中国氮氧化物排放现状、趋势及控制对策
郝吉明 田贺忠
清华大学环境科学与工程系(100084)
摘要：采用部门分析法对2000-2030年中国能源消费需求进行了情景分析，结合分部门、分燃料类型氮氧化物（NOX）排放因子，采用燃料消耗排放因子法对中国NOX排放现状及发展趋势进行了分析研究。2000年，中国NOX排放量约1177万t。若不采取有效控制措施，到2020年将达到2363-2914万t，超过美国成为世界第一大NOX排放国。中国NOX排放在部门及地区分布上极不均衡：2000年，火力发电、交通运输和工业部门贡献率分别为35.8%、21.3%、30.9%；80%左右NOX排放集中在中东部省区。因此，制定日趋严格的电站锅炉和机动车NOX排放标准，促使先进的低NOX燃烧技术乃至SCR在电站锅炉的推广应用和在汽车上安装稳定、可靠的催化转化器是控制中国NOX排放增长的必然选择。
关键词：氮氧化物，排放因子，能源消费，部门分析法，控制对策
1. 引言
北京氮氧化物（NOX）是致酸气体，也是发生光化学烟雾产生强烈刺激性气体的重要前提物，其排放量的增加，不仅会造成空气中NO2浓度的增加，使区域酸沉降趋势不断恶化，而且还会使对流层O3浓度增加，并在空气中形成微细颗粒物（PM10/PM2.5），从而对公众健康和生态环境产生巨大危害。此外，N沉降量的增加还会造成地下水污染、使地表水富营养化、并对陆地和水生生态系统造成破坏[1,2]。
北京随着中国国民经济持续增长和人口增加，以各种炉窑等燃烧设备和机动车为代表的大气污染排放固定源和移动源急剧增加，由此造成的NOX排放及污染问题也变得愈来愈严重。目前，我国NOX超标城市不断增多，在国家统计的城市中，有近50%的城市NOX浓度超过国家二级年日均值标准。在一些人口密集、经济发达和机动车保有量大的城市，已经发现有发生光化学污染的趋势，尤其是在北京、广州、上海等特大城市已经监测到了光化学污染的发生。因此，科学分析和掌握我国NOX排放现状、地域和行业分布状况及其发展趋势，可为将来开展NOX排放及控制的相关研究奠定基础，并将有助于我国政府制定相关的法规及控制对策，以缓解NOX排放造成的局地空气污染、区域酸沉降、光化学烟雾对公众及生态系统的危害。
2. 方法学
2.1 研究范围
北京本研究的区域范围包括中国大陆31个省、直辖市及自治区，香港、澳门特别行政区和台湾省暂未考虑。研究的时间跨度为1980-2030年。其中，根据1980-2000年中国能源消费状况，估算近年来中国NOX排放量的发展变化状况，建立中国NOX排放现状的地区、部门及燃料排放清单；以2000年为基准年，采用部门分析法对2000-2030年中国能源消费需求进行情景分析，进而预测未来30年中国NOX排放发展趋势及其部门、燃料分布特征。
根据中国能源统计的部分划分方法，并结合本研究的特点，将国民经济部门划分为火力发电、其他能源加工与转换（包括供热、炼焦生产、炼油生产、制气等）、农业、工业、建筑业、交通运输业、服务业、居民生活消费等8大经济部门[3,4]。能源消费的燃料类型包括煤、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气（LPG）、炼厂干气、天然气、焦炉煤气、其他煤气、农作物秸秆、薪柴等。
2.2 能源需求预测方法
北京以部门分析法为基础，并结合其他能源预测方法，对未来中国各经济部门的终端能源需求进行情景预测与分析。能源预测模型的数学表达式如下：
北京式中：E―能源消费需求；G―国内生产总值（GDP）；Q―单位产值能耗；a―能源消费增长率；b―GDP增长率；g―单位产值能耗下降率，负值；g―部门GDP构成，％；t－预测期；t0－基准期；i－部门。
2.3 NOX排放计算方法
北京采用部门燃料消耗的排放因子法来估算中国的NOX排放总量。整个计算过程采用“自下而上”的逐级汇总方法。即：首先将各个省（直辖市、自治区）某一经济部门某种燃料消耗量与对应该部门行业相同燃料类型的NOX排放因子及NOX排放控制效率相乘得到单个经济部门消耗某种燃料产生的NOX排放量；然后将同一经济部门内各种燃料消耗排放的NOX量加和就得到该部门NOX排放量；进而将各个经济部门NOX排放量相加即得到各个省区NOX排放量；最后各省区NOX排放量汇总即可得到全国NOX排放总量。具体的计算公式如下[5]：
北京式中：QN―NOX排放量，t；KN―以NO2计的NOX排放因子，kg-NOX/t；F―燃料消耗量，t；PN―NOX脱除率，％；T―全国；i―省（直辖市、自治区）；j―经济部门；f―燃料类型；j(k)―经济部门j中的排放源类别。
