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谢克昌:我国煤炭开发利用对生态环境的影响及对策

发布时间:2012年03月11日 08:35 | 进入复兴论坛 | 来源:人民网 | 手机看视频


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    本世纪以来,我国煤炭开发利用量以年均2亿吨的速度增长,2011年已突破35亿吨,占世界的45%左右。煤炭的大规模开发利用带来了严峻的生态环境破坏和污染物排放问题,对可持续发展和人身健康构成了严重的威胁。

    一、煤炭开发对生态环境的影响

    1、水资源区域分布不均衡且破坏严重

    我国主要煤炭基地水资源总体短缺,13个大型煤炭基地中12个缺水,以晋陕蒙地区为例,该区探明煤炭资源保有储量占全国的64%,但水资源仅全国水资源的1.6%,矿区供水主要靠抽取地下水资源和矿井水综合利用。在中西部地区寻找煤矿建设所需要的水资源,比找煤更为紧迫,也更为困难。从长远来看,中西部地区煤炭工业发展不仅缺水,而且必然也存在着和工农业争水的问题。另一方面,煤炭资源大规模开发活动造成地表挖损、塌陷、压占等,致使地形地貌发生改变,对地下水、地表植被等造成一定的破坏,水土流失和土地荒漠化日益加剧。据统计,山西省平均开采1 t煤炭,矿井排水0.87 t,每年因采煤破坏地下水4.2亿m3。而全国采煤破坏排放地下水约60亿m3/a,仅25%得到利用,水资源浪费也十分严重。

    2、土地与地面建筑物塌陷

    地下煤炭大面积开采导致地表沉陷,在地下潜水位较高的矿区(如华东矿区),地表沉陷会引起塌陷区积水,严重破坏土地资源。据统计,全国因采煤区地表塌陷造成的土地破坏总量达40万公顷以上,开采万吨原煤所造成土地塌陷面积平均达0.20-0.33公顷,每年因采煤破坏的土地以3-4万公顷的速度递增,这一问题在粮食和煤炭复合主产区显得尤为突出。2010年底,全国采煤塌陷面积累计达55-60万公顷,直接经济损失约数十亿元。煤炭开采造成矿区土地塌陷,占用耕地,诱发滑坡、垮塌等地质灾害和水土流失,迁村移民等一系列生态与社会问题。

    3、矸石露天排放造成环境污染

    煤矸石每年排放量占当年煤炭产量的10%-15%。近年来,我国平均每年排放矸石约3.0亿吨,压占土地面积300-400 公顷以上。初步统计,我国现有煤矸石山1600余座,矸石堆积量已超过60亿吨,占地70000公顷以上,形势相当严峻。以山西省为例,煤矸石累计堆积量高达10多亿吨,形成了300多座矸石山,随着煤炭生产的高速增长,每年新增煤矸石约8000万吨。煤矸石堆积占用大量土地,侵蚀大片良田;风化后扬尘危及周边大气环境;淋溶水经地面径流和下渗,所含的硫化物和重金属元素严重污染地表水体、土壤和地下水源;长期堆存时,经空气、水的综合作用,产生一系列物理、化学和生物变化,发生自燃而释放包括SO2在内的大量有害有毒气体,破坏矿区生态,诱发附近居民呼吸道疾病和癌症;矸石山的不稳定极易导致滑坡和喷爆,引发地质灾害,酿成重大灾害,造成人员伤亡,毁坏财产和地面设施。

    二、煤炭利用对生态环境的影响

    煤炭利用过程中向环境释放了大量二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、挥发性有机化合物(VOC)、悬浮颗粒物等大气污染物和CO2等温室气体。研究表明,燃煤利用过程中排放的SO2 、NOx和颗粒物分别占全部人为源排放量的94%、60%和70%左右,是主要的大气污染物来源。

    1、酸沉降由硫酸型向复合型转变

    二氧化硫和氮氧化物均为致酸物质,其大量排放会引起酸沉降问题,影响范围已经由局地性污染发展成为区域性污染,甚至成为全球性污染。我国西南、华中及东部沿海地区已成为继欧洲和北美地区之后的世界第三大酸雨区。“十一五”期间,我国加大了二氧化硫控制力度,燃煤电厂脱硫等控制措施得到坚决执行。与对SO2排放的研究与控制形成强烈反差的是,目前我国针对NOx的综合控制还刚刚起步,NOx排放量仍处于快速增长的态势。NOx的快速增长部分或全部抵消了SO2控制对酸沉降的改善效果,也使我国酸沉降由硫酸型向硫酸和硝酸复合型转变。

    2、颗粒物造成的沙尘和灰霾污染严重

    颗粒物是影响城市空气质量的最主要的污染物,目前监测的300 多个城市中约有三分之二的城市PM10 超过国家二级标准。此外,在一些大中城市,随着对粗颗粒物控制的有效性的提高,细粒子在颗粒物中所占的比例日趋上升,而且细粒子中含有高浓度的有机物、硫酸盐和硝酸盐等二次成分,对人体健康构成很大威胁。我国城市监测的PM2.5浓度最高达150 ug/m3,超过美国标准年均限值(15 ug/m3)的8-10倍。目前京津冀、长三角和珠三角等城市群地区频发灰霾天气,大气能见度明显下降,就是高PM2.5浓度与不利气象条件共同作用的结果。1957-2005年间我国东部年平均能见度下降约10千米,下降速率约0.24 千米/年,西部能见度下降的幅度和速率约为东部的一半,表明我国以能见度下降为表征的区域霾问题日趋严重,且东部表现更为明显。

    3、臭氧和光化学污染问题凸显

    与此同时,另外一种区域性污染问题——光化学污染随着经济发展和机动车的增长日趋显著。以北京为例,1996年以后臭氧的超标日和小时数,以及最大小时浓度都呈逐年增加的趋势。在1998年采取大气污染控制紧急措施之后臭氧污染有一定程度的减轻,但近年来没有明显改善。臭氧最重要的前躯物除NOx外,还有挥发性有机污染物(VOC),但我国目前还几乎没有针对挥发性有机污染物的控制措施。

    4、应对全球气候变化压力日益增大

    在煤炭利用的过程中,除排放大量大气污染物外,还排放了二氧化碳、甲烷、氧化二氮等温室气体。目前,我国的CO2排放总量已成为世界首位,人均温室气体排放量也已达到世界平均水平,CO2减排压力日益增大。

    三、措施与建议

    1、控制煤炭开发总量,绿色开发煤炭资源

    在具有保证一定时期内持续开发的储量前提下,用安全、 高效、环境友好方法将煤炭资源最大限度采出的生产能力称为科学产能,它要求“资源、人力、科技与装备、投入”都必须达到相应的要求和标准,是煤炭行业和一个矿区综合能力的体现,包括安全开采、绿色开采和高效开采三个方面的要求。

    根据工程院提出的科学产能评价指标体系的要求,通过对晋陕宁蒙甘、华东区、东北区、华南区和新青区进行的现场调研和评价,结果表明,2010年我国共361个矿井实现或基本实现科学开采,科学产能约为10亿吨,仅占全国煤炭总产量的30%左右。

    最乐观的估计,2030年,我国可建成科学产能近40亿吨,但需要大幅度加大煤炭开发投入力度,预计累计需要投入2.5万亿元,代价过大。如果通过加强管理、加大投入、改进技术与装备,2030年科学产能有望达到33亿吨,占总产能的比重达到70%左右。

    提高科学产能比重,有效控制煤炭开发对环境的影响和破坏,需要采取以下三个方面的举措:第一,设定科学产能标准,控制煤炭开发总量。针对煤炭生产中的资源浪费、环境破坏等问题,对煤炭开采的资源、安全、装备、环境等条件加以限定,设定科学产能标准,符合条件的准予开采,达不到国家规定科学产能标准的企业强制退出煤炭生产,对资源浪费严重、安全生产条件不达标、瓦斯防治能力不足的煤矿坚决予以关闭。第二,完善煤炭完全成本体系,改革煤炭价格形成机制。煤炭安全、高效、绿色开采必然导致开采成本上升,要使开采成本得到合理补偿,必须消除煤炭价格市场化的体制障碍。应建立“以煤炭成本为基础,完全市场化”的价格形成机制,逐步建立煤炭期货交易市场和煤炭价格指数,取消行业性建设基金和不合理收费。第三,加快制定煤炭安全、高效、绿色开采的财税优惠政策。应加快制定具体的财税优惠政策(包括增值税、所得税和资源税等),为形成煤炭安全、高效、绿色开采的成本补偿提供法律制度保证。

    2、强化污染物控制,实施环境友好的煤炭利用战略

    1) 在重点区域推进煤炭总量控制和多污染物联防联控

    我国煤炭消费区域分布不平衡。东部地区单位面积煤炭消费量和单位面积污染物排放量均高于中部地区、远高于西部地区,空气污染问题也最为严重。在城市群地区,燃煤和污染物排放集中的现象更为突出,直接导致了严重的灰霾,光化学烟雾等污染问题。对于这些重点区域,应实行特殊的综合控制对策,包括煤炭总量控制和多污染物联防联控。根据空气质量的目标制定各污染物总量控制的目标,进而根据多污染物总量控制倒逼燃煤总量控制。大气污染联防联控的重点污染物是二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、挥发性有机物等,重点行业是火电、钢铁、有色、石化、水泥、化工等,重点企业是对区域空气质量影响较大的企业。

    2)在重点行业推进煤炭总量控制和清洁燃烧技术

    受环境污染和气候变化的双重约束,需要对重点行业实施煤炭利用总量控制。要使燃煤消费量逐渐向燃烧效率高,易于进行污染控制的大型燃煤设备倾斜,同时配以先进的经济有效的污染控制技术。电力行业实施“清洁燃烧-协同减排-综合利用”三元一体化的污染控制技术路线。炼焦行业实施“大型化-资源化-清洁化”的污染控制技术路线。工业炉窑实施“先进工艺-多污染物协同控制-副产品回收利用”的污染控制技术路线。

    3)充分利用市场机制和经济政策,建立排污交易制度

    实施排放权交易制度,实际是给予污染排放企业充分的灵活性来选择减排方式,激发企业污染控制的积极性。在总量控制方案和排放许可证制度相继推出以后,实施排放权交易,以市场手段促进二氧化硫减排就有了可行性。我国目前的排污权交易尚处于起步和试点阶段,需要不断突破机制体制障碍,完善相关的法规标准,推进排污权交易规范、高效的实施。

    3、开展煤炭清洁高效发展战略研究及相关技术攻关

    煤在作为主要能源的同时,也是环境的主要污染源,对生态的破坏与安全的威胁不容忽视。在新的历史时期,科学发展、安全发展、节约发展是煤炭工业发展的方向,如何清洁、高效、可持续地利用好煤,是当前我们面临的最大课题。通过对煤炭从开采、运输、发电、转化等全产业链的各环节进行深入调查、研究和分析,提出具有前瞻性、科学性、可行性的我国煤炭清洁高效开发利用的战略目标及措施建议是首要的。中国工程院组织400多位院士和专家进行的“中国煤炭清洁高效可持续开发利用战略研究”重大咨询项目即将完成。

    与此同时,还要加强煤炭开发利用科学技术研究和攻关,努力依靠科技进步,改进技术、设备和工艺,实现煤炭清洁生产。相关企业应坚决克服短期效益行为,推进洁净煤技术的开发与应用,利用生态环境技术实现废弃物的循环利用。通过废弃物的循环利用,实现煤炭污染物的最低排放。煤矿必须充分考虑到对生态环境的影响,采取科学合理的防治措施,把环境保护提升到技术、经济的高度来考虑,从源头上预测,边开采边治理,将煤矿开发利用对环境的破坏降低到最低限度。

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