摘要：当今，环境问题和能源问题是全球关注的焦点，特别是中国数次大范围的“十面霾伏”，使大气污染问题成为普通老百姓热议的话题。秸秆是一种可再生的环境友好的生物质资源，但中国大陆每年约2亿吨秸秆被就地焚烧，不仅污染环境，还严重浪费资源。笔者通过查阅文献、咨询专家、实地走访和调查研究，深入分析目前农村普遍存在的秸秆就地焚烧现象及其危害，调研表明将其收集并加工成生物质固体成型颗粒燃料是解决这一困局的有效途径，从而提出了秸秆高值化与能源化利用的对策建议，即由政府制定更为严格的大气污染物排放标准，依靠政策引导城区企业减少甚至停止烧煤，并出台支持秸秆能源化利用及其产业发展的财税政策。本文分析该对策建议实施的技术与经济可行性，分析了政府、农民、企业等相关方的利益平衡。研究认为：通过制定合理的政策，引导农民将剩余秸秆收集，企业加工成生物质固体成型颗粒燃料，可以将“低值废弃物”转变为高值“可再生能源资源”，并减少环境污染。本研究旨在为消除秸秆就地焚烧现象、促进秸秆能源化产业发展提供决策参考。秸秆颗粒机压制的玉米秸秆颗粒燃料如下所示：
关键词秸秆；政策；成型颗粒燃料；就地焚烧；大气污染
0、引言
    当前，我国农作物秸秆就地焚烧的现象较为严重，焚烧过程中产生大量微小粒子，影响当地空气质量，成为引发雾霾的重要因素之一。2011年国庆期间，周口焚烧秸秆再成“雾都”，并造成高速路5次关闭。2013年6月，印度尼西亚的“烧芭”活动（即通过焚烧热带雨林获得耕地的非法行为），引发了森林大火和严重的雾霾，殃及新加坡、马来西亚等邻国，对所在地区造成了非常恶劣的大气污染和经济损失。
    进入21世纪，能源安全和环境保护已成为全球化的焦点问题。世界许多国家将发展可再生能源作为缓解能源供应紧张、应对气候变暖（温室气体减排）的重要举措。生物质能源除了可再生和清洁外，还是目前主要的可以直接使用和大规模生产的能源产品，生物质综合利用和生物质能可以促进农村经济发展，发展生物质能源已成为世界许多国家能源发展战略。
    中国作为一个农业大国，农作物秸秆每年总产量超过8亿吨，有1/3没有被资源化利用而被就地焚烧，不但造成资源浪费，还造成环境的严重污染。因此，研究如何消除农作物秸秆就地焚烧现象，并提出农作物秸秆合理利用的对策十分必要。
1、秸秆利用及就地焚烧现状
1.1基本概念
1 1 1生物质和生物质能
    广义的生物质是指一切有生命的、可以生长的有机体及其产生的废弃物。组成生物质最重要的元素为碳和氢，碳和氢可以与氧气发生剧烈氧化还原反应，同时释放出大量热。因此，所有生物质都含有一定的能量，称为生物质能。生物体是通过光合作用，直接或间接地将太阳能转化为化学能，并储存于生物质中。生物质能来源于太阳能，是太阳能的一种表现形态。生物质能可以转化为固态、液态和气态燃料，是一种可再生能源，同时也是唯一可再生的碳源。
光合作用：6CO2+6H2O=C6H1206+602
    1 1 2农作物秸秆
    农作物秸秆是指去除籽果实的农作物茎、叶、秆及根等部分，包括各种粮食作物、经济作物、油料作物和纤维类作物的秸秆，如玉米秸秆、高粱秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、豆类作物秸秆和棉麻秆等。农作物秸秆属于生物质。农作物秸秆中蕴含生物质能。
    1.2农作物秸秆总量及分布
    根据农业部组织的全国秸秆资源调查结果，目前我国农作物秸秆理论资源量为8.2亿吨，秸秆可收集资源量为6.87亿吨。我国农作物秸秆产量按照人口增长趋势，将在2030年左右逐步增加到最高水平，达到10亿吨。
    我国的农作物秸秆主要集中分布在河北、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、江苏、河南、山东、湖北、湖南、江西、安徽、四川、云南等粮食主产区。考虑到收集成本．人均秸秆资源量高的省份依次为吉林、黑龙江、内蒙古、新疆、辽宁、山东、宁夏、河南、河北等省。
    1.3秸秆利用现状及剩余秸秆量估算
    目前秸秆的用途主要是作为肥料还田，作为饲料喂猪喂牛，作为燃料用于炊事和取暖，以及少量作为工农业生产的原料。调查结果表明，在秸秆可收集资源量中，作为肥料的使用量约为1. 02亿吨，占比14. 83%；作为饲料的使用量约为2.11亿吨，占比30. 66%；作为燃料的使用量约为1.29亿吨，占比18.75%（其中生物质发电3000万吨，生物质固体成型颗粒燃料320万吨，其余均使用低效的户用炉灶直接燃烧使用）；作为种植食用菌基料的使用量约为1500万吨，占比2.18%；作为造纸等工业原料的使用量约为1600万吨，占比2.33%；秸秆废弃及焚烧量约为2.15亿吨，占比31.25%。
    笔者2013年1月对河南省周口市农户进行了走访调查，同时结合之前对发展改革委能源研究所专家采访，发现目前农作物秸秆的剩余量逐年增长的主要原因有三个。一，由于农业生产过程中化肥、配合饲料用量的增加，导致用于还田和饲料的秸秆需求量减少；二，随着农村经济的发展，农民生活水平的提高，农村生活用能中电力、液化石油气等化石能源用量的比例增加，导致用于燃料的秸秆量减少；三，随着城市化发展，农村常年居住人口大幅度减少，对燃料的需求也急剧下降。这些农作物秸秆的剩余部分本来是可以作为生物质能源来利用的，但是目前我国生物质能源化利用市场还未完全形成，剩余秸秆还没有被有效利用。
    中国农村大多实行一年两季、两年三季、甚至一年三季的种植制度。农作物收割后，大量秸秆闲置在田间。农民由于农忙，没有时间、没有人力将秸秆打捆收集，也没有地方放置秸秆，他们将剩余秸秆在田间就地焚烧处理，以便尽快种植下一季农作物。对农民而言，这是处理剩余秸秆比较经济、方便、有效的方式。
    1.5秸秆就地焚烧的时间和空间分布
    由于粮食主产区粮食产量大，秸秆产量也相应大，就有更多剩余秸秆被就地焚烧，所以秸秆就地焚烧地区主要分布在粮食主产区，如河北、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、江苏、河南、山东、湖北、湖南、江西、安徽、四川、云南等地。
    中国面积广大，纵跨热带、温带、寒带，所以粮食播种与收割季节也不相同。图2为中国四季农作物秸秆焚烧遥感图，深色部分为秸秆焚烧区域。图中显示，夏季和秋季，长江中下游平原以及华北平原秸秆焚烧现象十分严重。而春季和冬季，则以较南端地区为首要焚烧地区。中国大部分地区实行一年两季耕作制度，小麦在夏季收获后必须立即种植秋粮，收割和播种的时间仅有10 -15天，称为“双抢”即抢收抢种。由于没有足够的时间处理农作物秸秆，就地焚烧成为农民处理秸秆的首选，无论秸秆焚烧的区域范围、还是焚烧强度，均远远大于其他季节。
    1.6秸秆就地焚烧的危害
    秸秆就地焚烧对环境危害极大。这些物质在空气中形成了气溶胶，处于介稳状态。当空气湿度较大时，焚烧产生的微小颗粒物很容易和空气中的水汽凝结形成雾气，此时雾气液滴是固液两相混合物，呈灰白色，即为结合形成的雾霾。雾霾中液滴浓度小于雾，液滴比重也小于雾，因此可以将秸秆焚烧产生的微小颗粒物带到更高的空间高度和更为广泛的区域，也大大延长了颗粒物的沉降时间。雾霾产生的原因很多，农作物就地焚烧即为其中之一，虽然总量不大，但是秸秆就地焚烧的时间和空间分布比较集中，燃烧不充分产生的大量粉尘分散在空气中，成为气溶胶，难以散去。所以秸秆就地焚烧在特定的区域和特定的时间段内，将对雾霾的产生起到显著的作用。
    检测数据表明，就地焚烧秸秆时，大气中二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物3项污染指数达到高峰值，其中二氧化硫的浓度比平时高出1倍，二氧化氮、可吸入颗粒物的浓度比平时高出3倍。当可吸入颗粒物浓度达到一定程度时，对人的眼睛、鼻子和咽喉含有黏膜的部分刺激较大，轻则造成咳嗽、胸闷、流泪，严重时可能导致支气管炎发生。
    秸秆就地焚烧不仅污染了环境，而且还严重地浪费了资源，我国每年有超过三分之一的可收集秸秆被废弃及焚烧。这些秸秆的有效利用，不仅需要当地政府出台相应政策，而且还需要一个与之配套的生物质能源产业的发展。
2、秸秆就地焚烧治理对策
   2.1对策设计思路
   目前，各地政府对秸秆焚烧主要采取的策略主要是“堵”，颁布禁令，禁止就地焚烧秸秆，但这种做法不能从跟本上解决问题，因为剩余秸秆依然无法得到妥善处理，除了就地焚烧，农民没有更好的处置剩余秸秆的利用途径。所以我们设计对策的思路主要是“疏”，即以政策引导，开创秸秆回收利用市场，引导农民把剩余秸秆卖给企业，让企业加工转变为“可再生能源资源”，再由政府出台相应的财税政策予以支持，形成秸秆高值化加工和利用产业链，使“废弃物”变为“资源”、“高值商品”。其结果是一种“疏”、“堵”结合的政策，力求从根本上减少和杜绝秸秆就地焚烧现象。
    2.2生物质固体成型颗粒燃料技术路线
    生物质固体成型颗粒燃料是利用木质素充当粘合剂，在一定温度和压力作用下，将松散的秸秆、树枝和木屑等农林废弃物挤压成的固定形状燃料。
    生物质固体成型颗粒燃料具有原料量大、适用范围广、规模适应性强、易于运输和存储等特点，可以明显提高单位体积能量密度和燃烧效率，易于实现产业化和规模使用，大大提高农林废弃物的热效率，是一种低投资、低成本的生物质能利用方式。
    传统的薪柴炉灶热效率一般在5%～8%，经过技术改造的省柴节煤灶的实际使用热效率也只能达到15%，而使用生物质固体成型颗粒燃料的高效炉具的热效率可以达到60%～80%。这种燃料燃烧时黑烟少、火力旺、燃烧充分，烟气中未燃烧充分的C颗粒和SO2、NO，等腐蚀性气体较少，因此对炉具的腐蚀相对较小，对环境污染程度较轻。
    生物质固体成型颗粒燃料符合我国农业资源特点，相应的设备和工程建设已经不存在技术障碍。而且这项技术已有了一定程度的市场化应用，具备了产业化条件，并具有潜在的足够大的应用市场，生物质固体成型颗粒燃料将是利用剩余秸秆的有效方式。
2.3具体建议
针对目前中国农村秸秆就地焚烧现象严重，同时在企业中存在大量污染物排放较高的燃煤锅炉，造成大气污染日益严重的现状，我们建议：
    1)政府制定更为严格的大气污染物排放标准并加强监管和处罚力度；
    2)政府在农村地区加强对禁止就地焚烧秸秆的宣传力度；
    3)政府出台鼓励和支持秸秆能源化利用及其产业发展的财税政策；
    4)政府对进行锅炉改造的企业给予一定的资金支持和税收优惠。
    2.4对策建议的可行性分析
    2 4 1技术可行性
    现在生物质能固体成型颗粒燃料的生产设备，如压块机、粉碎机、锅炉等，已有成熟的技术，并投入了实际使用。相应的技术体系、产业模式也都趋于完善。
    2 4 2经济可行性
    我们分别从对策建议所涉及的农民、企业和政府等利益相关方，以及从普通公众的角度进行分析，分析各利益相关方是否能够受益，当各方均能受益时，则认为对策建议可行。
    1)对于农民。我们在河北省固安县3个村对农民家庭进行走访，并做了问卷调查（农村秸秆资源问卷调查表见附录）。由于农村青壮年人员普遍外出打工，只剩下老人和小孩在家，导致当地农户普遍劳力不足。由于秸秆历来被认为是极少有利用价值的废弃物，所以就地焚烧这种最为简单的处理秸秆的方式，成为当地农民的首选。调查中我们了解到，如果有人收购秸秆，当地农民是愿意出售的。例如，这几个村农民生活水平较为贫困，农民愿意以一吨100元的价格（在全国属于较低价格）出售秸秆。因此保守估计，如果全国范围每年2. 15亿吨剩余秸秆全部得到回收，就有215亿元转化为农民收入，这将大大增加全国农民的经济收入。同时在此过程中还会产生一些为企业收购秸秆的中间人。一吨秸秆的收集、运输、储存等环节大约需要一个劳动力工作两天，按每个全职劳动力每年工作200天计，2. 15亿吨秸秆利用过程的初级环节就将为农村增加约200万个工作岗位。这些工作使农民无需到外地打工，做到“离土不离乡”，势必会受到农民的欢迎；
    2)对于企业。在出台更为严格的环保指标后，仍然坚持使用燃煤的企业将会比使用秸秆燃料的企业花费更大的成本来达到环保指标。此外，使用燃煤而不对烟气排放系统进行改造，还可能增加企业运行的社会成本，甚至影响企业的正常经营。如处在华中地区的郑州某洗浴中心，原先用煤烧热水，排放大量浓烟和粉尘，影响附近居民的生活环境，居民经常向环保部门投诉，致使洗浴中心不时遭到有关部门的处罚和查封。更换了生物质燃料锅炉后，污染物排放达到国家标准，再没有居民投诉，从而使洗浴中心可以正常营业，生意兴隆，实现了环境保护和自身利益的双赢。目前我国大气环境污染较为严重，可以预见政府将会出台更为严格的环保标准，同时也将加大对污染物排放的监管力度，使用高污染燃料的企业必将会付出较高的代价，这是一个不可回避的问题。燃煤企业在环保改造时也可以选择使用清洁的天然气，但由于天然气锅炉的运行成本远远高于秸秆燃料，因此，从长远看，使用秸秆燃料替代燃煤，是目前燃煤企业环保改造时一个更为经济的明智选择。燃煤锅炉和生物质成型颗粒燃料锅炉投资和运行效果对比。
    对于生产秸秆固体成型颗粒燃料的企业，其经济效益将在秸秆固体成型颗粒燃料拥有庞大市场后得到极大改善。以山东省某一秸秆成型颗粒燃料企业项目为例，此项目年产2000吨秸秆成型颗粒燃料，建设项目投资总额为150万元，设备折旧时间为10年。企业以200元成本（包括收集和运输成本）从当地农民手中收集秸秆，加上水电、场地、人工、包装、销售及其他费用，每吨成本约为345元。市场销售价为450元每吨，毛利润约为105元每吨，企业只需约7-8年即可收回成本。可见，在秸秆市场得到完全开发后，秸秆固体成型颗粒燃料的工厂将增多，技术也会逐渐发展，设备成本会降低，其经济前景会越来越好；
    3)对于当地政府。实行这项政策可以改善当地环境，其生态环保效益不可小觑，并且还可节省化石能源，同时可以增加就业率。由于该政策将使广大人民群众受益，自然会产生良好的社会反响，从而提高政府声誉，成为当地政府的一项重要政绩；
    4)对于广大的公众来说，企业减少燃煤而改用生物质能源，最明显的结果是烟尘、雾霾的减少，从而改善环境，因此也必将得到民众的赞同。
    总的来说，在有大量剩余秸秆资源、拥有较成熟的处理技术、以及利益相关方和公众支持的地区，考虑经济和环境两方面的效益，这种剩余秸秆治理方案是可行的。
3、结论与预期效果
    综上所述，秸秆就地焚烧不但对空气质量和人们身心健康造成较大影响，也造成资源的严重浪费。为解决此问题，要从根源入手。建议：首先，当地政府可制定更为严格的环保指标，加强对污染物排放的监管力度，促使使用高污染锅炉的企业进行技术改造，减少大气污染物排放，同时在农村加强就地焚烧秸秆危害性的宣传力度。其次，对从事秸秆能源化利用产品生产的企业予以财税政策鼓励，引导企业增加农村剩余秸秆的收购量，为农民增加收入；最后，给予企业燃煤锅炉改造提供一定的财政资金支持和政策优惠，为秸秆能源化产品开辟市场，形成秸秆能源化利用产业。
    本对策方案标本兼治，因而是可行和有效的。将秸秆加工成固体成型颗粒燃料可使多方受益，既从根源上杜绝了秸秆就地焚烧，减少了环境污染的危害，又使原本被废弃的秸秆成为具有经济价值的资源，最大限度地利用了秸秆这种生物质能源。企业经济上获得效益，政府则创造了就业机会且改善了环境，农民也增加了收入。同时煤炭使用的减少将有利于改变我国以煤为主的能源结构。
    该对策建议实施后，我国秸秆剩余资源将得到充分利用，提高资源使用效率，增加农民收入和就业机会，推动企业革新，促进经济和市场良好发展；同时，还能减少污染烟尘排放，改善环境，提高人民健康水平和生活质量，最终形成对环境友好、可持续发展的良性产业链，使链条中的各方实现共赢，协同发展。
    建议各地政府抓住目前社会各方面高度关注环境保护和新能源利用的有利时机，尽快开展相关工作，切实解决秸秆焚烧问题。