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環境汙染及其治理方法
關於霧霾，最大的誤解是“導致霧霾的汙染物和能耗成正比，要消滅霧霾隻能減少能耗”。導致霧霾的汙染物，除了SO2是主要物種（major species）外，大多是燃燒過程的次要物種（minor species, 比如一次PM2.5, NOx, CO，揮發性有機化合物VOC）和工業過程的逃逸物（揮發性有機化合物VOC）。次要物種排放和工業過程的逃逸物排放是可以避免或者降到極低的。所有化石燃料, 主要成分都是C 和H，還有少量的其他元素（S, N，O等）。煤炭含有較多的S和N，所以燒煤汙染比較嚴重. 天然氣基本上就是C和H，其他元素隻有很少量，所以燒天然氣汙染比較輕，但也產生NOx, 除非采用低氮燃燒器或超低氮燃燒器。限於篇幅，我對火焰化學極度簡化。
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主要物種（Major Species）
主要物種（CO2, H2O, O2, N2, SO2）是完全燃燒不可避免的產物，可以按照物料平衡的原則計算出產量，通常產量也比較大，常用體積百分比（%）來表達。
1.1 碳和氫的氧化
化石燃料的燃燒，C和H的氧化可以概括為以下幾個反應：
C + O2 = CO2
H2 + ½ O2 = H2O
CH4 + 2O2 = CO2 + 2 H2O （天然氣）
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但是空氣裏有21%氧氣，78%氮氣，1%左右別的氣體（Ar，He，CO2等）。為了簡化，就說21%氧氣，79%氮氣吧. 就是說，每一體積的氧氣，要帶著3.762個體積的氮氣。
C + O2 +3.762 N2 =CO2 + 3.762 N2
H2 + ½ （O2+3.762 N2） = H2O+ 1.881 N2
CH4 + 2（O2+3.762 N2） = CO2+ 2 H2O + 7.524N2（甲烷完全燃燒）。
二氧化碳（CO2）和霧霾的產生沒有直接關係。
1.2 硫的氧化
S+ O2 +3.762 N2 = SO2 +3.762 N2
要避免二氧化硫，隻能對燃料脫硫，或者對燃燒產生的尾氣脫硫。
2. 次要物種（Minor Species）
次要物種是燃燒過程中不一定要產生的物種，包括黑炭（soot）PM2.5，NOx, SO3，VOC. 次要物種不能按照物料平衡的原則計算出產量，通常產生量也比較小，常用百萬分之一（ppm）來表達。
燃燒機理極其複雜，簡單的甲烷燃燒，可以涉及53個物種和325個反應，請看附錄。
2.1黑炭soot顆粒
黑炭soot顆粒通常在局部缺氧的情況下由乙炔交聯成苯環，苯環再交聯成稠環芳香烴，稠環芳香烴再交聯脫氫形成。在火焰中容易被氧化燒掉。可以說，黑炭soot顆粒要從火焰中逃出，變成一次PM2.5進入大氣，不是必然的，而是九死一生的機會。控製得當，可以把一次PM2.5降到很低。
2.2 三氧化硫
SO2 + ½ O2 = SO3
要避免三氧化硫的排放，可以通過燃料脫硫，或者對燃燒產生的尾氣脫硫。
2.3 一氧化碳
C + ½ O2 = CO (碳不完全燃燒，燃燒中間產物)。
燃燒控製得當，可以把CO降到<0.1ppm。
2.4 揮發性有機化合物VOC
VOC （volatile organic compounds）也可以是燃燒中間產物，由不完全燃燒產生。但是，VOC還有別的來源，如加油站，產品上漆過程，工廠煙囪尾氣，高架火炬不完全燃燒等。VOC排放是可以避免或通過技術減到很低的（<1 ppm）。
2.5 氮氧化物NOx
N2+ O2 = 2 NO
NO + ½ O2 = NO2
空氣中氮氣很穩定，要氧化成氮氧化物一定要高溫。通過低氮和超低氮燃燒技術，可以把NOx降到很低。
燃料（煤，油）中固有的氮比較麻煩，在燃燒過程中通常都轉化為NOx. 但采用分級燃燒或者SCR/SNCR也可以變為無害的氮氣。氮氧化物控製技術，是當今燃燒技術的皇冠上的明珠。西方燃燒技術的研發投入，絕大部分用在氮氧化物控製上。
一般而言，導致霧霾的次要物種，在控製不當的情況下可以高於10,000 ppm（上不封頂），控製得當也可以< 5 ppm，甚至有些汙染物可以<0.01ppm （可以說等於零）. 關鍵在於燃燒技術和燃燒過程控製。采用先進技術，對一些次要物種汙染物可以減排超過90%，甚至超過99%。相比之下，在相同的燃燒技術條件下減少能耗50%，隻能減燒汙染物排放50%。
所以說，關於霧霾，最大的誤解是“導致霧霾的汙染物和能耗成正比，消滅霧霾隻能減少能耗”。
以中國現在的經濟發展階段，總能耗恐怕還要增長15年。到2030年總能耗能下降就算樂觀的了。所以，治理霧霾，要從控製導致霧霾的次要物種汙染物開始。導致霧霾的次要物種 本來就沒有出生證，乃是不必要出生的怪物，為何不扼殺於汙染源呢？
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