【財新網】（專欄作家 陶光遠）中國北方現在有兩個最大的大氣汙染源。一個出現的時間要早一點兒，這就是中國北方冬季的戶用燃煤採暖小煤爐或小鍋爐（俗稱土暖氣，現在採暖以此為主）的燃煤煙氣汙染，簡稱為散煤採暖汙染。另一個是新近出現的溼法脫硫產生的二次顆粒物——這是最近兩三年伴隨燃煤煙氣汙染治理才新出現的主要汙染源。
現在，京津冀採暖季大氣中的PM2.5中，散煤排放佔50%以上。溼法脫硫排放的PM2.5在非採暖期的汙染源中佔50%左右。因此，只要將這兩個主要汙染源排放的PM2.5大幅減下來，京津冀地區全年的PM2.5就可以下降50%左右。而這兩個汙染源都不難治理。
散煤採暖汙染，主要集中在中國北方的農村和城鄉接合部；在各個城市的市區，也有或多或少的散煤採暖汙染，比例差別很大。雖然這個汙染源已經有上百年的歷史，但是，汙染排放量達到今天這樣巨大的規模，卻是最近十多年來的事情。
發現這個汙染源是京津冀乃至中國北方大部分地區冬季的主要汙染源，經歷了一個逐漸深化的過程。
2013年10月8日 ，我在財新網發表的文章《北京治霾：能否少花錢多辦事（之一）》中如是說：“被很多人忽視的一個重要燃煤汙染源，就是農村住宅的採暖。人們都記得在上世紀80年代初，北京市內的平房普遍採用煤爐採暖。但那時北京的人均住房建築面積不過6平方米左右，燃煤鍋爐加上煤爐採暖的總面積不過1000多萬平方米。而現在北京農村的人均住房建築面積已達50平方米左右，上百萬農村居民的住房達到數千萬平方米。以前北京農村冬季的採暖主要還是在傳承中國上千年燒炕的傳統。北京前些年還推廣過相對於傳統的熱炕更節能舒適的吊炕技術，即將炕的下部支撐懸空，減少炕裡熱量通過大地的散失。過去燒炕一年也就是幾百公斤秸稈。但現在由於生活水平的提高，北京農村的家庭普遍將燒炕改為燒煤爐甚或改成戶用微型燃煤鍋爐採暖系統。這樣，一個家庭一個冬天一般要燒3至5噸煤炭，北京農村幾十萬戶傳統住宅，一年就要燒200萬噸左右的煤炭，這些煤炭燃燒的尾氣未經任何處理就排放到大氣中，煙氣中的各種汙染物濃度比燃煤電廠分別要高出幾十倍甚至幾百倍，其對大氣的汙染遠遠超過了原北京市區內燃煤採暖的影響。這也是雖然北京市內禁絕了燃煤，但北京的空氣汙染反而加重的重要原因之一。”
2015年，我參與了一箇中德合作大氣汙染治理可行性研究項目，並擔任項目的總協調人。我的德國同事阿明·昆先生，是個環境工程師。我們在考察農村散煤採暖的爐具時，他告訴我，煙氣中顆粒物的排放濃度至少為700毫克/立方米左右，甚至更高，譬如在夜晚燃煤爐/鍋爐“封火”的狀態下。我問他怎麼知道這個顆粒物排放量的？他告訴我，從熾熱的煤炭裡出來的可燃性氣體（主要成分是一氧化碳和煤炭中的揮發性有機物），要經過大約2秒鐘時間的燃燒，才能基本燃燒完畢。中國燃煤爐具的爐膛太小了，煤焦油和一氧化碳在爐膛裡的燃燒時間，連1秒鐘都不到。根據歐洲有關機構的測試結果，這種情況下，如果是燒煙煤，以煤焦油為主的顆粒物的排放量非常高，一般平均會達到700毫克/立方米以上。
同事的解釋嚇我一跳。因為整個河北省每年冬季燒三四千萬噸散煤採暖，每燒一噸煤排放大約1萬立方米的燃燒煙氣，就算每立方米煙氣中含有700毫克/立方米左右，總計可就是20多萬噸啊！在採暖的5個月時間裡，平均每個月要排放大約5萬噸左右的顆粒物，其它所有汙染源排放的顆粒物都加起來也沒有這麼多啊！燃燒散煤排放的二氧化硫就更多了，按重量計算，比起顆粒物至少翻一番，達到50萬噸左右。
之後，2015年12月1日，北京發生了一場局部地區PM2.5的濃度超過1000微克/立方米的嚴重霧霾天氣。我寫了一篇文章《北京發生世紀大霾的主要原因是什麼？》指出：“現在北京的絕大多數小型燃煤採暖爐或鍋爐，……煤炭中大量的焦油揮發出來未經燃燒擴散到大氣中遇冷凝結，成為特別毒的液體顆粒物，加上固體顆粒物，有關測試表明，普通小型燃煤採暖爐或鍋爐燃燒1公斤煤炭，要排出10克左右的顆粒物。於是北京的小型燃煤採暖爐或鍋爐大霾期間每天平均燃燒約30公斤的煤炭，產生的顆粒物估計在每天300克左右。燒煙煤時產生的青煙是什麼？就是揮發的焦油凝結後產生的液體顆粒物，那是特別毒的顆粒物。”
2016年底，我從石家莊坐高速列車到北京，在北京西站下車時發現，高速列車渾身被煤焦油和煙塵的混合物覆蓋，我用手巾紙在車廂上寫了一個“和”字，手巾紙沾滿了油膩的煙塵，這就是散煤燃燒產生的汙染物。
2016年1月10日北京市新聞媒體報道，“2016年1月9日，週六，北京市市委副書記、市長王安順不發通知、不打招呼、不聽彙報、不用陪同接待、直奔基層、直插現場，到朝陽區城鄉結合部檢查減煤換煤及散煤治理工作。他強調，要加大力度推進農村地區減煤換煤和清潔能源替代工作，嚴格依法治理劣質散煤，以堅定的治理決心迴應人民群眾對清潔空氣的期待。”
2016年2月18日中央的新聞媒體報道，“（環保部部長）陳吉寧說，今天採取的措施對冬季、特別是取暖及的針對性不強，效果不是特別好。陳吉寧指出，我們平時採取這些措施有助於全年汙染物濃度的降低，但是對於冬季的效果不是特別理想，特別是供暖季散煤採暖的問題，一噸散煤燃燒排放的汙染物強度是正常電廠排放的5-10倍。陳吉寧稱，我們有針對性不強、不夠的問題在裡面。”
2016年12月25日下午，在河北省政府新聞辦舉行的新聞發佈會上，有關專家談及當月河北遭遇數次大範圍重汙染天氣時表示，民用散煤排放仍是京津冀及周邊地區大範圍重汙染的主要成因。
“儘管散煤燃燒僅僅佔河北省整個煤炭消耗的10%左右，但是由於其燃燒時汙染物排放的濃度高，因此其排放的顆粒物和二氧化硫，佔整個煤炭燃燒所排放的50%左右。考慮到這4000萬噸煤是在冬季採暖期的大約5個月內燃燒的，因此，在這個期間，散煤燃燒排放的顆粒物和二氧化硫的排放量肯定都超過排放總量的50%。”
“2015年至2016年這個冬天，北京市的散煤燃燒估計為400萬噸左右，約為河北省的1/10，也肯定是北京市佔總量超過50%的顆粒物和二氧化硫汙染源。按單位國土面積計算，北京市平原上的散煤燃燒強度甚至高於河北省（北京市的平原土地面積不到7000平方公里，而河北省的平原土地面積超過10萬平方公里）。”
“人們已經注意到，在非採暖季，京津冀地區的空氣質量有了明顯的改善。但是在採暖季，空氣質量幾乎沒有改善，甚至感覺在惡化。原因很尷尬，工業汙染治理的力度還是很明顯的，而散煤採暖汙染的治理並不順利。由於農村生活水平的提高，人們花得起錢買更多的煤了，為了提高室內的舒適度，燃燒了越來越多的散煤。很多家庭的室內氣溫，原來只有攝氏10~14度，現在則提高到了攝氏16度至20度。須要知道，室內溫度每上升攝氏1度，燃煤消耗就會增加6%左右！因此，近年來，散煤燃燒採暖的煤耗一直在增長。”
“但這個汙染責任並不在燒散煤的家庭——這些家庭大部分是農民家庭。問題出在燃煤設備和燃燒的煤炭上。”
但是，散煤汙染一定就造成嚴重汙染嗎？我在這篇文章裡與德國做了一個比較：“德國是一個能源資源以煤炭為主的國家，硬煤與褐煤的資源都非常豐富。德國曆史上也是一個以散煤燃燒採暖為主的國家。在二次大戰以前，大部分家庭採用小型燃煤爐/鍋爐採暖（德國以前為什麼不燒炕，對我來說至今是個謎），只有城市的少數家庭採用集中供暖。二次大戰後，由於中東的廉價石油以及原蘇聯和北海大量天然氣的發現和進口，德國的很多家庭才改為燒燃油或天然氣採暖。但是，在原西德的大氣汙染基本得到治理的1992年，德國仍有約16%的家庭燃燒固體燃料，其中相當大的比例是燃燒用褐煤（煙/揮發份最大的煤）做的型煤，其餘的燃燒生物質。需要指出的是，燃燒生物質只是在燃燒煙氣中沒有二氧化硫，而顆粒物的排放與燃煤不相上下。
德國長期以來非常重視降低小型家用固體燃料採暖爐/鍋爐的汙染物排放，並提高燃燒效率。在上世紀七十年代，德國生產的小型家用固體燃料採暖爐/鍋爐的燃燒煙氣顆粒物排放量標準上限即為150毫克/立方米；到上世紀九十年代，這個標準的上限已經降到75毫克/立方米；從2015年1月1日起，更是降到了20（大功率）~40毫克（小功率）/立方米，這已經達到了燃煤發電廠的汙染排放標準，只有現在京津冀地區普遍使用的家用小型燃煤爐/鍋爐煙氣中顆粒物排放濃度的5%左右。而德國燃燒的型煤一般用低硫褐煤作為原料，在燃燒時，型煤中的大部分硫會與鈣鎂離子結合生成硫酸鹽，固化在煤灰中，使得煙氣中的二氧化硫含量進一步降低，煙氣中的二氧化硫含量不到京津冀地區散煤燃燒煙氣中二氧化硫平均含量的10%。”
散煤採暖汙染，如何治理？
從大的方面講，有兩條路可走：
第一條路是採用清潔的替代能源，主要是電力和天然氣，即所謂的煤改電和煤改氣。現在很多地方都在推冬季採暖煤改氣或煤改電。
走第一條路的第一個問題是，無論是電還是天然氣，能源價格都要比煤炭貴得多。按單位熱值的價格計算，天然氣和電力的價格都是燃煤的三到五倍。儘管這兩種能源在使用時，調控性更好，因此能源的使用效率較高，熱能用量較燃煤少。但是即使加上這個因素。煤改電和煤改氣之後的能源成本比起燃煤，還是其2~3倍。除非對建築物進行節能改造，降低建築物的採暖能耗。否則，採暖費就是一筆巨大的負擔，無論誰承擔都是很困難的。以河北省為例，原來燃煤時的採暖費為每年200億~300億元（隨煤價波動），每個家庭的支出為2000~3000元，如果全部改為電力或天然氣，則每個家庭的採暖支出每年要增加2000~3000元，這對於人均可支配收入只有1萬元出頭兒的河北農村，肯定是一個很大的經濟負擔。
走第一條路的第二個問題是，無論是煤改氣還是煤改電，基礎設施又是一筆巨大的支出。以北京市的煤改電為例，據報道，農村煤改電平均每戶的最大用電功率按9kW計，這100萬戶就是900萬千瓦；建設1kW的農村配電網要投入多少錢？1000多元有了吧？這樣一戶就是1萬多元；熱泵還要投錢，每戶2萬多元吧？這樣算下來，北京的煤改電工程，估計需要200億~300億元。而且每年再按每千瓦時的電力0.1元給每戶1萬千瓦時的電力，按夜間電價格計，每千瓦時政府得補貼0.25元，總計每個採暖季每戶要補助2500元。近百萬戶農民每年都得補20億元左右。
北京財政狀況較好，投錢就是了。但河北省的經濟水平比北京差得多了，而河北省的農村人口比例又遠遠高於北京，因此對於河北省政府和老百姓來說，若用煤改氣或者煤改電採暖，錢著實是個事兒。
再以河北省的煤改氣為例，要給農村鋪設天然氣管網，還要購置戶用天然氣採暖鍋爐，平均每戶投資多少錢？每戶5000元擋不住吧？
走第一條路的第三個問題是，能源供應的安全性。能源供應的安全性，如果是用電，基本上還是有保障的；即便極寒好幾天，通過電力價格的調節，鼓勵電力採暖戶在夜間用電低谷時段多用電、白天用電高峰時少用電，還是能夠對付的。但是，煤改氣就麻煩了。中國現在正在大力推廣煤改氣採暖，因此，採暖季的天然氣用量遠遠大於非採暖季，而中國的季節性天然氣儲備庫容量又不足夠大。德國的天然氣季節性儲備可保全國3個月的用氣，中國的天然氣儲備估計連3個星期都保證不了。過去採暖季天然氣供應緊張時，小半個中國的天然氣供應保北京；如果各地冬季採暖都煤改氣，採暖季用天然氣採暖的人多了，如何保證？而建設季節性儲氣庫又是一筆巨大的投資，需要加在冬季採暖用天然氣的成本上。
如何解決這個問題呢？一個最簡單的辦法就是對建築進行節能改造，減少採暖能耗的需求，因而節省採暖能耗的支出。
在城鎮建築的節能領域，中國已經有了一些經驗。德國能源署在2010年開始與中國住建部合作，在中國開展了被動式超級節能示範建築的建設，分別在河北省建成了中國的第一座被動式超級節能住宅建築——位於秦皇島的“在水一方”和第一座被動式超級節能辦公樓——位於石家莊的河北省建築科學研究院的科技樓。被動式超級節能建築的節能效果很好，可以節省90%以上的採暖能耗。
但是這樣的建築改造水平對於農村人口來說費用太高了，估計每戶要投入5萬元以上。
我的建議是在河北省農村住宅進行簡易的節能改造，對屋頂、北牆和東西牆進行保溫改造，可將建築能耗減少50%左右。我大致核算了一下，這樣的改造每戶僅需要1萬元出頭兒，這樣煤改氣或煤改電後，每戶農民每年的能耗支出就與原來燃煤不相上下了，用5年左右節省的採暖費支出就可回收改造的成本。問題是，每戶進行建築節能改造的這筆投入由誰來負擔？由農村家庭完全自己負擔肯定有困難。問題是，政府補貼多少？以即將與北京聯合舉辦冬奧會的張家口市為例，近百萬個農村家庭，簡易建築節能改造總共需要100多億元，政府如何籌得這筆錢？中央政府能夠承擔這筆支出嗎？
第二條路就是走清潔燃煤的道路。這是一條事半功倍的道路。
清潔燃煤中國也進行了很多的示範推廣工作，但目前總體來說不太成功。原因很簡單，將爐具和燃煤分開了。甚至在很多地方，連散煤汙染治理的工作也分開了，燃煤歸工業部門負責，爐具歸農業/農村部門負責。
於是，負責燃煤的部門大力推廣清潔煤。所謂清潔煤，就是用無煙煤做的煤。後來也有的地方用半焦（或稱低溫焦或蘭炭）。但由於爐具的燃燒技術水平很低，造成燃燒不充分，仍然排放大量的顆粒物。
2017年2月北京郊區小燃煤爐燃燒無煙煤做的清潔型煤排放的煙氣,肉眼看上去，煙氣中的顆粒物含量應該是幾百毫克/立方米。
走清潔燃煤這條路其實有很成熟的國際經驗可供借鑑。
以德國為例。在二次大戰以前，除了少數大城市的家庭靠集中供暖，家庭採暖基本上都是靠散煤。20世紀60年代以後，由於石油價格低廉，冬季才逐漸改為以燃油採暖為主。不過直至今日，仍有幾十萬個家庭冬季採用戶用燃煤爐採暖。
德國戶用燃煤爐/鍋爐的汙染物排放量一直在下降。以煙氣中的顆粒物為例，20世紀90年代之前，是150毫克/立方米（這個標準初始實施日期沒有考證，好像是70年代中期，距今有40年了。考慮到今天中國大多數的冬季燃煤採暖爐/鍋爐的煙氣顆粒物排放為700毫克左右，比德國40年前的標準上限還高好幾倍，估計與100多年前19世紀末威廉一世/俾斯麥時代的排放水平差不多），真是讓人感到無奈；德國20世紀90年代中期開始實施顆粒物上限為75毫克/立方米的標準；從2015年1月1日起， 4kW~500kW的小型燃煤爐/鍋爐的煙氣顆粒物排放標準上限為20毫克（多個房間）~40毫克（單個房間）。
前不久，國內某大型煤礦公司從德國進口了按照2015年德國最新排放標準制造的戶用水暖鍋爐和德國用褐煤製作的型煤，在北京某權威機構做了測試。測試結果與中國大多數的戶用採暖小鍋爐、中國自2016年7月1日起執行的燃煤鍋爐排放標準比較如下：
這也就是說，沒有任何煙氣後處理工藝的德國戶用小鍋爐+德國褐煤做的型煤燃燒排放的煙氣中的汙染物居然比中國的工業和供暖燃煤鍋爐採用了煙氣後處理工藝後排放的煙氣還要乾淨。我在上一篇文章中已述，中國大量燃煤鍋爐（包括燃煤電廠的燃煤鍋爐）的煙氣經過溼法脫硫，煙氣中的顆粒物經常超過100毫克/立方米。而我最近得到的消息是，中國最好的燃煤電廠，經過給溼法脫硫工藝打了足夠的補丁之後，顆粒物總量也在20毫克/立方米左右。與上述的結果比較，這個事實真是讓人哭笑不得。
上述這家國內大型煤礦公司正在與德國的有關公司合作，積極開發超低汙染排放且適合中國國情的戶用小燃煤鍋爐和相應的型煤，在即將到來的冬季可以進行示範應用。每臺戶用小燃煤鍋爐的造價估計為3000~5000元（依功率不同有所差異）。使用這種新型的戶用燃煤小鍋爐，燃煤熱效率可達80%左右，而現在京津冀地區大多數的戶用燃煤小鍋爐的燃煤熱效率為35%~50%。因此使用這種新型的戶用燃煤小鍋爐估計能節省40%左右的燃煤。儘管煤炭經過加工，成本會增加20%~30%，但由於燃煤量的減少比例更高，因此，用戶的燃煤成本不僅不會增加，反而可能還會減少。
現在，京津冀採暖季散煤汙染排放的PM2.5在汙染源中佔50%以上。而上一篇文章討論的溼法脫硫排放的PM2.5在非採暖期的汙染源中佔50%左右。因此，只要將這兩個主要汙染源排放的PM2.5大幅減下來，京津冀地區全年的PM2.5就可以下降50%左右。而通過上一篇和這一篇的分析，可以發現，這兩個汙染源都不難治理。
今年年初，有位政府高層環保官員問我：“京津冀的嚴重霧霾得到基本治理，你覺得需要多少年？”我當時猶豫了一下說：“估計至少需要五年的時間吧？”現在，我可以堅決地說：“五年！只需要五年！”因為現在兩個最主要的汙染源都找到了，治理的方法也是現成的；需要花的錢也不算太多。而我知道我們各級政府治霾的決心有多大！民眾想不呼吸骯髒空氣的心情有多麼迫切！
團結起來，從現在做起，到2022年冬奧會開幕之前，我們一定能治了那霾。■
作者為中德可再生能源合作中心（中國可再生能源學會與德國能源署合辦）執行主任