综合治理对策与新技术的优化方法

20世纪70年代以来，我国在污染控制方面提出过以防为主，防治结合，把污染消灭在生产过程之中，综合利用，变害为利等政策。但直到80年代虽注意采用废水和废物资源化，利用自然净化能力等技术，但对于污染物的产生是否合理却仍然很少关心。美国环保局回顾了基于管网末端控制的政策和存在问题，提出了必须制定以防为主的新的污染防治战略。美国国会于1990年通过了《污染防止法》，正式宣布污染防止是美国的国家政策，充分体现了工业污染控制战略的根本性变革。美国的环境战略，重点在防，提出4个“Re”原则，即Reduction（内部减少）、Recovery（回收）、Reuse（回用）和Recycle（循环）。将污染解决在发生之前已成为当前很多发达国家环境保护战略的核心。污染防止是环境保护政策的发展必然。

大气的污染问题是一个最普遍的环境问题。而酸雨则是大气污染的一个直接的严重后果。降水的酸度是由降水中酸性和碱性化学物质间的平衡决定的。大气中可能形成酸的物质是：含硫的化合物——SO2、SO3、H2S、（CH3）2S、（CH3）2S2，碳基硫COS、CS2、CH3SH、N2O、HNO3和硝酸盐以及HCL和氯化物等。这些物质有可能在降水过程中溶入降水，使其呈酸性。通常认为主要起作用的是SO2和NOx，其形成的酸占酸雨中的总酸量因地而异。

含硫化合物和含氮化合物有天然排放源和人为排放源。而近代造成大气严重污染主要是人为排放造成的。天然排放源可分为生物源和非生物源。生物源排放主要来自有机物腐败、细菌分解有机物的过程，它以排放H2S、COS等为主，进入大气氧化为SO2、NOx。非生物源包括火山喷发，地热排放气体与颗粒物，海浪溅沫等。火山活动主要以天然硫排放，据推测内陆火山爆发排放到大气中的硫约为300万吨/年。海浪溅沫的微滴以气溶胶形式悬浮在大气中，海洋中的硫的气态化合物如H2S、SO2、（CH3）2S在大气中氧化而形成硫酸，全球天然排放硫量估计为500万吨/年。天然氮氧化物的排放，主要由于闪电造成氮氧化合而成，具体产量很难准确测定。

大气中大部分硫、氮的化合物是人为活动产生的，化石燃料燃烧造成的SO2和NOx排放是产生酸雨的根本原因。这已从欧洲、北美历年排放的SO2和NOx的递增量和出现酸雨的频率和降水酸度上升趋势得到证明。

人为引起的SO2的排放，主要来源是煤，其次是石油。煤、石油等矿物燃料中含有的硫分别以有机硫、硫酸盐、黄铁矿（FeS2为主）三种形式存在，其中硫酸盐含量极少，燃烧时甚至不发生化学变化随灰渣一起排出。而另两种形式存在的硫在燃烧时被热分解出来。并在750℃时，90%以上的硫为气态硫，并与氧化物生成二氧化硫，其中一部分二氧化硫在炉膛内继续氧化成三氧化硫。生成的硫氧化物随烟气排入大气中，随着时空的变化，逐渐转化为三氧化硫、硫酸。

我国的能源消耗中有70%是煤，燃烧煤排放大气污染物的量占燃料燃烧总量的96%，其中二氧化硫占87%。由此可见二氧化硫的污染数量之大，且覆盖面广。从全球的范围来看，90%以上的排放源集中在占全球面积不到5%的工业化地区——欧洲，北美东部，日本还有我国的部分区域。因此，控制和处理二氧化硫、氮氧化物是治理酸雨和污染主要途径之一。

首先推行清洁生产工艺。当前，已从末端治理污染的方式转向应用“预防为主”的新工艺，从而把污染气体直接消除在生产过程之中，这就是目前推行的“清洁生产”。它主要包括以下内容。

燃料脱硫。即用物理或化学的方法将燃料中的硫除去。燃烧前的预处理一般采用洗煤、气化、液体型煤等技术。洗煤可减少硫20.5%，在煤中加入5%的生石灰和6%的氧化铁作催化剂，可使型煤固硫率达73%～82%左右。(www.xing528.com)

炉膛内脱硫。即在燃烧过程中脱硫。在炉膛内燃烧时喷入吸收剂或利用吸收剂与SO2反应，生成亚硫酸盐，硫酸盐随灰渣一起排出。如瑞典的ABB、Carbon公司设计并在斯德哥尔摩UARTAN等电厂运行的PFBC加压流床燃烧脱硫脱氨技术。这些技术中一些主要工艺都已由计算机控制，机械化、自动化水平很高，是节约能源、综合防治大气污染的有效途径。

烟气脱硫脱硝技术。它包括干法和湿法两种。前者采用粉状或颗粒状吸收剂、吸附剂或催化剂以除去SO2、NOx。后者采用液体吸收剂洗涤烟气将达到目的。如湿式石灰，石膏脱硫技术，氨接触法脱硝技术。此外，还有新开发的电子束脱硫、脱硝技术，脉冲等离子体化学脱硫等。先进工业国家进一步发展了高速高能固态电子开关器件，特点是能消除SO2和氮氧化物，比静电吸法装置更有效，尾产品可制成硫酸铵、硝酸铵。在这方面我国刚步入起始开发阶段。

英国建立了一套用于功率为4亿千瓦发电站的烟气脱硫设备，第一期工程已于1993年开始运行。其规模堪称世界之最，每年要用66万吨石灰石将二氧化硫转化为石膏（化学反应即将CaCO3转化为CaSO4），据推测该电厂的二氧化硫排放量削减90%左右。

其次是控制流动污染源，推行清洁工艺。汽车是排放污染气体的重要流动源，汽车尾气是城市大气污染的主要气体之一。主要发展方向是采用控制废气排放技术，改进汽车燃烧，应用新型燃料，关于此方面具体内容请看前面部分低公害汽车的开发一节。

各国在采用新技术治理的同时，制定了严格的排放标准，从立法上规定使用低硫燃料，这在实际上也推动了技术的变革。由于大气污染和酸雨是一种全球性环境问题，加强国际间的合作是治理的必经途径。如加拿大东部每年从美国接受约600万吨SO2，因此加拿大一再警告美国，美国政府也仅仅只能表示歉意，因为自身难保，已经无能为力了。因此，世界各国应携手合作，对硫、氮氧化物排放总量控制，禁止高浓度排放SO2等。在对付人类共同的敌人面前，风风雨雨几十年中，人类已取得不少成就。早在1979年，欧美35个国家鉴定了《长程越界空气污染公约》，于1983年3月生效。公约中关于“至少减少30%硫排放或跨国境流动”的议定书于1987年9月生效。有17个欧洲国家和加拿大批准了议定书，这批国家的成员被称为“30%俱乐部”。此后，世界各国纷纷采取控制硫化物和氮氧化物的排放措施。

酸雨，在我国称之为“空中死神”，大气污染和酸雨是我国重要的环境问题，如北京、西安、沈阳已名列世界十大严重污染城市排行榜，可见污染程度之深，无论在立法上，还是在技术上我国都需加倍努力去完善去改造它，时不我待也。事实上，人们也正在奋力去拼搏。