物浓度节制得很是低，才有可能按捺O3污染。VOCs的来历很是普遍，其节制手艺固然有良多，可是还没有像SCR如许特殊成熟并能够遍及推行利用的手艺。所以与NOx节制比拟，VOCs的节制结果有更多的不肯定性，今朝还没有获得有用的节制。别的，还良多VOCs都是天然源排放，临时没有找到有用的节制方式。在这类环境下，我们研究团队提出以NOx深度减排为抓手，鞭策PM2.5和O3协同的处理方案。该方案是基在现有研究功效和科学认知的根本上提出的比力实际的一种年夜气污染协同防治手段。NOx深度减排是深切打好蓝天捍卫战的要害一环《情况庇护》：最近几年来，全国情况空气质量延续改良，此中科技气力阐扬了如何的支持感化？在实现碳达峰、碳中和（以下简称“双碳”）的布景下，年夜气污染防治工作将有如何的转变？贺泓：最近几年来，我国年夜气污染防治获得很年夜成效，蓝天数目较着增加。这是大师众目睽睽的。在这个进程中，科技阐扬了主要的支持感化。好比，从硬件来讲，监测手艺和装备有了长足成长。之前，我国良多监测装备依托进口，此刻监测装备国产化率稳步晋升，同时监测手段也加倍无力，正确性年夜年夜提高。从软件来讲，污染的成因机理、溯源阐发和清单手艺都获得了很猛进展。在这个根本上，我国的重点年夜气污染源节制手艺也有了很是年夜的前进，而且在污染防治方面阐扬了主要感化。好比，煤电行业已普和除尘、脱硫、脱硝手艺，烟气实现超低排放。今朝，这些科研功效逐步从燃煤电厂的汽锅烟气净化辐射推行到非电行业。可是氨选择性催化还原氮氧化物（NH3-SCR）手艺在非电行业（钢铁、有色、水泥、博璃、陶瓷等）烟气净化利用中具有低温催化活性不足、低温硫中毒等瓶颈问题，亟须研发新型低温SCR手艺和其他顺应性手艺。在灵活车方面，我国从2000年最先对灵活车尾气排放进行节制，由国一尺度成长到国六尺度，在每次的尺度晋升进程中，灵活车尾气污染排放都有年夜幅降落。从国一尺度到国三尺度，污染排放节制首要是经由过程燃烧优化和机内净化手艺实现，包罗废气再轮回等手艺。从国四尺度到国六尺度，还需要加上尿素-SCR等后处置手艺。能够说，每次尺度晋升的背后都是节制手艺的庞大前进，不然年夜气污染防治的结果很难到达此刻的程度。跟着“双碳”方针的提出，我国年夜气污染防治工作进入一个新的阶段。假如说之前对污染物排放的节制，首要实行以结尾管理为主的手段，也就是污染物排放今后再去管理和净化。那末，在新的阶段，将从泉源、从底子上处理年夜气污染问题。年夜气污染问题与化石能源的操纵紧密亲密相干。好比，二氧化硫、氮氧化物的排放年夜部门来自化石能源燃烧进程。现实上，实现“双碳”方针对年夜气污染防治来讲是一个底子之策，是一个釜底抽薪的做法，是要从底子上处理年夜气污染问题。习近平总书记指出：“实现碳达峰、碳中和是一场普遍而深入的经济社会系统性变化。”实现“双碳”方针的进程，其实就是倒逼我国社会经济高质量成长、可延续成长的进程。粗放式的、以寻求GDP高速增加为方针的成长体例已成为曩昔时，而人与天然协调共生的成长理念与成长线路将会愈发深切人心。现实上，NOx与碳排放紧密亲密相干，NOx与CO2同根同源，削减碳排放必定会从泉源上同步削减NOx的排放。近期，WHO更新了全球空气质量指点值，年夜幅下降了NO2浓度的指点值，由40μg/m3降为10μg/m3，下调幅度为75%，NO2是下调幅度最年夜的一种污染物。这充实注解不管是从空气质量改良仍是从人体健康防护的角度动身，深度减排NOx已成为国际共鸣，也是一种国际趋向。NO2浓度指点值的调剂与PM2.5和O3协同节制不约而合，和“双碳”方针也完全分歧，所以说NOx的深度减排是PM2.5和O3协同节制的主要抓手，也是深切打好蓝天捍卫战的要害一环。燃煤烟气管理程度国际领先《情况庇护》：今朝，我国固定源污染管理手艺与设备处在如何的程度？将来的科研立异标的目的是甚么？或您对此有哪些瞻望，能否具体描写？贺泓：我国历来都很是正视燃煤电厂等固定源年夜气污染管理手艺与设备的开辟和利用。特别是“十二五”“十三五”以来，我国不竭增强电力、钢铁、有色、建材、石化、化工等重点行业固定源年夜气污染高效管理手艺研究，获得了显著进展。我国研发了燃煤电厂超低排放手艺，实现了燃煤烟气颗粒物、SO2、NOx等首要污染物的排放浓度低在国度划定的自然气发电厂排放浓度限值要求，并获得范围化项目利用，鞭策和支持了我国燃煤电厂超低排放计谋实行。同时，我国非电工业行业年夜气污染管理手艺立异也获得了很年夜成长，研发了燃煤工业汽锅烟气多污染物超低排放、钢铁行业多工序多污染物超低排放、有色和建材行业年夜气多污染物全进程高效节制耦合等一批要害手艺。截至2021年年末，我国约10.3亿kW煤机电组实现超低排放（约占全国煤电总装机容量的93.0%），建成世界最年夜范围的洁净煤电供给系统；同时，全国约1.45亿t粗钢产能完玉成流程超低排放革新，约5.36亿t粗钢产能正在实行超低排放革新，已完成和正在实行革新的钢铁产能占全国粗钢产能的65%摆布。能够说，固定源年夜气污染高效管理手艺与设备的财产化推行利用，为我国打赢蓝天捍卫战供给了主要支持。但也要看到，我国三氧化硫、VOCs等很是规污染物的管理起步相对较晚，整体手艺程度与国际进步前辈程度仍有必然差距，尚难以知足我国情况空气质量延续改良的需求。在“双碳”布景下，固定源年夜气污染管理手艺的成长趋向是加倍洁净、加倍低碳、加倍智能。而重点行业固定源常规污染物和很是规污染物全流程高效协同管理、氨等次生污染物高效管理、烟气污染物和温室气体协同减排、烟气管理进程智能调控、二氧化碳捕集操纵与封存（CCUS）、非二氧化碳温室气体减排与替换等手艺和设备的研发需求日趋凸显。将来固定源年夜气污染管理手艺与设备的成长方针是高程度实现减污降碳协同增效，助力漂亮中国扶植和“双碳”方针实现。柴油机分析热效力无望到达60%，首要污染物近零排放《情况庇护》：请您具体引见柴油车排放污染节制方面的科研功效、利用实践和将来的成长趋向？ 贺泓：柴油车尾气净化履历了从国一尺度到国六尺度的六个阶段。从国一尺度到国三尺度阶段，柴油车尾气净化根基依托机内净化，即经由过程优化策动机的燃烧来调剂。柴油车排放NOx和颗粒物两年夜污染物。NOx和颗粒物浓度能够经由过程调控策动机的燃烧同步降落；还能够经由过程对策动机燃烧的调剂，让此中的一个降落，而另外一个上升。在国一尺度、国二尺度实行阶段，柴油车经由过程机内调剂让NOx和颗粒物两种污染物排放量同步降落就可以达标。在国三尺度实行阶段，柴油车需要将一部门尾气送回到策动机中再进行燃烧，以便削减NOx排放。但这项手艺是有价格的，即废气再轮回会带来燃烧效力的降落，也就是说会耗损更多的燃油，也致使更多的CO2排放。在国四尺度实行阶段，柴油车尾气净化需要利用排放后处置手艺。排放后处置手艺首要有SCR和颗粒过滤器（DPF）两条手艺线路。采取DPF手艺线路会形成CO2排放的增添。我们团队作为柴油车尾气净化研究方面的“国度队”，从国四尺度出台最先就提出采取SCR手艺线路，避免排放更多的CO2。采纳这一手艺线路后，一方面策动机燃油燃烧的效力提高了，另外一方面NOx排放量�����APP降落了，实现减污降碳共赢。国五尺度实行阶段延续了国四尺度的手艺线路。到了国六尺度实行阶段，柴油车尾气中NOx和颗粒物排放量都要求年夜幅度降落，排放后处置系统只加一个装配已不克不及知足排放要求。在这一阶段，需同时安装SCR和DPF两个系统，同时还要共同废气再轮回手艺。进一步，我们还提出了一个高效SCR的手艺线路，就是免却废气再轮回环节，利用高效SCR和DPF系统，进一步下降CO2的排放，同时使NOx和颗粒物的排放量都年夜幅降落，实现更高效力的减污降碳。从国一尺度到国六尺度，灵活车污染物排放量前后颠末五次年夜幅度降落以后，已到达一个很是低的水平，几近做到了近零排放。在这类环境下，继续让CO2排放量年夜幅度降落应当怎样办呢？我们团队连系我国国情、本身研究堆集和国际进步前辈经验提出双SCR后处置系统的设想思绪，就是将一个SCR系统前置与策动机进行慎密耦合实现对NOx的净化，再后置一个SCR系统以实现更高的NOx净化效力。双SCR后处置系统可以或许撑持策动机内实现最好的燃烧状况，进一步提高热效力。当前，我国商用柴油策动机热效力最高程度已达50%，走在了世界的前列，下一步的方针则是到达60%的热效力，这需要夹杂动力汽车热治理系统等相干手艺彼此共同与支持。将来的国七尺度，固然相干的政策和尺度还没有正式出台，可是方针标的目的已有了，就是要在鞭策CO2减排的同时，让污染物到达近零排放。NOx深度净化与CO2减排协同推动《情况庇护》：如您所言，以NOx深度减排为抓手，鞭策PM2.5和O3协同节制是增进全国情况空气质量延续改良的一项无力办法。那末，在制订NOx深度减排相干政策方面您有如何的设法和建议？ 贺泓：起首，加速非电行业高效NOx排放节制手艺研发。一是进一步成长高效、不变的中低温SCR手艺，冲破选择性非催化还原法（SNCR）-SCR、SNCR-氧化脱硝等耦合脱硝手艺，实现低本钱高效脱硝，并鞭策其范围化项目利用，为非电行业NOx超低排放供给手艺支持。二是研发契合窑炉温度散布特征的嵌入式脱硝手艺，下降煤、气、电等能源输入，从而实现NOx深度净化与CO2减排的协同。三是针对钢铁、有色等长流程、多工序行业，优化财产布局，研发短流程洁净冶炼、炉料布局优化等手艺，经由过程全流程全局优化，实现氮—碳协同减排。其次，制订重点行业超低排放限值，增强评估和监管。一是针对分歧非电行业烟气排放特点，加速制订建材、有色等行业超低排放限值和NOx排放源的最好节制手艺指南。二是对钢铁行业周全实行超低排放后的近况进行分析评价，了了分歧NOx超低排放手艺线路在钢铁行业利用的手艺经济性，总结经验和不足，为提出和完美合适分歧非电行业NOx超低排放节制的手艺线路和方案供给鉴戒。三是连系我国经济成长和能源耗损趋向，对我国将来NOx排放进行总量和行业散布猜测，科学评估我国各行业NOx减排潜力和情况效应。最初，推动柴油车洁净化要害手艺研发，增强车油路结合管控。一是加速策动机和后处置节制系统、高压共轨燃油系统、增压系统和后处置催化剂等瓶颈手艺研发，实现柴油车洁净化焦点手艺的全链条自立可控。二是尽快启动我国柴油车、非道路柴油机、船舶下一阶段排放尺度制订，鞭策手艺进级，进一步下降柴油机污染物排放；同时制订实行更严酷的洁净油品、添加剂和润滑油尺度，确保洁净柴油车的高效不变运转。三是增强柴油车排放长途在线诊断、遥感和便携监测手艺的研发，成立数字化、智能化挪动源监管系统，实现长途排放监控—法律—维修的闭环管控。从久远来看，应鼎力成长基在绿氢的碳中和燃料合成、操纵柴油机替换手艺，实现CO2和年夜气污染物的协同减排。柴油策动机因为油耗低和具有良好的动力机能，在相当长的时候内仍将是公路和水路交通运输的首要动力来历。经由过程普遍调研分析各方定见，我们提出将来我国公路、水路交通运输实现碳中和应当分三步走。一是柴油机的短时间方针：进一步晋升热效力，利用机内和机外手艺同时下降CO2和污染物的排放，实现首要污染物（NOx和PM2.5）的近零排放；二是中持久方针：开辟碳中和燃料绿色合成和利用手艺，实现动力内燃机保守化石燃料部门甚至完全替换；三是中远期方针：实现新动力源对内燃机的演替（如氢燃料电池、电动货车、电动汽船）。

文/本刊记者 郭媛媛 在宝源

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