“如今，大气雾霾现象在我国日益严重，尤其是在华北地区，今年一些月份的的雾霾天数已创50余年来同期最高。可以说，雾霾状况已到了极其危险的境地。而在造成雾霾的原因中，煤炭的不合理利用难辞其咎。”前不久，中国石油大学博士生导师冯连勇带领他的研究团队在辗转调查了山西和内蒙古等地的煤炭城市后，发出了如此呼声。
冯连勇和他的团队以我国煤炭资源分布最集中、开采量最大的山西大同为样本，正在探寻中国煤炭城市走出雾霾困境的路径。
煤都大同的雾霾危机
大同，是我国一座历史文化名城。不过，大同更为鲜明的标签，则是历史悠久的采煤城市。煤业开采撑起了这座城市的经济命脉，它如今已发展成为国家重化工能源基地，享有“中国煤都”的美誉。
图为安徽一家新建的煤焦化企业，扬起的煤尘和炼焦废气排放都会造成大气污染。（CFP 供图）
大同地处山西、内蒙古两地交界，位于我国北方煤炭资源分布区的正中心，煤炭储量丰富、煤质优良、埋藏较浅。每年，煤炭业给大同市的GDP贡献达百亿元，大同的煤价甚至直接影响到全国煤价。可是，随着近年来的大量开采，大同的煤炭已呈现枯竭之势。虽然大同的煤矿探明储量依旧很大，可是最优质的侏罗纪煤已几乎开采殆尽。煤炭经济的辉煌时代逐渐过去，随之而来日渐凸显的便是大同的大气污染以及雾霾问题。
冯连勇教授认为，大同煤矿业所带来的大气污染，已经给当地发展造成了压力，并且直接在人们的健康问题上体现了出来。据大同市安监局2011年公布的统计数据，当地自1990年来患尘肺病的人数累计已达23000多人。如果说矿难可怕，那么大气污染、雾霾加剧所带来的隐性伤害则要更加可怕。
寺河煤矿对矿井瓦斯进行综合治理，用于矿井生产生活的各个方面，实现了千万吨矿井不烧一吨煤的清洁发展目标。图为瓦斯用于企业餐厨。（李亚飞 摄）
目前，大同的空气质量让人难以乐观。其实，大同只是我国众多大大小小“煤都”的一个缩影，在我国其他煤炭产地，类似的遭遇也已经或正在到来。
这样的危机引发人们思考：雾霾的根源真的在于煤炭开采吗？两者又是如何联系到一起的？
黑金与雾霾相伴相生
“煤都大同雾霾严重、环境恶化，不能不和煤炭联系在一起。”冯连勇教授这样认为。
大唐克旗煤制天然气示范项目。（陈丹江 供图）
据记者了解，我国对雾霾成因较早的研究始于20世纪90年代。1993年，广东省气象台专家邝建新分析了我国1960～1993年的雾霾观测数据，总结了雾霾的两大成因：一是人类活动大量排放污染气体；二是自然界中排放的各种污染源。其中，人类的活动占主导地位，并可以再次细分为3个原因：一是煤炭和石油等主要燃料在金属冶炼、化工生产、水泥生产、造纸等过程中，不断排放的碳、硫、氮氧化物；二是机动车尾气中含有的碳、氮氧化物；三是建筑工地、交通运输产生的粉尘扬灰等物质。显然，煤炭对雾霾的产生作出了不少“贡献”。
2012年，华北电力大学核热工安全与标准化研究所周涛、汝小龙从跟踪北京市一天中典型时间段以及一年中典型季节的颗粒物（PM）浓度入手，深入探究北京市雾霾成因与各类活动的关系，得出雾霾形成的三大污染源：一是火电、钢铁、水泥行业为主的煤炭消费；二是使用非清洁油品的机动车辆；三是基础设施建设造成的扬尘。两位学者在《北京市雾霾天气成因及治理措施研究》一文中阐述道，PM约60%来源于燃煤、机动车燃油、工业使用燃料等燃烧过程，23%来源于扬尘，17%来源于溶剂使用及其他原因。
据冯连勇教授进一步介绍，煤炭造成雾霾有5种方式。
一是矿山废气污染。据《2011年中国统计年鉴》中主要废气排放量数据显示，我国每年矿山开采排放的废气高达5414万立方米，仅煤矿行业排放的废气量每年就达3954万立方米以上。大同为煤炭大市，矿山废气污染尤其严重。
大唐克旗煤制天然气示范项目。（陈丹江 供图）
二是运输中产生的粉尘。煤炭在转运系统内被运输的过程，会扬起数量相当惊人的煤尘。除此之外，煤炭在长途运输过程中产生的粉尘量同样很多。《大同市2012年统计年鉴报告》指出，大同每年的总货物运输周转量为920531万吨·千米，而煤炭占据其中的70%，约644371.1万吨·千米。如此大的周转量导致的长途运输过程中的扬尘，对于大同雾霾的形成也起到了重要作用。
三是矸石山。据《山西省统配煤矿堆存矸石山暂行管理办法》数据，目前大同配煤矿堆存矸石山107座，占地309公顷，其中有不少却疏于管理。这对大气造成了污染，加剧了雾霾现象。
四是炼焦废气。炼焦时会产生大量煤气排放，对环境造成严重污染。中国炼焦行业协会的数据显示，每生产1吨焦炭可产生400立方米煤气。按大同市年产500万吨焦炭计算，当地一年产生的煤气有20亿立方米，除了部分被回收，其中的相当一部分被白白排放。炼焦废气排放，既污染环境又造成了资源浪费。
五是发电厂弃置粉煤灰。大同市政府发布的《大同市电厂粉煤灰污染防治工作实施方案》显示，当地正在运营的5家电厂年耗煤量共计1211万吨，平均灰分含量31.82%，年产粉煤灰400万吨，年利用粉煤灰76万吨，现粉煤灰储备库库存量约1560万吨。由于未综合利用的粉煤灰数量较多，再加上库容已满，当地露天堆放的粉煤灰每年有300多万吨。而目前，大同水泥行业年综合利用粉煤灰仅40万吨左右。粉煤灰本身体积小、重量轻，露天堆放极易造成扬尘污染。
综上所述，我国对雾霾的研究经历了逐渐深入并细化的过程。雾霾的人为来源可以总结为三个大的方向：钢铁、煤炭、化工等生产领域一次能源消费的污染物排放；机动车的污染物排放；建筑施工粉尘。从雾霾的成分看，PM2.5是空气质量恶化的重要因子，但还有氮氧化物、二氧化硫等大气污染物在起作用。据环保部统计，国内有一半的PM不是来自污染源的直接排放，而是经过十分复杂的物理和化学过程而形成。
随着社会和经济的发展，我国以煤炭为主的能源消费大幅攀升。在煤炭城市大同，这种能源消费导向体现得尤为突出，煤炭生产量、需求量的升高使得氮氧化物和挥发性有机物排放量显著增长，PM2.5污染加剧。
盼清洁利用驱散雾霾
随着国家关于建设生态文明和美丽中国理念的提出，如何治理雾霾成为国人高度关注的话题。冯连勇教授和他的研究团队，为治理煤都污染开出了三剂“药方”。
一是发展煤化工业，提高煤炭的就地转化率。煤化工是利用科学技术把煤加工生产成化工产品的一个大产业，其产品包括化肥、甲醇、乙烯、丙烯、天然气等，市场潜力巨大，产品附加值高，1吨化工产品价格是1吨煤炭价格的几倍到几十倍。我国对发展现代煤化工持积极鼓励的态度，因此，包括大同在内的煤炭富集地，可以重点发展甲醇及衍生物、乙炔化工、化肥、煤焦油深加工、煤制油以及煤层气和焦炉煤气联产利用等项目。通过提高煤炭的就地转化率，做到自产自销，不仅可以提升大同煤炭产业的经济效益，更可以避免长途运输、复杂的转运过程带来的二次污染，对于治理雾霾现象具有深远意义。
二是推行清洁生产，发展循环经济。做好煤炭开发利用过程中产生的煤矸石、粉煤灰、矿井废水和废气以及脱硫废渣等废弃资源的无害化处理和资源化利用工作，是实现资源循环利用和多次利用的重要措施。清洁生产的路径包括：鼓励企业利用煤矸石、粉煤灰生产水泥及建材，利用煤矸石发电，回用矿井废水用于选煤和工业用水，抽取煤层气发电或为居民提供燃气能源等。通过推行清洁循环生产，可以有效避免生产过程中的废弃物对大气造成危害。
清洁生产的措施，还包括改进燃煤电厂。近年来，我国在燃煤电厂的污染控制方面已经取得了很大的成就，尤其是“十一五”期间。通过推广新型减排技术，新一代燃煤电厂能够做到“低排发电”，对减少PM2.5起到巨大作用。在烟尘控制方面，新建电除尘装置的效率一般高于99.5%，加上湿法脱硫装置，对PM2.5的平均综合除去率可达到97%以上。
三是用新装备生产焦化产品。只焦不化，这是过去人们描述山西焦化行业时常说的一句话，即指将炼焦时产生的大量煤气排放掉，既污染环境又浪费资源。通过改造旧焦炉，更新炼焦生产装备，实现收回焦炉剩余煤气，利用余热发电并开发醇醚燃料等，不失为一条好的出路。事实上，大同乃至山西近年来通过关停高污染的小焦炉、利用焦炉气的实践，已经取得了积极成效。
冯连勇和他的研究团队认为，大同的雾霾危机看似特殊，实则是我国煤炭城市共同面临的难题。黑金孕育雾霾，但这并不可怕，只要有效进行综合治理，对每个生产环节加强控制，“煤都”必会迎来澄澈晴朗的蓝天。
