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VOCs作為形成臭氧和PM2.5的主要前體物之一,其防控已成為我國現(xiàn)階段大氣環(huán)境領(lǐng)域的工作重點
VOCs作為形成臭氧和PM2.5的主要前體物之一,其防控已成為我國現(xiàn)階段大氣環(huán)境領(lǐng)域的工作重點。然而,我國VOCs管控起步較晚,落后歐美近30年。通過梳理我國VOCs管控現(xiàn)狀,分析了目前VOCs管控中的問題和難點,并結(jié)合歐美國家的管控經(jīng)驗,提出建立健全VOCs污染監(jiān)測體系、開展各層次人才梯級培訓等提升國家VOCs綜合管控能力的建議。
隨著城市化、工業(yè)化進程的深入和經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型升級，揮發(fā)性有機物( Volatile Organic Compounds，VOCs) 作為促進臭氧和PM2.5形成的主要前體物，逐漸成為國家管控防治的重點。中國國家將揮發(fā)性有機物定義為除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽、碳酸銨之外，任何參加大氣光化學反應的碳化合物。VOCs具有多重環(huán)境效應，對大氣環(huán)境和人體健康有很大危害。從大氣環(huán)境角度來看，VOCs 具有光化學反應特性，積極參與大氣光化學氧化過程，生成臭氧等有害光化學氧化劑，還參與大氣中二次顆粒物的形成。同時，VOCs對臭氧層具有破壞作用，強烈吸收紅外線，導致氣候變暖。從人體健康角度來看，大部分苯系物具有較強的毒性及致癌性。因此，制定有效的控制管理策略控制VOCs污染物的排放顯得尤為必要。
本文通過梳理目前國家對VOCs治理的管控要求，結(jié)合現(xiàn)場踏勘企業(yè)抽樣調(diào)研結(jié)果，提出當前我國VOCs治理主要存在的問題與難點，并結(jié)合我國實際生產(chǎn)現(xiàn)狀及歐美國家管控經(jīng)驗，對我國VOCs綜合管控提出有針對性的對策建議。
1 國外VOCs管控機制
歐盟和美國作為工業(yè)發(fā)展大國，其環(huán)境管控體系較為完善，取得了顯著效果。大氣污染問題首先爆發(fā)于作為工業(yè)革命發(fā)源地的歐洲。20 世紀上半葉，隨著快速發(fā)展的工業(yè)化和城市化進程，誘發(fā)了的“馬斯河谷煙霧事件"和“倫敦煙霧事件"，對歐洲造成了嚴重的環(huán)境、社會與經(jīng)濟損失。隨后，伴隨著工業(yè)化的深入，大氣污染問題成為歐洲關(guān)切且亟待解決的問題之一，相關(guān)國家開始通過加強本國空氣質(zhì)量管理及跨國合作等諸多手段來改善大氣環(huán)境質(zhì)量。特別是歐盟成立之后，制定了一系列空氣污染控制政策，包括《歐盟空氣質(zhì)量指令》《歐盟環(huán)境空氣質(zhì)量標準》《遠程跨界大氣污染公約》等。與此同時，歐盟通過不斷加強各類模型的應用，進一步推進大氣污染物排放量控制戰(zhàn)略的實施，包括區(qū)域空氣污染物信息和模擬模型( RAINS) 、溫室氣體和空氣污染交互與協(xié)同效應模型( GAINS) 和歐洲空氣污染物的遠程傳輸監(jiān)測和評價的合作程序模型( EMEP) 。依靠上述管控措施的協(xié)同作用，歐盟地區(qū)SO2、NOx、VOCs排放總量降幅顯著，與1990 年相比，2012年的下降幅度分別為82%、47%和56%。
美國是發(fā)生光化學污染的國家。經(jīng)過幾十年的努力，美國已經(jīng)建立了科學的VOCs管控體系，其現(xiàn)行的環(huán)境空氣質(zhì)量管控體系主要包括環(huán)境空氣質(zhì)量標準( NAPPS) 、州實施計劃( SIPs) 制度、各種污染源控制標準( NEPS、NESHAPS 等) 、新源評估制度( NSP) 、運營許可證制度( Operating Permits) 。這些制度和標準互為補充，構(gòu)成了有效的大氣污染控制體系。依托該管控體系，美國VOCs排放總量呈下降趨勢，從1980年的3204.4 萬t下降為2012年的1762.4萬t，下降了約45%。同時，隨著VOCs排放量的減少，美國大氣環(huán)境中臭氧的含量明顯減少。如圖1 所示。
2 我國VOCs管控現(xiàn)狀
從國家法律法規(guī)宏觀政策層面來看，我國對VOCs 治理控制的重視始于“十一五"末，并在“十二五"期間尤其是2012年后開始逐步完善相關(guān)法律、行政法規(guī)及技術(shù)政策，從頂層設(shè)計逐漸開始加碼。
2010年5月，辦公廳發(fā)布《關(guān)于推進大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量指導意見的通知》，從國家層面明確了開展VOCs污染防治工作的重要性，將VOCs、SO2、NOx和顆粒物一起列為改善大氣環(huán)境質(zhì)量的防控重點，開啟了我國的VOCs 管控與治理之路。2012年10月，《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五"規(guī)劃》正式出臺，提出“全面開展VOCs 污染防治工作"，要求“開展重點行業(yè)治理"“完善重點行業(yè)VOCs排放控制要求和政策體系"，掀起了VOCs 污染防治的開端。
隨后， 2013年5月，原環(huán)保部發(fā)布《揮發(fā)性有機物污染防治技術(shù)政策》，在VOCs污染防治策略和技術(shù)方面提出指導性意見，并提出到2020年基本實現(xiàn)VOCs 從原料到產(chǎn)品、從生產(chǎn)到消費的全過程減排。2013年9月，發(fā)布《大氣污染防治行動計劃》，提出將VOCs 納入排污費征收范圍。2015年，、及原環(huán)保部聯(lián)合發(fā)布《揮發(fā)性有機物排污收費試點辦法》，對重點行業(yè)按照VOCs 排放量進行收費。2017年1月，印發(fā)《“十三五"節(jié)能減排綜合工作方案》，將VOCs 納入減排目標，并提出到2020年VOCs排放總量比2015年下降10% 以上。2017年9月，原環(huán)保部、等六部委聯(lián)合發(fā)布《“十三五"揮發(fā)性有機物污染防治工作方案》，要求到2020年建立健全以改善環(huán)境空氣質(zhì)量為核心的VOCs污染防治管理體系，實施重點地區(qū)、重點行業(yè)VOCs污染減排，通過與NOx等污染物的協(xié)同控制，實現(xiàn)環(huán)境空氣質(zhì)量持續(xù)改善。
3 我國VOCs管控問題與難點
總體來講，我國VOCs綜合整治工作正在有序推進，但在實施過程中依然存在一些問題。
3.1 政府層面
VOCs 的定義、排放量及排放因子不明確，頂層設(shè)計尚不夠完善。目前，國家對于VOCs的定義尚未統(tǒng)一，各個研究機構(gòu)所引用的定義較為混亂。同時，對VOCs排放量的統(tǒng)計不明確。許多排放因子均參考美國國家數(shù)據(jù)，而我國的生產(chǎn)工藝和能源消耗水平不同于美國。此外，對VOCs 的成分不了解，造成地方政府在對VOCs的管控對象、管控手段、管控目標上都難以把握。
各級地方政府對VOCs綜合整治的執(zhí)行力度不一，監(jiān)管難度大，影響行業(yè)良性發(fā)展。《大氣污染防治行動計劃》提出支持企業(yè)的政策，但目前各地的落實和執(zhí)行情況差異巨大。我國VOCs排污許可證制度已于2017 年全面推行，但仍存在許多問題與難點。很多城市都在推進排污費征收工作，但各省市進展不一，許多省市尚未啟動。
3.2 技術(shù)層面
，技術(shù)體系不完善。VOCs防治注重先監(jiān)測后治理，但是目前我國對VOCs的監(jiān)測存在很多問題，許多源項存在錯漏現(xiàn)象。例如: 泄漏檢測與修復( LDAR) 建檔過程中存在誤建、多建、漏建等情況，對現(xiàn)場檢測造成一定影響; 對于循環(huán)水系統(tǒng)，在采樣檢測過程中未實現(xiàn)帶壓采樣; 部分可吹脫有機碳( POC)在采樣過程中已閃蒸揮發(fā)至大氣，造成最終結(jié)果偏低; 部分具備VOCs 監(jiān)測能力的企業(yè)未對工藝有組織廢氣、廢水和循環(huán)水等源項開展定期監(jiān)測工作，僅依靠單次監(jiān)測或經(jīng)驗數(shù)據(jù)無法獲取具有統(tǒng)計學意義的監(jiān)測數(shù)據(jù)。同時，監(jiān)測方法、標準、技術(shù)尚未統(tǒng)一，企業(yè)無法制定較完善準確的監(jiān)測制度，進而無法科學準確地掌握自身VOCs 排放情況，無法制訂合理的減排方案。
第二，核算參數(shù)不明確。很多企業(yè)已自行開展VOCs 核算工作，但由于對源項的認識存在不足與偏差，導致核算過程中出現(xiàn)錯誤。例如: 部分企業(yè)在LDAR 檢測核算中將乙二醇識別為輕組分、未考慮不可達點的排放量等，使核算結(jié)果總體偏低; 對于有機液體儲存調(diào)和，存在裝載溫度的選取確立、油垢因子選擇依據(jù)的確立、油氣回收設(shè)施控制效率的核定以及混烴的成分分析等問題，都會對最終結(jié)果造成影響。以某企業(yè)抽余油固定頂罐為例，儲存溫度和日均液體表面溫度分別為23℃和14. 33℃，相應溫度下的真實蒸汽壓分別為25. 28 kPa 和17. 52 kPa，以兩種溫度計算出的排放量分別為3. 64 t /a 和2. 52 t /a，兩者相差約0. 44倍; 以某企業(yè)浮頂罐為例，油垢因子若按輕銹計，VOCs排放量為916. 09 t /a，若按重銹計，則為1722. 28 t /a，兩者相差約0. 88 倍。
第三，治理措施有待提高。大多數(shù)企業(yè)的清潔生產(chǎn)水平有待提高。在對企業(yè)的調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn): 部分存在VOCs 逸散的污水池密封不嚴、抽氣量不足，池內(nèi)未形成負壓，邊界密封仍存在泄漏; 污水池已采取密閉措施，廢氣未送至處理設(shè)施; 針對廢水收集措施產(chǎn)生的廢氣、儲罐尾氣、裝卸尾氣、部分工藝有組織廢氣的治理措施以活性炭吸附、冷凝+ 催化氧化、低溫柴油洗+ 催化氧化等方式為主，冷凝回收物料量較低，實際回收效果不理想; 有機液體儲存未安裝油氣回收裝置，罐頂氣直排大氣; 部分有機液體仍采用噴濺式裝載等。
從技術(shù)角度來看，同水平相比，國內(nèi)主流技術(shù)在功能材料、技術(shù)細節(jié)、工藝設(shè)計水平和制造水平上還存在較大差距，對技術(shù)的適用范圍和使用條件缺乏規(guī)律性的認識，在工藝設(shè)計和凈化裝備設(shè)計上存在很大的隨意性，難以實現(xiàn)達標排放的要求。因而，還需加大基礎(chǔ)設(shè)計方面的研究，以便更好地指導實際應用。
4 我國VOCs管控對策建議
4.1 明確VOCs定義并加強頂層設(shè)計
我國應盡快明確VOCs 的定義。對于全過程精細化管控策略，VOCs的定義貫穿始終，源頭預防中的工藝改進、過程控制中的排放量核算及污染源排放清單的編制、末端治理中的技術(shù)升級均需要明確VOCs的定義。因此，應盡快確定符合我國實際情況的VOCs 定義，進而制定監(jiān)測和排放標準，規(guī)范計算和統(tǒng)計方法，為VOCs污染源的監(jiān)測、統(tǒng)計、控制管理奠定基礎(chǔ)，便于與國家對標。
遵循源頭預防、過程控制與末端治理相結(jié)合的全過程精細化管控原則，加強VOCs 污染防治規(guī)劃工作，突出VOCs 削減和控制。鼓勵企業(yè)采用*清潔生產(chǎn)技術(shù)，嚴格控制含VOCs 的原料與產(chǎn)品在生產(chǎn)和儲運過程中的VOCs排放。加快制修訂重點行業(yè)VOCs綜合排放標準和管理制度等，加強VOCs監(jiān)測和治理，建立重點區(qū)域VOCs 污染防治體系，以盡快實現(xiàn)VOCs從原料到產(chǎn)品、從生產(chǎn)到消費的全過程減排。同時，構(gòu)建企業(yè)申報、政府監(jiān)管、公眾參與以及社會監(jiān)督的開放式、共享式VOCs綜合管控平臺，逐步實現(xiàn)集VOCs排放量估算、排放申報、監(jiān)管排查、監(jiān)督、監(jiān)測、修復、治理技術(shù)評估以及達標可行性分析等于一體。強化信息公開、社會監(jiān)督，鼓勵公眾和社會組織參與VOCs 排放數(shù)據(jù)監(jiān)督和審核，為持續(xù)改善環(huán)境空氣質(zhì)量提供重要保障。
4.2 建立健全VOCs污染監(jiān)測體系
加強VOCs 污染源排放自動監(jiān)測，強化VOCs能力建設(shè)，全面提升VOCs環(huán)保監(jiān)管能力。重點地區(qū)O3超標城市至少建成一套VOCs組分自動監(jiān)測系統(tǒng)。在企業(yè)主要排污口安裝污染物排放自動監(jiān)測設(shè)備，并與門聯(lián)網(wǎng)，推進VOCs重點排放源廠界監(jiān)測。工業(yè)園區(qū)應結(jié)合園區(qū)排放特征，配置符合園區(qū)排放特征的VOCs監(jiān)測監(jiān)控體系; 定期組織開展重點行業(yè)VOCs評估，建立重點污染源VOCs 排放量動態(tài)清單系統(tǒng)。另外，需進一步規(guī)范固定源VOCs采樣和監(jiān)測技術(shù)標準。目前，我國固定源VOCs 采樣、監(jiān)測規(guī)范主要包括《固定污染源廢氣揮發(fā)性有機物的采樣氣袋法》( HJ 732—2014) 和《固定污染源廢氣揮發(fā)性有機物的測定固相吸附-熱脫附/氣相色譜-質(zhì)譜法》( HJ 734—2014) 。其中，HJ 734—2014涉及的VOCs種類僅24 種，且絕大多數(shù)并非石化行業(yè)的特征污染物，而按照美國國家的定義，VOCs的種類接近1500 種/類。為了能夠真實地反映石化行業(yè)VOCs排放情況，需深入研究現(xiàn)有固定源VOCs采樣、監(jiān)測方法以及全過程中的質(zhì)量控制，完善相應標準和規(guī)范，以便更好地指導企業(yè)減排。
4.3 推進區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控
各地按照“責任共擔、信息共享、協(xié)商統(tǒng)籌、聯(lián)防聯(lián)控"的原則，共同推進區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作。根據(jù)主體功能劃分、區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量狀況和大氣污染傳輸擴散規(guī)律，劃定國家大氣污染防治重點區(qū)域，實施分級管控，擴大污染物特別排放限值適用區(qū)域，對不同區(qū)域執(zhí)行不同的環(huán)境準入政策和總量削減替代要求。
首先，根據(jù)重點區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展和大氣環(huán)境承載力，制訂重點區(qū)域大氣污染聯(lián)合防治行動計劃，明確控制目標，優(yōu)化區(qū)域經(jīng)濟布局，統(tǒng)籌交通管理，發(fā)展清潔能源，提出重點防治任務和措施。促進大氣污染防治實現(xiàn)“從點到面"的轉(zhuǎn)變，從而減少污染物“跨區(qū)作業(yè)"的機會，同時也能夠把污染方、受害方、治理方等有機結(jié)合起來，減少和避免大氣污染事件出現(xiàn)后的相互推諉。
其次，要加強，通過嚴格的聯(lián)合、跨區(qū)域、交叉等，嚴厲查處國家大氣污染防治重點區(qū)域內(nèi)的不法行為，杜絕超標污染企業(yè)以地方經(jīng)濟利益等名義繼續(xù)生產(chǎn)和排放污染物。強化節(jié)能環(huán)保指標約束，嚴格落實污染物排放總量控制制度。充分考慮VOCs削減和控制要求，加強新建、改擴建項目設(shè)施竣工驗收中的VOCs含量檢測、VOCs污染防控措施檢查，控制新增排放源的VOCs排放量; 對VOCs污染嚴重、削減和控制無經(jīng)濟技術(shù)可行性的工藝和產(chǎn)品實施淘汰關(guān)停，全面推行VOCs處理設(shè)施的建設(shè)及更新改造，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級。
4.4 加強重點行業(yè)VOCs綜合管控
(1) 設(shè)備動靜密封點VOCs排放控制
企業(yè)應根據(jù)自身生產(chǎn)工藝、設(shè)備情況，完善LDAR點位建檔。調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)，某企業(yè)泄漏點( 檢測值> 1000ppm) 數(shù)量占所有密封點的0.91%，而排放量占90. 37%。盡快修復泄漏點并保證修復成功率，可大大減少密封點泄漏量。因此，企業(yè)經(jīng)輪LDAR工作后，設(shè)備泄漏的VOCs減排效果普遍相對明顯。考慮到LDAR資金及人力投入較大，后續(xù)減排幅度較小等情況，建議適當減少后續(xù)LDAR檢測頻次，輪LDAR后的工作應以跟蹤泄漏點修復情況為重點; 同時根據(jù)現(xiàn)場抽測情況，建議進一步關(guān)注泵、壓縮機、開口管線等密封點，取消無作用的密封點，提升設(shè)備密封等級; 企業(yè)應按排查指南對有組織排放源的監(jiān)測頻次、采樣、分析等要求開展日常監(jiān)測工作，建立健全監(jiān)測數(shù)據(jù)臺賬，做好原始數(shù)據(jù)記錄。
(2) 有機液體儲存及裝卸VOCs排放控制
企業(yè)應對儲罐、裝車安裝油氣回收設(shè)施，同時提高收集效率，通過改造罐車與管線連接形式，提高現(xiàn)有連接件的密閉性; 建議企業(yè)做好加強有機液體周轉(zhuǎn)管理和記錄工作; 完善有機液體儲存溫度等油品理化參數(shù)監(jiān)測; 開展有機液體儲存源項核算中其他重要參數(shù)的支撐性監(jiān)測與統(tǒng)計工作，如通過記錄除銹和密封檢維修頻次，或檢測掛壁油膜厚度的檢尺等方式確認油垢因子，定期記錄和校核浮盤縫隙長度，確定損失因子; 根據(jù)儲罐設(shè)計及運行情況，統(tǒng)計浮盤附件類型及個數(shù)等。
(3) 污水處理站及循環(huán)水VOCs排放控制
企業(yè)應定期開展污水處理站VOCs監(jiān)測，對各個裝置污水匯集至污水處理站的水量進行流量監(jiān)控，納入信息化臺賬管理; 將污水處理站尾氣收集后送入尾氣處理系統(tǒng); 依托企業(yè)現(xiàn)有監(jiān)測儀器，對污水收集、儲存、處理和循環(huán)水開展可代表VOCs濃度的監(jiān)測因子的日常監(jiān)測，如水中TOC、廢水水樣搖晃后氣相空間的總烴或非甲烷總烴等。
(4) 工藝有組織及燃燒煙氣VOCs排放控制企業(yè)應定期開展監(jiān)測，并對采樣時裝置的運行情況、吹灰情況、燃料使用情況等進行記錄，建立監(jiān)測臺賬; 對檢維修各裝置排大氣時容器的壓力、溫度、VOCs氣體組分等參數(shù)進行監(jiān)測和記錄; 針對動力鍋爐和加熱爐燃燒工況不穩(wěn)定的問題，加裝CO在線監(jiān)測設(shè)備，對燃燒效率進行監(jiān)控，以此優(yōu)化燃燒工況等。
對于處理設(shè)施，企業(yè)應優(yōu)先考慮將含VOCs有機廢氣回收利用，如將焦化污油罐除臭尾氣、酸性水罐脫硫尾氣分別送加熱爐或焚燒爐處理等。
(5) 規(guī)范密閉采樣操作過程VOCs排放控制將開放式采樣更換為密閉式采樣，不斷規(guī)范密閉采樣操作程序，提高密閉采樣器的使用頻次。加大采樣人員的培訓力度，指導其正確地操作密閉采樣器，促使其形成使用密閉采樣器進行采樣的好習慣，以加強管控采樣過程的VOCs排放。
4.5 開展各層次VOCs治理人才培訓
由于國內(nèi)VOCs的治理工作起步較晚，嚴重缺乏有經(jīng)驗的、綜合型的從事VOCs治理的人才隊伍。對于VOCs管控，應加大對各級環(huán)保部門、各企業(yè)相關(guān)人員的培訓力度，對不同專業(yè)人員進行有針對性的VOCs治理及管控培訓，提高環(huán)保隊伍對全過程精細化管控理念及驅(qū)動性核算方法的理解，進一步提升整個環(huán)保系統(tǒng)的VOCs 綜合管控能力建設(shè)水平，為實現(xiàn)VOCs 減排目標及改善大氣環(huán)境質(zhì)量提供堅實的專業(yè)隊伍保障。
5 結(jié)語
“十二五"與“十三五"期間，全國各地對VOCs污染所采取的治理措施及取得的初步成效值得肯定，但未來的VOCs治理與管控任務依然任重道遠。VOCs治理與管控從無到有、從有到好、從好到精，都需要政府把關(guān)、政策落地、嚴格督察。建議借鑒歐美、日本等發(fā)達國家和地區(qū)的治理經(jīng)驗，以監(jiān)測與治理、管控為主要方向，從定點排放到無組織排放管控，從工業(yè)污染源到移動污染源管控，完善管理制度，加大技術(shù)研發(fā)，規(guī)范市場，加強培訓，逐漸解決我國VOCs治理與管控所面臨的問題，盡快實現(xiàn)從有到好和從好到精的逐步發(fā)展。
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