今天一早起来，电脑屏幕上：北京：今，霾；空气质量，重度污染。就在圣诞节前的一天，北京、天津都实施了霾重污染红色预警，中小学停课，汽车单双号限行。作为大学教师，不得不继续上班，空气质量低劣，上下班都无奈开车，被剥夺了步行运动的权力；从汽车出来到办公楼的一小段路上，还不得不戴上口罩。

那天在上班的路上，看到几乎所有的人都戴着口罩，匆匆忙忙的尽快进入建筑物。突然听到汽车上的广播新闻，好像是经济频道，说北方某公司通过某城市大港口进口10万吨韩国液态硫磺，得到零关税的待遇、通关的便利和一路官方的协助(http://news.163.com/15/1220/11/BB9BDAC300014JB5.html,http://www.100ppi.com/news/detail-20151022-670415.html ，第一个链结曾是从韩国进口硫磺零关税的报道)。

听了这一新闻，几天来像吃了苍蝇一般，回味起来，都忍不住呕吐，今天再感受到这污霾，实在忍不住，还是把这一议论写出来，但愿这是政府偶然失误。希望政府早日发令禁止进口硫磺。也愿天朝国民能早日摆脱污霾的压迫。

霾的前躯体，主要有四类物质：

硫的氧化物

氮的氧化物

挥发性有机物

燃烧生成的可悬浮颗粒物

实际上，我们每天忍受的霾，或PM2.5主要是这四类物质在大气中演化反应的结果。在上世纪80年代前的美国，曾被定义为光化学烟雾。

在这个演化中，硫氧化物和氮氧化物在空气中遇到水汽，生成亚硫酸和亚硝酸微液滴，遇到可悬浮颗粒物则会附着在其表面，由于这些无机酸的作用，会立即变化为亚硝酸盐和亚硫酸盐，在自然光的作用下，亚硫酸盐和亚硝酸盐会和大气中的氧气和臭氧反应，变成强酸硫酸盐和硝酸盐。当然，在没有可悬浮颗粒物的情况条件下，亚硫酸和亚硝酸仍然可以在自然光促进下与氧和臭氧反应，变成硝酸和硫酸。

表面附着了硫酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐的可悬浮颗粒物，表面活性是非常高的，再加上阳光或阳光中紫外光的作用，遇上可挥发有机物分子，就会发生一系列反应，有时候还有一氧化碳（一氧化碳常常和可挥发有机物一起排放）的参与，这个系列反应导致生成一系列毒性、致癌性都极强有机化学物质，如蓖类、吡啶类、酚类等等。

在这个演化中，硫氧化物、氮氧化物、硫酸、亚硫酸、硝酸、亚硝酸等，都既是催化剂，也是反应物。

硫和氮，都是构成植物、动物细胞的成分，自然界的化石燃料，煤、石油、天然气都是远古时代的动植物遗体，都含有一定量的硫和氮。按照重量百分比，硫含量比氮含量多一些。比如煤和石油，一般含硫在0.5－5 wt%。大部分含硫在1－2.5 wt%。含氮量要低一些。这些燃料含有的硫和氮，在燃烧中都被转化成了硫氧化物和氮氧化物。

燃烧排放废气中的硫氧化物，都来自于燃料中自有的硫，但排放的氮氧化物，除了燃料自有的氮转化的以外，还由于燃烧温度过高，空气中的氮有一部分被氧化。因此，常常说的天然气比煤洁净，是不一定的，如果用常规的火焰燃烧，生成的氮氧化物量并不少。只有结合了低温催化燃烧技术，才不生成氮氧化物。天然气中的含硫量也不低，只是比较容易分离净化，如果分离净化不到位，硫氧化物的生成，也不会少。

在讨论汽车尾气的时候，人们不太关注硫氧化物排放，是因为现代炼油技术已经把大部分硫除去了。虽然炼油工艺也除去了油品中存在的大部分氮，但是由于内燃机燃烧温度很高，还是会把空气中的氮氧化一部分成为氮氧化物排放出来。

化石燃料中硫的演化，对污霾量的贡献率极大，对污霾毒性和致癌能力的贡献也很大。但是硫在现代工业中有重要的应用，对现代工业体系有重要的支撑。

工业界的人士常常说，硫酸是现代工业之母，当然，也是现代化学工业之母。1750年铅室法制硫酸工艺的工业化，导致了现代化学工业框架的建立，同时，也催生了整个工业体系的建立。在此基础上，才有了现代工业文明。

硫酸工业的重要性和社会价值，由其本身的一个技术进步可以表达的很充分。1750年铅室法硫酸工艺工业化，是以NO/NO2为催化剂的，效率不够高，需要能耗高的气体分离，很难生产浓硫酸，但是这一工艺一旦工业化，硫酸的社会需求就被逐步放大，因为那个时代硫酸是工业的种子。1870年的一个技术进步，实际上是用Pt，白金作为催化剂，建立了非均相法制硫酸，取代了铅室法硫酸。这使得硫酸产量极大提高，特别是使浓硫酸的生产成本极大降低。大家知道，白金是很贵的金属，被大量用作催化剂，这本身就说明了硫酸工业在现代工业体系的地位。

制硫酸的原料硫，在开始年代用天然硫磺。但是天然硫磺不够用，就用硫铁矿，通过燃烧获得二氧化硫，再在催化剂的作用下，继续用空气氧化成三氧化硫。采用水吸收三氧化硫，从而成为硫酸。有了廉价的硫酸，由于其高活性和巨大的氧化能力，就衍生出了现代化学工业，进而演化出了现代工业体系。

二战以后，炼油技术得到了飞速发展，有色金属冶炼技术也得到了飞速发展，由于工业界的环保责任心和社会的压力，工业化国家都开展了硫磺回收。比如，炼油工业中，原来原油中的硫基本上都以硫磺状态被回收了。对于有色冶炼，好多矿物都是硫化物，或者含有硫化物，一般都用煤作燃料，排放废气中会有大量硫氧化物。但是近几十年来，大部分也被转化成了硫磺。加上天然气中硫元素的回收，还有局部的燃煤电厂的硫元素回收。这些回收技术的工业化和实现，逐步导致了世界性的硫磺过剩。近30年来，已经不再有硫铁矿制硫酸工厂了。

环境保护的压力在工业化国家一直持续增加，硫回收作为工业行为，成了工业界必须做的。由于国际市场的硫过剩，卖不出价钱。只有政府补贴，硫回收过程才能持续。所以，从日本、韩国买硫磺，是价格非常低廉的。

进口工业化国家补贴的硫磺，直接的效果是压抑了国内工业硫回收的动力。天朝政府不补贴硫磺回收，反而允许大量进口。这无疑间接助长了污霾的肆虐。

一个简单的算术，2014年中国燃烧了42亿吨煤，假设这些煤平均含硫1.5 wt%。那么，排放的硫元素为6300万吨，折合二氧化硫为1.26亿吨。这些煤燃烧，生成的氮氧化物的量，在相同的数量级。

显然，政府应该制止硫磺进口，鼓励硫回收。当然，硫酸工业消耗不了这么多的硫。但是毕竟可以减少一大部分硫氧化物的排放。

更重要的，是表明一种态度，让人民感受到战胜污霾的决心和前景。

 

祝各位同行2016吉祥！祝愿2016没有污霾！

 

2015年12月29日于天南大联合楼

 

 

相关专题：重霾围城 谁是罪魁祸首？
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自李永丹科学网博客。
链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-281175-946606.html

上一篇：从投稿的编辑处理时间看把学生毕业和发表论文挂钩是毫无道理的
下一篇：治霾良策 II：煤转气同时推广催化燃烧