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新疆生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)
我國(guó)固定源VOCs污染管控的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)
環(huán)境科學(xué)研究 / 2021-01-29 / ：262
揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）成為PM2.5和臭氧（O？）協(xié)同控制的核心污染物之一，但目前VOCs污染控制仍處于摸索階段，其控制措施的有效性有待總結(jié)研究。為了進(jìn)一步推動(dòng)VOCs管控的有效性和科學(xué)性，對(duì)VOCs的定義、表征方法、排放標(biāo)準(zhǔn)、全過(guò)程控制技術(shù)及相應(yīng)制度體系的現(xiàn)狀進(jìn)行了梳理，分析了存在的問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的對(duì)策建議。
結(jié)果表明：
①國(guó)家和地方對(duì)VOCs的定義尚未統(tǒng)一，導(dǎo)致管控范圍不明確，因此建議基于VOCs的物理性質(zhì)（沸點(diǎn)和蒸氣壓）確定其管控范圍，并與惡臭物質(zhì)、有毒有害污染物分類協(xié)同控制，研究制定豁免清單和優(yōu)先控制清單。
②通過(guò)比較VOCs表征和監(jiān)測(cè)方法的差異發(fā)現(xiàn)，非甲烷總烴（NMHC）的檢測(cè)方法在穩(wěn)定性、可靠性方面尚存在不足，建議建立總碳?xì)浠衔铮═HC）與NMHC相結(jié)合的監(jiān)測(cè)方法。
③基于全過(guò)程控制技術(shù)體系的概念，分析并發(fā)現(xiàn)源頭控制、過(guò)程控制、末端治理措施實(shí)施中存在投入和產(chǎn)出不平衡、穩(wěn)定達(dá)標(biāo)困難等問(wèn)題，建議基于治理措施的全生命周期綜合效益評(píng)價(jià)，建立最佳治理技術(shù)篩選方法。
④針對(duì)VOCs排放總量控制制度與排污許可證制度、排放稅制度等尚未有效聯(lián)動(dòng)的問(wèn)題，建議統(tǒng)一總量核算辦法、增設(shè)專門的VOCs排放稅。
⑤鑒于國(guó)家和地方排放標(biāo)準(zhǔn)存在差異，建議制定區(qū)域一體化排放標(biāo)準(zhǔn)以避免某些產(chǎn)業(yè)在有限區(qū)域內(nèi)簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)移。
自2012年以來(lái)，霾污染成為我國(guó)大氣環(huán)境管控的重點(diǎn)，大部分政策都是圍繞降低PM2.5濃度而制定。根據(jù)2018年《中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》，全國(guó)338個(gè)地級(jí)及以上城市PM2.5的達(dá)標(biāo)率增至35.8%，優(yōu)良天數(shù)比例達(dá)到79.3%，接近國(guó)家的控制目標(biāo)(80%)?？諝赓|(zhì)量雖然有了明顯好轉(zhuǎn)，但仍處于比較嚴(yán)重的程度。
同時(shí)還需要重視的是，在PM2.5濃度呈明顯下降的同時(shí)，O？濃度卻呈增加趨勢(shì)。很多研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，我國(guó)大部分地區(qū)(如華南、華北等)NO2、SO2、PM2.5等污染物濃度下降，但O？及VOCs濃度增加，所以PM2.5和O？協(xié)同控制一直是特大城市大氣污染控制的主旋律。
其實(shí)，關(guān)于O？的生成機(jī)理及其與前體污染物和PM2.5的關(guān)系在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的研究。VOCs對(duì)O？的貢獻(xiàn)非常重要，但VOCs種類繁多，來(lái)源廣泛，控制難度大，我國(guó)對(duì)VOCs的研究比較缺乏。不過(guò)，VOCs既是大氣PM2.5中有機(jī)組分的重要前體污染物，也是O？的重要前體污染物。而且，由于O？是表征大氣氧化能力的重要指標(biāo)，其濃度的升高意味著大氣氧化能力的提升，也可能加劇二次顆粒物的生成。因此VOCs的控制成為國(guó)家和地方“清潔空氣行動(dòng)計(jì)劃”以及“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”的專項(xiàng)行動(dòng)之一。
關(guān)于VOCs的控制我國(guó)學(xué)者已開(kāi)展相關(guān)研究，國(guó)家層面和地方政府針對(duì)固定源VOCs的排放已經(jīng)制定了很多控制政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，在各大城市空氣質(zhì)量改善過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。不過(guò)，由于VOCs的研究基礎(chǔ)和管理基礎(chǔ)比較薄弱，很多固定源排放VOCs的管理政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)在執(zhí)行過(guò)程中遇到了一些困難，如國(guó)家和地方標(biāo)準(zhǔn)對(duì)VOCs的表征方法不統(tǒng)一，VOCs治理設(shè)施事故不斷等。
鑒于此，筆者對(duì)我國(guó)固定污染源排放VOCs管控政策的發(fā)展和現(xiàn)狀進(jìn)行了梳理，對(duì)目前面臨的主要困境與挑戰(zhàn)進(jìn)行了分析，識(shí)別其主要原因，并提出應(yīng)對(duì)措施與建議。
VOCs定義和管控范圍
VOCs定義不統(tǒng)一，導(dǎo)致VOCs管控范圍不明確。因?yàn)閂OCs定義與管控范圍密切相關(guān)，所以VOCs的定義一直困擾著國(guó)家和地方排放標(biāo)準(zhǔn)的制定。
1.1 國(guó)外定義與管控范圍
國(guó)外通常從蒸氣壓、沸點(diǎn)、光化學(xué)反應(yīng)活性、揮發(fā)性等多個(gè)角度定義VOCs。歐盟基于不同的應(yīng)用范圍對(duì)VOCs給出了不同的定義，如歐盟工業(yè)排放指令(Industrial Emission Directive, IED，2010/75/EU)基于蒸氣壓定義污染源中的VOCs，指“20 ℃蒸氣壓不小于0.01 kPa或者在特定使用條件下具有相應(yīng)揮發(fā)度的任何有機(jī)物和雜酚油組分”；歐盟環(huán)境空氣質(zhì)量指令(Directive 2008/50/EC)和國(guó)家大氣污染物排放控制計(jì)劃(Directive 2016/2284)則從大氣光化學(xué)反應(yīng)的角度定義VOCs，指“除了甲烷外，能和氮氧化物在陽(yáng)光照射下作用發(fā)生反應(yīng)的任何人為源和生物源排放的有機(jī)化合物”；歐盟的涂料指令(Directive 2004/42/EC)則基于沸點(diǎn)定義VOCs，指“在標(biāo)準(zhǔn)壓力101.3 kPa下初沸點(diǎn)小于或等于250℃的全部有機(jī)化合物”。上述3個(gè)角度對(duì)VOCs的定義雖有關(guān)聯(lián)，但定義中所涉及的管控范圍卻可能存在差異，如基于沸點(diǎn)，乙二醇(沸點(diǎn)197.3 ℃)屬于VOCs，但基于蒸氣壓，乙二醇(20℃下蒸氣壓為8 Pa左右)則不屬于VOCs。
美國(guó)基本上是以大氣光化學(xué)活性為準(zhǔn)則來(lái)定義VOCs，而且納入到常規(guī)污染物管控。項(xiàng)目許可(環(huán)評(píng)階段)采用的定義是“除CO、CO2、H2CO？、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的含碳化合物”；新固定源排放標(biāo)準(zhǔn)采用的定義是“能參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的，或者能依據(jù)法定方法或等效方法可以測(cè)定的，或者能依據(jù)條款具體規(guī)定的程序確定的有機(jī)化合物”(40CFR 60.2)；涂料及相關(guān)涂層控制標(biāo)準(zhǔn)采用的定義則是“任何能參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物”(ASTM D3960—1998)。上述3個(gè)定義也不一致，對(duì)應(yīng)的管控范圍也不明確。因此美國(guó)于1977年7月由聯(lián)邦環(huán)境署頒布了《VOCs控制推薦政策》，提出了VOCs豁免制，而且豁免名單不斷更新，從1977年豁免的4種化合物增至2016年豁免的61種化合物；這種定義的演化，體現(xiàn)了環(huán)境領(lǐng)域工作者對(duì)VOCs認(rèn)識(shí)的歷程。
日本吸取了美國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，在《大氣污染防治法》中給出了定義，即“排放到大氣或擴(kuò)散后以氣體形式存在的有機(jī)化合物，政令規(guī)定的不會(huì)導(dǎo)致顆粒物和氧化劑生成的物質(zhì)(甲烷、HCFC-22、HCFC-124、HCFC-146等不會(huì)生成懸浮顆粒物及氧化劑的8種物質(zhì)除外)”。
1989年世界衛(wèi)生組織將室內(nèi)VOCs定義為“室溫下可以揮發(fā)到氣相的一組物質(zhì)，指熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在(50~100 ℃)~(240~260 ℃)之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱”。而國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織在ISO 4618/1—1998 《色漆和清漆涂覆材料的術(shù)語(yǔ)和定義》中給出了“在常溫常壓下，任何能自然揮發(fā)的有機(jī)液體或者固體”的定義。前者是基于健康效應(yīng)，后者則是基于揮發(fā)性。鑒于世界衛(wèi)生組織將沸點(diǎn)低于50~100 ℃的有機(jī)物劃歸為非常容易揮發(fā)的有機(jī)化合物，因此在上海市地方標(biāo)準(zhǔn)DB 31/933—2015《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中將≤260 ℃作為一個(gè)臨界控制值，這樣就把氯甲烷、甲醛、氯乙烯等沸點(diǎn)低于50 ℃的工業(yè)界常用有機(jī)化合物納入到了管控范圍。
綜上，歐盟針對(duì)VOCs的定義非常明確，基于沸點(diǎn)確定產(chǎn)品的VOCs，基于蒸氣壓確定工業(yè)源排放VOCs的管控范圍；美國(guó)和日本則基于光化學(xué)反應(yīng)與豁免清單確定其管控范圍，同時(shí)強(qiáng)調(diào)需要具備監(jiān)測(cè)方法。因此針對(duì)污染源必須要有明確的管控范圍。
1.2 國(guó)內(nèi)定義與管控范圍
國(guó)內(nèi)關(guān)于VOCs的定義主要來(lái)自排放標(biāo)準(zhǔn)。最早的定義出現(xiàn)在上海市的標(biāo)準(zhǔn)，即DB 31/373—2006《生物制藥行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)以蒸氣壓和沸點(diǎn)同時(shí)定義VOCs，指“25 ℃時(shí)飽和蒸氣壓在0.1 mmHg及以上或者熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在260 ℃以下的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱，但不包括甲烷”。國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)GB 21902—2008《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中第一次出現(xiàn)VOCs的定義，是基于沸點(diǎn)和揮發(fā)性的定義，即指“常壓下沸點(diǎn)低于250 ℃，或者能夠以氣態(tài)分子的形態(tài)排放到空氣中的所有有機(jī)化合物(不包括甲烷)”。2015年，我國(guó)發(fā)布的石油煉制、石油化工、合成樹(shù)脂工業(yè)等行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中給出了VOCs的不同定義，指“參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物，或者根據(jù)規(guī)定的方法測(cè)量或核算確定的有機(jī)化合物”。該定義與美國(guó)新固定源排放標(biāo)準(zhǔn)的定義一致，但可惜沒(méi)有與豁免清單等相關(guān)聯(lián)，所以實(shí)際上無(wú)法直接明確VOCs的管控范圍。
2012年以后，北京市、天津市、重慶市、四川省等地早期發(fā)布的VOCs相關(guān)的地方排放標(biāo)準(zhǔn)，主要是參照歐盟的定義，即“20 ℃(293.15 K)蒸氣壓不小于0.01 kPa或者在特定使用條件下具有相應(yīng)揮發(fā)性的全部有機(jī)化合物的統(tǒng)稱”；自2015年以來(lái)，北京市、江蘇省、山東省、福建省、陜西省、重慶市、廣東省等地出臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)均與國(guó)家2015年的行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)保持一致。上海市的相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)則在上述定義基礎(chǔ)上給出了詳細(xì)的解釋，即“用于核算的VOCs，指20 ℃時(shí)蒸氣壓不小于10 Pa或者101.325 kPa標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，沸點(diǎn)不高于260 ℃的有機(jī)化合物或者實(shí)際生產(chǎn)條件下具有以上相應(yīng)揮發(fā)性的有機(jī)化合物(甲烷除外)”，通過(guò)定義明確了上海市管控的VOCs的總體范圍。
2019年生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的GB 37822—2019 《揮發(fā)性有機(jī)物無(wú)組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》、GB 37823—2019 《制藥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和GB 37824—2019《涂料、油墨及膠粘劑工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》給出了最新的VOCs定義，即“參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物，或者根據(jù)有關(guān)規(guī)定確定的有機(jī)化合物”。該定義中的“有關(guān)規(guī)定”比較模糊，仍無(wú)法給出可以操作的管控范圍; 而且，該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定“在表征VOCs總體排放情況時(shí)，根據(jù)行業(yè)特征和環(huán)境管理要求，可采用總揮發(fā)性有機(jī)物(以TVOC表示)、非甲烷總烴(以NMHC表示)作為污染物控制項(xiàng)目”，如果無(wú)法明確VOCs的管控范圍，TVOC的表征方式就無(wú)法有效執(zhí)行。
1.3 明確VOCs定義和管控范圍的建議
根據(jù)以上分析，VOCs定義必須統(tǒng)一，以確定管控范圍。目前關(guān)于VOCs定義不能統(tǒng)一的根本原因在于法規(guī)上賦予VOCs太多的內(nèi)涵，希望VOCs的控制能實(shí)現(xiàn)更多的大氣環(huán)境管理目標(biāo)，如光化學(xué)反應(yīng)活性引起的O？與PM2.5污染、異味物質(zhì)引發(fā)的惡臭擾民問(wèn)題、有毒有害污染物引起的健康效應(yīng)以及持久性有機(jī)污染物引起的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等。因此，針對(duì)VOCs的定義應(yīng)該遵從分類協(xié)同控制的思路，統(tǒng)一定義為“指參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物，或者根據(jù)規(guī)定的方法測(cè)量或核算確定的有機(jī)化合物。用于核算的VOCs指20 ℃時(shí)蒸氣壓不小于10 Pa或者101.325 kPa標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，沸點(diǎn)不高于250 ℃的有機(jī)化合物或者實(shí)際生產(chǎn)條件下具有以上相應(yīng)揮發(fā)性的有機(jī)化合物(甲烷除外)，國(guó)家豁免的VOCs除外”。在“光化學(xué)反應(yīng)活性”的基礎(chǔ)上通過(guò)VOCs的物理性質(zhì)來(lái)明確其管控范圍，通過(guò)優(yōu)先控制清單或豁免清單明確管控重點(diǎn)。VOCs管控范圍可以依據(jù)物理性質(zhì)沸點(diǎn)≤250 ℃或者蒸氣壓≥10 Pa為依據(jù)來(lái)確定，基于光化學(xué)反應(yīng)活性提出豁免清單(屬于惡臭和有毒有害類VOCs除外)，基于惡臭(異味)和有毒有害污染物提出優(yōu)先控制名單。根據(jù)以上原則，在國(guó)內(nèi)外調(diào)研和實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合《“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案》 (環(huán)大氣[2017]121號(hào))和《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案》(環(huán)大氣〔2019〕53號(hào))，建議考慮如下VOCs豁免名錄和優(yōu)先控制名錄。
基于光化學(xué)反應(yīng)活性的豁免物質(zhì)包括甲烷、乙烷、二氯甲烷、甲基氯仿、CFC-113、CFC-11、CFC-12、HCFC-22、HFC-23、CFC-114、CFC-115、HCFC-123、HFC-134、HCFC-141b、HCFC-142b、HCFC-124、HFC-125、HFC-134、HFC-143a、HFC-152a、4-氯三氟甲苯、環(huán)狀或者支鏈的或者線性十二甲基五硅氧烷、丙酮、全氯乙烯、HCFC-225ca、HCFC-225cb、HFC 43-10mee、HFC-32、HFC-161、HFC-236fa、HFC-245ca、HFC-245ea、HFC-245eb、HFC-245fa、HFC-236ea、HFC-365mfc、HCFC-31、HCFC-151a、HCFC-123a、C4F9OCH3(HFE-7100)、(CF3)2CFCF2OCH、C4F9OC2H5(HFE-7200)、(CF3)2CFCF2OC2H、乙酸甲酯、n-C3F7OCH3(HFE-7000)、HFE-7500、HFC 227ea、甲酸甲酯、HFE-7300、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、反式-1, 3, 3, 3-四氟丙烯、HFE-134、HFE-236cal、HFE-338、H-Galden 1040x或H-Galden ZT 130(或150或180)、反式1-氯-3, 3, 3-三氟丙烯、2, 3, 3, 3-四氟丙烯、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、乙酸叔丁基酯、1, 1, 2, 2-四氟乙基-2, 2, 2-三氟乙基醚、其他氟氯烴。優(yōu)先控制的物質(zhì)包括苯系物(甲苯、二甲苯異構(gòu)體、三甲苯異構(gòu)體、乙基甲苯異構(gòu)體、苯乙烯、乙苯), 烯烴(乙烯、丙烯、1, 3-丁二烯、丁烯異構(gòu)體、戊烯異構(gòu)體、異戊二烯)，醛類(甲醛、乙醛), 酯類(甲基丙烯酸酯類、丙烯酸酯類)，烷烴(正十二烷、正十一烷、正癸烷、甲基環(huán)己烷、正壬烷)；甲胺類、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯、異丙苯、苯酚、丙烯酸酯類、戊酸、丁酸、丙醛、丁醛、丁酮、甲基異丁基酮；苯、甲醛、乙醛、氯乙烯、三氯乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺、環(huán)氧乙烷、1, 2-二氯乙烷、異氰酸酯類、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯乙烯。
VOCs表征和監(jiān)測(cè)方法
2.1、國(guó)外表征和監(jiān)測(cè)方法
國(guó)外主要以TOC來(lái)表征VOCs，通過(guò)分析方法的不同而賦予TOC不同的內(nèi)涵。
美國(guó)的分析方法最為完整，有“方法18”“方法25”“方法25A”“方法25B”等。其中，“方法18”是通過(guò)氣相色譜將混合氣體中主要有機(jī)物分離后，采用氫火焰離子化(FID)、光離子化檢測(cè)器(PID)、電子捕獲(ECD)、電導(dǎo)檢測(cè)器(ELCD)或者其他檢測(cè)器逐一定量并加和后的總有機(jī)化合物，在正式分析前需要預(yù)調(diào)查和預(yù)采樣分析，當(dāng)出現(xiàn)不確定的色譜峰時(shí)，推薦采用GC-MS法加以鑒別，主要應(yīng)用于工業(yè)污染源排放VOCs的種類鑒定和濃度測(cè)定。“方法25”測(cè)定的是非甲烷氣態(tài)有機(jī)化合物(TGNMO)，可以半連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)，通過(guò)色譜分離柱(碳分子篩填充柱)使CO、CO2和CH4從非甲烷有機(jī)物(NMO)中分離出來(lái)，然后將NMO氧化為CO2，再還原為CH4，由FID檢測(cè)器定量測(cè)得TOC濃度。由于“方法25”將所有的NMO都氧化為CO2，因此幾乎測(cè)定了所有的有機(jī)物，這與國(guó)內(nèi)NMHC的測(cè)定方法明顯不同。美國(guó)的“方法25A”主要用于在線監(jiān)測(cè)，是采用廢氣直接進(jìn)入FID檢測(cè)器的方法，而且不再扣除甲烷，與中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)總碳?xì)浠衔?THC)的分析方法相似；同時(shí)，“方法25B”也可用于在線監(jiān)測(cè)，采用的檢測(cè)器是非分散紅外檢測(cè)器(NDIR)，而不是FID。
日本頒布了《揮発性有機(jī)化合物濃度の測(cè)定法》，給出了VOCs的分析測(cè)試方法。由于通常使用的VOCs是各種成分的混合物，因此日本不單獨(dú)測(cè)定某種具體物質(zhì)的濃度，而是使用TVOC值，即換算成每立方米廢氣中的碳含量，采用FID或者非分散紅外法測(cè)定。TVOC濃度的計(jì)算方法與美國(guó)的“方法25A”和“方法25B”比較一致，但具體濃度計(jì)算方法卻有很大的不同。歐盟通過(guò)《EN 12619：2013固定源排放-總氣態(tài)有機(jī)態(tài)質(zhì)量濃度測(cè)定連續(xù)氫火焰離子化檢測(cè)器方法》整合了EN 12619—1999和EN 13526—2002兩個(gè)方法標(biāo)準(zhǔn)，以TVOC表示，但此處的TVOC為總揮發(fā)性有機(jī)碳(total volatile organic carbon)，與生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的GB 37822—2019《揮發(fā)性有機(jī)物無(wú)組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》等提出的TVOC以質(zhì)量濃度直接加和方法的內(nèi)涵明顯不同；該方法使用FID直接測(cè)定揮發(fā)性有機(jī)物組分(以碳計(jì))，同時(shí)給出了基于氧含量、水含量折算的公式。
綜上，采用綜合性表征方法是國(guó)際上的共識(shí)，其中采用FID測(cè)定VOCs的方法可以用于連續(xù)在線測(cè)定，不同之處在于是否扣除甲烷。美國(guó)的新固定源排放標(biāo)準(zhǔn)均設(shè)定有對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法，針對(duì)涂裝等溶劑使用行業(yè)的排放源(包括金屬表面涂裝、汽車表面涂裝、磁帶和商標(biāo)平面涂層、大型電氣表面涂裝、輪胎制造、印刷、聚合物表面涂裝等)的VOCs監(jiān)測(cè)均推薦采用“方法25”，即采用FID測(cè)定；而針對(duì)反應(yīng)合成的排放源(如聚合物加工、有機(jī)合成等)則規(guī)定采用“方法18”進(jìn)行物種檢測(cè)。
2.2 國(guó)內(nèi)表征和監(jiān)測(cè)方法
目前國(guó)內(nèi)關(guān)于VOCs的表征和監(jiān)測(cè)也有很大的不同。針對(duì)污染源排放VOCs的測(cè)定，國(guó)家發(fā)布的分析方法標(biāo)準(zhǔn)包括關(guān)于非甲烷總烴的HJ 38—2017《固定污染源廢氣總烴、甲烷和非甲烷總烴的測(cè)定氣相色譜法》和關(guān)于揮發(fā)性有機(jī)物的HJ 734—2014《固定污染源廢氣揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定固相吸附-熱脫附/氣相色譜-質(zhì)譜法》，前者采用FID直接測(cè)定除甲烷之外的其余有機(jī)化合物的總量，雖然對(duì)所有的有機(jī)物都有所響應(yīng)，但對(duì)碳?xì)浠衔锏捻憫?yīng)最佳，最終NMHC是以碳計(jì)；后者采用固相吸附-熱吸附/氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定有機(jī)化合物，包括丙酮、異丙醇、正己烷、乙酸乙酯、苯、六甲基二硅氧烷、3-戊酮、正庚烷、甲苯、環(huán)戊酮、乳酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、乙苯、對(duì)/間二甲苯、2-庚酮、苯乙烯、鄰二甲苯、苯甲醚、苯甲醛、1-癸烯、2-壬酮、1-十二烯等24種物質(zhì)，以具體物質(zhì)的質(zhì)量濃度直接加和計(jì)算。
當(dāng)然，在國(guó)家或地方行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)中也曾引用過(guò)國(guó)外的一些分析方法，如GB 21902—2008《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》在附錄中參照美國(guó)“方法18”提出了氣相色譜法的分析方法，可以實(shí)現(xiàn)苯、甲苯、DMF、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、癸二酸二辛酯、乙酸丁酯、2-丁醇、環(huán)己酮、氯乙烯單體、2-丁酮、丙酮、異丙醇、二甲苯、乙苯、乙酸乙酯、二甲基環(huán)己烷、二甲胺、丙醇等19種物質(zhì)的檢測(cè)；天津市在DB 12/524—2014《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》的附錄中引用美國(guó)“方法14A”和“方法18”，規(guī)定對(duì)100多種污染物進(jìn)行檢測(cè)；廣東省在相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)中參照美國(guó)TO-17方法檢測(cè)沸點(diǎn)位于-159~200 ℃區(qū)間的物種。即使如此，一些工業(yè)區(qū)和固定源的排放檢測(cè)結(jié)果均表明固定源排放的VOCs物種繁多，以上方法都無(wú)法全部覆蓋。
自2015年以來(lái)，我國(guó)地方排放標(biāo)準(zhǔn)中針對(duì)VOCs的表征方法主要有HJ 38—2017《固定污染源廢氣總烴、甲烷和非甲烷總烴的測(cè)定氣相色譜法》和HJ 734—2014《固定污染源廢氣揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定固相吸附-熱脫附/氣相色譜-質(zhì)譜法》兩種，前者被GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》以及北京市、上海市、福建省、重慶市、河北省、陜西省頒布的VOCs相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)所采用，后者則被山東省、湖南省、江蘇省、河北省在家具制造或者青霉素制造的行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)所采用，但采用HJ 734—2014方法可以檢測(cè)的物種明顯不能適用于這些行業(yè)排放物種控制的需要。中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)規(guī)定了NMHC(NIEA 718.10C)、THC(NIEA 433.71)以及揮發(fā)性有機(jī)物(NIEA 721.70B)的不同分析方法，近期開(kāi)始逐步調(diào)整到以THC為核心的表征與監(jiān)測(cè)體系。
上海市率先制定了《上海市固定污染源非甲烷總烴在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝及聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要求(試行)》(滬環(huán)保總〔2015〕465號(hào))，明確了企業(yè)應(yīng)在末端治理裝置前后分別安裝NMHC在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，并明確要求采用FID作為檢測(cè)器；2018年又發(fā)布了DB31/T 1090—2018《環(huán)境空氣非甲烷總烴在線監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，對(duì)環(huán)境空氣的NMHC監(jiān)測(cè)進(jìn)行了規(guī)范。2016年北京市發(fā)布了DB11/T 1367—2016《固定污染源廢氣甲烷/總烴/非甲烷總烴的測(cè)定便攜式氫火焰離子化檢測(cè)器法》，確定使用FID測(cè)定NMHC；2017年發(fā)布了DB11/T 1484—2017《固定污染源廢氣揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，增加了特征污染物的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范。廣東省于2016年發(fā)布了DB44/T 1947—2016《固定污染源揮發(fā)性有機(jī)物排放連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)光離子化檢測(cè)器(PID)法技術(shù)要求》，規(guī)定可以采用PID測(cè)定NMHC。2018年，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了HJ 1013—2018《固定污染源廢氣非甲烷總烴連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》，規(guī)定了采用FID測(cè)定NMHC是法定的在線監(jiān)測(cè)方法。
盡管NMHC的分析方法發(fā)布比較早且比較成熟，但實(shí)際上應(yīng)用結(jié)果并不理想。國(guó)內(nèi)外很多研究發(fā)現(xiàn)，NMHC在檢測(cè)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性上都存在局限性。如韓穎等對(duì)南京市某典型企業(yè)固定污染源排放的非甲烷總烴在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)線性誤差與量程漂移可以滿足當(dāng)前階段管理要求，便攜式分析儀結(jié)果相對(duì)誤差(3.72%)較小，手工監(jiān)測(cè)結(jié)果相對(duì)誤差(48.3%)較大；馬月云也發(fā)現(xiàn)，在檢測(cè)焚燒廢氣排放的NMHC時(shí)，焚燒廢氣較大的濕度會(huì)導(dǎo)致手工監(jiān)測(cè)和在線監(jiān)測(cè)存在差異，且在線監(jiān)測(cè)效果優(yōu)于手工監(jiān)測(cè)。杭州市DB 3301/T 0277—2018《杭州重點(diǎn)工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)》首次采用了THC作為控制項(xiàng)目之一?？傮w上看，國(guó)內(nèi)外對(duì)VOCs綜合表征方法的發(fā)展趨勢(shì)也是逐步考慮以THC為主的連續(xù)監(jiān)測(cè)方法，以降低成本、提高穩(wěn)定性。
2.3 優(yōu)化VOCs表征和監(jiān)測(cè)的建議
雖然NMHC、THC或TOC(總有機(jī)物)各自都有缺陷，但采用綜合性表征指標(biāo)來(lái)表征VOCs是非常必要的，因?yàn)榇蟛糠智闆r下很多有機(jī)物濃度很低，逐一測(cè)定的成本比較高，而且由于很多有機(jī)物需要采用不同的檢測(cè)器或者經(jīng)過(guò)不同的預(yù)處理方法后才能測(cè)得。
因此，建議采用THC代替NMHC作為優(yōu)先控制項(xiàng)目，主要有如下原因：由于一般廢氣中很少含有甲烷，通過(guò)空氣帶入的甲烷濃度也很低，理論上NMHC與THC的差別并不大，但實(shí)際情況是二者有時(shí)相差比較大，可能的原因是，采用色譜柱法或者催化法分離非甲烷有機(jī)物過(guò)程的效率受到有機(jī)物種類的影響，有時(shí)效率會(huì)比較低，所以建議采用THC代替NMHC。另外，還需要注意的是，美國(guó)“方法25”與我國(guó)的HJ 38—2017方法在用于離線NMHC檢測(cè)中的原理是不同的，前者是將經(jīng)過(guò)分離后的NMO氧化為CO2后再還原為甲烷測(cè)得總有機(jī)物；后者則是分離前后都直接用FID檢測(cè)，缺少NMHC氧化為CO2及將CO2還原為甲烷的過(guò)程。相比之下，美國(guó)“方法25”的測(cè)量范圍可能覆蓋了所有的氣態(tài)有機(jī)物，其濃度明顯高于我國(guó)HJ 38—2017分析方法的結(jié)果。因此很有必要完善并明確法定的污染源VOCs在線監(jiān)測(cè)/便攜式監(jiān)測(cè)技術(shù)方法和法規(guī)體系。
GB 37822—2019《揮發(fā)性有機(jī)物無(wú)組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》中提出了總揮發(fā)性有機(jī)物(TVOC)的指標(biāo)，但由于缺乏國(guó)家分析方法標(biāo)準(zhǔn)，尚不能立即執(zhí)行。建議按照“區(qū)域差異、分類管控、循序漸進(jìn)”的原則，基于光化學(xué)反應(yīng)活性強(qiáng)的VOCs、有毒有害污染物、惡臭污染物分類梳理不同行業(yè)的特征污染物優(yōu)先控制污染物，分批制定基于行業(yè)特征污染物的TVOC分析方法，與VOCs的管控范圍和及其定義形成呼應(yīng)。
VOCs全過(guò)程控制技術(shù)體系
自2016年《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》修訂發(fā)布后，VOCs控制思路逐步走向了全過(guò)程控制技術(shù)體系的構(gòu)建[26-27]。
3.1 源頭控制
源頭控制中重要的內(nèi)容是推行環(huán)保型原輔材料，特別是環(huán)保型涂料、油墨、膠粘劑、清洗劑等的替代。源頭控制的最大爭(zhēng)論是“油改水”，即水性涂料替代溶劑型涂料、水性油墨替代溶劑型油墨的習(xí)慣說(shuō)法。從“十二五”規(guī)劃到“十三五”規(guī)劃，源頭替代策略在不斷推進(jìn)，覆蓋了集裝箱、汽車、木質(zhì)家具、船舶、工程機(jī)械、鋼結(jié)構(gòu)、卷材等涉及工業(yè)涂裝的行業(yè)以及包裝印刷行業(yè)，規(guī)劃了不同行業(yè)的水性產(chǎn)品的替代比例，而且全面要求不再允許新建使用非低(無(wú))VOCs含量產(chǎn)品的項(xiàng)目。源頭控制很重要，但一味追求水性涂料替代溶劑型涂料，甚至實(shí)施“一刀切”式的替代戰(zhàn)略值得商榷。
根據(jù)調(diào)研，“油改水”在一定程度上起到了誤導(dǎo)作用，很多地區(qū)開(kāi)始一味追求水性化，與產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平產(chǎn)生了沖突。一方面，水性涂料涂裝過(guò)程中要求施工溫度更高以保證產(chǎn)品質(zhì)量；另一方面，源頭替代策略忽視了全生命周期的綜合環(huán)境效益評(píng)價(jià)，即忽視了水性涂料或水性油墨替代后涂裝/印刷工藝需要更高能耗帶來(lái)的跨介質(zhì)二次污染。例如，水的蒸發(fā)潛熱為2 427.9 kJ/kg(0 ℃下)，而甲苯為363.3 kJ/kg，苯為394.3 kJ/kg，乙酸乙酯為369.2 kJ/kg，苯乙烯為421.9 kJ/kg，對(duì)二甲苯為339.1 kJ/kg，間二甲苯為342.4 kJ/kg，鄰二甲苯為347 kJ/kg。僅從蒸發(fā)潛熱看，水性涂料替代溶劑涂料后的能耗約可能增加4~6倍；同時(shí)，高固體組分溶劑型涂料的使用在很多企業(yè)中進(jìn)行了試驗(yàn)，當(dāng)高固體組分溶劑涂料的VOCs含量在30%以下時(shí)，考慮能耗后的綜合環(huán)境效益可能比水性涂料的綜合環(huán)境效益更優(yōu)。
此外，水性涂料使用帶來(lái)的廢水污染問(wèn)題也必須考慮。例如，某企業(yè)水性涂料的廢水中COD濃度為12 000 mg/L，BOD5濃度為3 000 mg/L，NH3-N濃度為30 mg/L，去除COD和脫色的難度都比較大，需要復(fù)雜的廢水處理工藝[30]。而且對(duì)目前市場(chǎng)上水性涂料的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，部分水性工業(yè)涂料的VOCs含量還可能維持在15%~20%之間，部分水性油墨的VOCs含量甚至可以超過(guò)30%，與高固體組分的涂料或者低VOCs含量的溶劑型油墨相差不大。
此外，市場(chǎng)上甚至還曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)水溶性涂料和水溶性油墨，即使用溶于水的醇類、酮類物質(zhì)代替苯系物等，實(shí)際上VOCs含量并沒(méi)有降低，有的甚至更高。因此，源頭控制應(yīng)該著眼于溶劑替代，即推廣使用低揮發(fā)性、低毒性、低反應(yīng)活性、高嗅閾值的物質(zhì)，不能單純追求單一地使用水性產(chǎn)品代替溶劑型產(chǎn)品；“油改水”替代技術(shù)需要考慮對(duì)使用環(huán)節(jié)進(jìn)行全生命周期綜合環(huán)境效益分析后判定其有效性。比較可喜的是，《“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案》(環(huán)大氣[2017]121號(hào))中除提出水性化涂料或者油墨之外，還同時(shí)提出高固體組分、粉末涂料等環(huán)保型涂料的使用。
3.2 過(guò)程控制
過(guò)程控制的基本原則是密閉化，從根本上解決無(wú)組織排放問(wèn)題；但標(biāo)準(zhǔn)也允許實(shí)在無(wú)法密閉的，可以采用局部收集的方式進(jìn)行收集，這種局部收集的主流方式是安裝外部式吸風(fēng)罩。GB 37822—2019《揮發(fā)性有機(jī)物無(wú)組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》梳理明確了5類典型源(物料儲(chǔ)存、物料轉(zhuǎn)移和輸送、工藝過(guò)程、設(shè)備與管線組件泄漏、敞開(kāi)液面控制)，并提出了實(shí)施分類管控、強(qiáng)調(diào)全過(guò)程控制、采取先進(jìn)工藝技術(shù)和裝備、最低去除效率等要求。該標(biāo)準(zhǔn)也針對(duì)局部收集措施的有效性提出了基本要求，即選取在距排風(fēng)罩開(kāi)口面最遠(yuǎn)處的VOCs無(wú)組織排放位置作為監(jiān)控位置，提出了控制風(fēng)速不應(yīng)低于0.3 m/s的基本要求。
其實(shí)，表征局部收集有效性的重要參數(shù)之一是捕集效率。國(guó)家和地方標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工業(yè)涂裝和印刷等環(huán)節(jié)的捕集效率也有細(xì)致的規(guī)定，如汽車整車制造和卷材制造過(guò)程對(duì)VOCs的捕集效率不低于90%，其他汽車制造、木質(zhì)家具制造、船舶制造、工程機(jī)械制造等VOCs的捕集效率則不低于80%。一些地區(qū)還基于不同行業(yè)或者不同排放規(guī)模提出了捕集效率和治理效率“雙90%”或者“雙75%”的要求，但是這種雙效率的方式在具體執(zhí)行中確實(shí)可能遇到較大困難，而且大部分法規(guī)沒(méi)有給出具體的計(jì)算方法，不具有可操作性。針對(duì)排放量較大的企業(yè)來(lái)說(shuō)，“雙90%”意味著實(shí)際減排率僅為81%，要求偏低；但針對(duì)排放量較小的企業(yè)，“雙90%”的要求甚至是“雙75%”的要求都很難達(dá)到。
實(shí)際上，捕集效率的判斷也一直是執(zhí)法的難點(diǎn)，不同地區(qū)或者不同行業(yè)給出了不同的方法。例如：①測(cè)定壓力(或者真空度)，如江蘇省2015年發(fā)布的《揮發(fā)性有機(jī)物排污收費(fèi)試點(diǎn)辦法》 (財(cái)稅[2015]71號(hào))中針對(duì)揮發(fā)性有機(jī)液體裝載給出了“真空裝載且保持真空度小于-0。37 kPa、罐車與油氣收集系統(tǒng)法蘭/硬管螺栓連接兩種情況認(rèn)定捕集效率為100%”的方法；②定性判斷方法，如上海市2015—2017年陸續(xù)公布的石化行業(yè)、涂料油墨制造業(yè)、印刷業(yè)、汽車制造業(yè)(涂裝)、船舶工業(yè)(涂裝)及其他行業(yè)VOCs排放量計(jì)算的方法中，建議“全封閉式負(fù)壓排風(fēng)的捕集效率為95%，負(fù)壓排風(fēng)(偶有部分敞開(kāi))情況下捕集效率為75%，局部排風(fēng)的捕集效率為40%”。浙江省在《重點(diǎn)行業(yè)VOCs污染排放源排放量計(jì)算方法》中基于定性和吸入風(fēng)速相結(jié)合的方法給出了捕集效率的核算方法(見(jiàn)表 1)。從表 1可以看出，捕集效率90%對(duì)應(yīng)的要求很難達(dá)到，而且表 1中給出的關(guān)于控制風(fēng)速的建議值與GB 37822—2019中要求的≥0.3 m/s也有較大區(qū)別，即使達(dá)標(biāo)，也不一定滿足捕集效率的要求。為了更直觀地反映車間無(wú)組織排放控制的效果，上海市率先在DB 31/881—2015 《涂料、油墨及類似產(chǎn)品制造工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中提出了廠區(qū)內(nèi)NMHC監(jiān)控限值(小時(shí)均值≤10 mg/m3)的要求，被GB 37822—2019《揮發(fā)性有機(jī)物無(wú)組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》引用，標(biāo)準(zhǔn)中增加了NMHC任意一次濃度值不超過(guò)30 mg/m3的要求，而且針對(duì)重點(diǎn)地區(qū)還將NMHC濃度小時(shí)均值、任意一次濃度值分別收嚴(yán)到6和20 mg/m3。2017—2018年筆者對(duì)一些典型企業(yè)的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，NMHC濃度小時(shí)均值基本上都能在10 mg/m3以下，90%的NMHC濃度小時(shí)均值可以達(dá)到小于6 mg/m3的水平；對(duì)于NMHC任意一次濃度值來(lái)說(shuō)，10%的數(shù)據(jù)可能超過(guò)30 mg/m3，20%的數(shù)據(jù)可能超過(guò)20 mg/m3。綜上，該方法對(duì)于車間無(wú)組織排放有效性的監(jiān)控具有可行性和可操作性。
表 1浙江省重點(diǎn)行業(yè)污染源排放的VOCs捕集效率認(rèn)定結(jié)果
3.3 VOCs末端治理措施
3.3.1 VOCs末端治理技術(shù)現(xiàn)狀
VOCs末端治理技術(shù)基本上分兩大類，一類是催化氧化、熱氧化、光氧化、生物降解技術(shù)等氧化分解技術(shù)，另一類是以冷凝、膜分離、吸收、吸附技術(shù)為主的回收技術(shù)。VOCs末端治理技術(shù)的選擇比較復(fù)雜，除了需要考慮風(fēng)量、濃度、物種的特征外，還需要考慮廢氣排放的波動(dòng)性和連續(xù)性。對(duì)2012年之前上海市典型企業(yè)VOCs末端治理技術(shù)的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，90%以上的企業(yè)使用更換式活性炭吸附裝置；而2017年后的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，75%以上的企業(yè)選擇了較為高效的VOCs末端治理技術(shù)，如蓄熱式熱氧化技術(shù)(RTO)、濃縮-RTO、濃縮-催化氧化技術(shù)(CO)等。
從全國(guó)范圍看，部分地區(qū)VOCs治理起步較晚，光解(光催化)、水噴淋-活性炭吸附、低溫等離子體等技術(shù)在VOCs末端治理中得到普遍采用，以替代更換式活性炭吸附裝置。但實(shí)際效果參差不齊，有的不能保證穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，有的能耗很高，有的甚至出現(xiàn)了出口NMHC濃度高于進(jìn)口濃度的倒掛現(xiàn)象，有的裝置雖然NMHC濃度降低，但臭氣濃度卻增加。具體問(wèn)題可以總結(jié)為以下4個(gè)方面。
a) 沒(méi)有一種技術(shù)適用于所有的污染源，不能保證所有的污染源穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。部分監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除塵+柴油吸收+活性炭吸附、溶劑油吸收+低溫等離子體技術(shù)的NMHC處理效率甚至可能是負(fù)值；即使是RTO設(shè)施，也不一定全面穩(wěn)定滿足95%以上的技術(shù)設(shè)計(jì)要求；然而有些地區(qū)出現(xiàn)了一味追求RTO技術(shù)、但不考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性的現(xiàn)象。
b) 技術(shù)選擇不當(dāng)產(chǎn)生的次生風(fēng)險(xiǎn)。RTO技術(shù)的典型次生風(fēng)險(xiǎn)是惡臭(異味)影響和潛在的二英排放，如在實(shí)際RTO設(shè)施的排放中檢出了不完全氧化的中間產(chǎn)物——丁酮等，理論上還存在產(chǎn)生有機(jī)酸的可能，這與熱氧化過(guò)程的溫度不夠或者停留時(shí)間不夠有關(guān)。Lewandowski研究了熱氧化技術(shù)對(duì)不同有機(jī)物破壞率95%以上的最低溫度要求，大部分需要在800 ℃以上，然而實(shí)際過(guò)程中很多企業(yè)為了防止爆炸，溫度設(shè)定在800 ℃以下，由此會(huì)導(dǎo)致次生污染現(xiàn)象。這些丁酮和有機(jī)酸可能產(chǎn)生更明顯的異味。光催化氧化裝置(含光解裝置)和等離子體技術(shù)的次生風(fēng)險(xiǎn)之一是殘余O？的問(wèn)題，一方面O？可能導(dǎo)致異味，另一方面殘余O？可能會(huì)抵消VOCs減排對(duì)降低O？的貢獻(xiàn)。
c) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效能評(píng)價(jià)缺乏。羌寧等對(duì)VOCs控制方案的運(yùn)行費(fèi)用效能進(jìn)行了調(diào)研和比較，發(fā)現(xiàn)不能僅基于處理效率和排放濃度進(jìn)行技術(shù)篩選和推薦，還需要基于排放濃度、排放風(fēng)量及排放方式(連續(xù)排放還是間歇排放)等不同排放情景下核算綜合成本[36]，但并沒(méi)有形成詳細(xì)的評(píng)價(jià)方法。
d) 技術(shù)的火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)。RTO、催化技術(shù)、活性炭裝置的熱脫附過(guò)程、UV光解、等離子體技術(shù)等都都存在火災(zāi)爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，RTO裝置必須保證足夠的安全防護(hù)距離，而部分企業(yè)廠區(qū)布局緊張難以滿足要求。VOCs末端治理技術(shù)的選擇面臨著與安全要求的矛盾。
綜上，需要基于行業(yè)和VOCs物種開(kāi)展有效性評(píng)價(jià)，還需要考慮處理效果、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估和綜合效益評(píng)價(jià)等因素，建立全面的綜合評(píng)價(jià)方法以指導(dǎo)企業(yè)或政府篩選合理的VOCs末端治理技術(shù)。
3.3.2 VOCs末端治理技術(shù)的跨介質(zhì)綜合效益分析
參照歐盟的綜合防治最佳可行技術(shù)的要求，污染綜合防治技術(shù)可以通過(guò)考慮圖 1所示的因素來(lái)計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益和跨介質(zhì)的影響[37]。
基于圖 1所示因素，筆者針對(duì)VOCs末端治理技術(shù)的典型技術(shù)(吸附-脫附技術(shù)、催化氧化技術(shù)、蓄熱氧化技術(shù)和光催化技術(shù))對(duì)O3和PM2.5的貢獻(xiàn)進(jìn)行了嘗試性計(jì)算，綜合考慮耗電、固體廢物處置、廢水處理、二次產(chǎn)物(氮氧化物等)的綜合影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，每種技術(shù)都存在一個(gè)VOCs削減量的臨界點(diǎn)，超過(guò)該臨界點(diǎn)后其對(duì)O3和PM2.5的削減貢獻(xiàn)為正效應(yīng)，否則為負(fù)效應(yīng)。圖 2給出了活性炭吸附-脫附、蓄熱式熱氧化技術(shù)對(duì)PM2.5削減貢獻(xiàn)量的分析情況(基于上海市70%電能來(lái)自市內(nèi)火電廠提供)，結(jié)果顯示，只有當(dāng)PM2.5削減貢獻(xiàn)量超過(guò)一定量時(shí)才會(huì)使PM2.5減排的綜合環(huán)境效益為正效應(yīng)。由于各地區(qū)能源結(jié)構(gòu)不同，得到的綜合環(huán)境效益可能也不同。盡管如此，這種綜合環(huán)境效益分析的結(jié)果對(duì)于VOCs治理措施的選擇是非常重要的。無(wú)論是企業(yè)還是地方主管部門在選擇VOCs治理技術(shù)或者推薦技術(shù)時(shí)，都需要考慮分析其綜合環(huán)境效益。
VOCs排放控制的技術(shù)體系
4.1 總量控制與排污許可證制度
4.1.1 制度銜接方面的問(wèn)題
排污許可證制度一直是實(shí)施總量控制的重要制度?！吨攸c(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》提出了VOCs總量控制的要求，并明確了重點(diǎn)區(qū)域“增一倍減”的要求，2016年國(guó)務(wù)院要求逐步實(shí)現(xiàn)排污許可證制度的全覆蓋。近年來(lái)，生態(tài)環(huán)境部陸續(xù)出臺(tái)排污許可證申請(qǐng)和核發(fā)技術(shù)規(guī)范，指導(dǎo)排污單位申請(qǐng)和主管部門核發(fā)排污許可證。但在實(shí)際推行中，排污許可證制度與VOCs排放總量制度的銜接存在以下問(wèn)題。
a)我國(guó)部分地區(qū)在2007年左右就開(kāi)始要求在環(huán)境影響評(píng)價(jià)文件中核算VOCs排放總量，但大多數(shù)核算方法都是基于物料平衡或者基于現(xiàn)有項(xiàng)目實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(大部分是NMHC濃度)類推核算；排污收費(fèi)工作曾推動(dòng)VOCs排放量核算方法的優(yōu)化，而且一些重點(diǎn)地區(qū)還提出了基于10個(gè)及以上環(huán)節(jié)逐項(xiàng)詳細(xì)計(jì)算的技術(shù)指南。但是這些方法與排污許可證申請(qǐng)和核發(fā)技術(shù)規(guī)范中的方法、環(huán)評(píng)批復(fù)排放量的核算方法都存在較大的差異，而且這些技術(shù)指南中給出的核算方法和參數(shù)選擇并不完全相同，這使得排污單位的VOCs排放許可量、總量控制目標(biāo)量與環(huán)評(píng)批復(fù)排放量不一致，通常原有環(huán)評(píng)批復(fù)排放量最小，而排污許可證申請(qǐng)時(shí)要求不能超過(guò)環(huán)評(píng)批復(fù)排放量，所以排污許可證核發(fā)存在難度，同時(shí)“增一倍減”措施也難以實(shí)施。建議環(huán)保主管部門通過(guò)合理的程序，豁免環(huán)評(píng)核算總量；基于10個(gè)及以上環(huán)節(jié)逐項(xiàng)詳細(xì)并匯總為VOCs的排放總量，統(tǒng)一規(guī)范多口徑數(shù)據(jù)，通過(guò)排污許可證申請(qǐng)和核發(fā)來(lái)明確VOCs排放總量。
b)排污許可證申請(qǐng)和核發(fā)技術(shù)規(guī)范中許可VOCs排放量的方法不夠完善。原來(lái)VOCs總量控制的要求與排污許可證核發(fā)技術(shù)規(guī)范中的總量控制在設(shè)計(jì)思路上存在差異，造成排污許可證制度無(wú)法有效支撐VOCs總量控制的執(zhí)行。主要體現(xiàn)在：①總量控制需要考慮企業(yè)整體的VOCs排放總量，而目前的排污許可證申請(qǐng)和核發(fā)技術(shù)規(guī)范則主要是針對(duì)重點(diǎn)排污單位的主要排放口實(shí)施許可排放量，二者無(wú)法完全匹配。②并非所有行業(yè)的排污許可證申請(qǐng)與核發(fā)技術(shù)規(guī)范都規(guī)定了排污許可總量的要求，如家具制造、印刷行業(yè)等溶劑使用類行業(yè)沒(méi)有要求許可VOCs排放量。③大部分行業(yè)以NMHC為表征進(jìn)行排放總量核算，但NMHC的排放量是以碳計(jì)算，與VOCs總量之間存在差異，關(guān)于不同行業(yè)VOCs與NMHC之間的換算系數(shù)還缺乏足夠的科技支撐。
c) 我國(guó)排污許可證制度的實(shí)施尚處于初級(jí)摸索階段。國(guó)際上排污許可證限值的設(shè)計(jì)基本可以分為兩類，即基于技術(shù)的排污許可限值和基于環(huán)境質(zhì)量的排污許可限值。其中，前者是建立在最佳實(shí)用技術(shù)的基礎(chǔ)上，后者則必須以環(huán)境質(zhì)量與污染物排放的量化關(guān)系為基礎(chǔ)。我國(guó)目前的排污許可證主要是基于技術(shù)的許可證制度，還沒(méi)有涉及基于環(huán)境質(zhì)量的許可證體系，這樣會(huì)導(dǎo)致許可量無(wú)法與區(qū)域環(huán)境質(zhì)量改善或者減排聯(lián)系起來(lái)，顯得靈活性不夠；同時(shí)，在某些時(shí)候還可能存在“一刀切”的現(xiàn)象。
4.1.2 完善VOCs控制制度的建議
綜上，污染物排放許可制應(yīng)銜接整合相關(guān)環(huán)境管理制度，改變單純以行政區(qū)域?yàn)閱卧纸馕廴疚锱欧趴偭恐笜?biāo)的方式和總量減排核算考核辦法。建議VOCs排放總量的核算技術(shù)應(yīng)該進(jìn)一步規(guī)范，管理程序需要進(jìn)一步銜接：①針對(duì)涉及VOCs的重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)該設(shè)置基于企業(yè)整體的排放總量核算技術(shù)方法，國(guó)家和地方統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范；②強(qiáng)化企業(yè)竣工驗(yàn)收段總量申請(qǐng)環(huán)節(jié)的監(jiān)管，豁免環(huán)評(píng)總量，依托竣工驗(yàn)收環(huán)節(jié)的總量核算，作為最終的執(zhí)法依據(jù)，解決環(huán)評(píng)總量基于預(yù)測(cè)的核算值與基于實(shí)際設(shè)施運(yùn)行之間的銜接問(wèn)題；③逐步重視基于區(qū)域環(huán)境質(zhì)量改善的技術(shù)規(guī)范研究。
4.2 總量控制與排放稅制度
2018年1月1日，《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)稅法》正式實(shí)施，這標(biāo)志著我國(guó)從排污費(fèi)步入排放稅的階段。根據(jù)《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)稅法》的附錄，列入應(yīng)稅污染物的大氣污染物中屬于VOCs的有20種(苯、甲苯、二甲苯、甲醛、乙醛、丙烯醛、甲醇、酚類、苯胺類、氯苯類、硝基苯、丙烯腈、氯乙烯、光氣、三甲胺、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、苯乙烯、二硫化碳)，來(lái)源于GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》和GB 14554—1993《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》控制的項(xiàng)目。但實(shí)際上VOCs物種多樣，目前應(yīng)稅污染物不能完全覆蓋主要的VOCs物種，如涂料、油墨及膠黏劑制造中經(jīng)常使用的乙酸乙酯、乙酸丁酯、三甲苯、乙基甲苯、丁醇、丁酮、甲基異丁基酮等(來(lái)自GB 37824—2019《涂料、油墨及膠粘劑制造工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中附錄所列主要污染物以及GB 37823—2019《制藥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中附錄所列的主要污染物)。因此建議考慮恢復(fù)征收VOCs排污費(fèi)，以補(bǔ)充對(duì)《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)稅法》中應(yīng)稅污染物不包括部分VOCs物種的管控；或者基于標(biāo)準(zhǔn)增加應(yīng)稅污染物，如標(biāo)準(zhǔn)中給出的綜合表征項(xiàng)目的TVOC或NMHC。
國(guó)家和地方排放標(biāo)準(zhǔn)的定位與聯(lián)動(dòng)
5.1 國(guó)家和地方標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)體系的現(xiàn)狀
5.1.1 標(biāo)準(zhǔn)限值寬嚴(yán)不一，局部地區(qū)存在產(chǎn)業(yè)簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)移現(xiàn)象
基于區(qū)域環(huán)境容量結(jié)合技術(shù)可行性制定合理的標(biāo)準(zhǔn)控制水平是國(guó)際上公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)制定原則。在這個(gè)層面上，一般情況下，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)考慮區(qū)域之間差異在比較適中的平均水平上設(shè)置限值，可以認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的底線；而地方層面則考慮所在地區(qū)的實(shí)際產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)、環(huán)境質(zhì)量及容量設(shè)置比較嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。由于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)晚于地方標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致國(guó)家和地方排放標(biāo)準(zhǔn)在局部地區(qū)還存在較大差異。NMHC的控制力度處于不同的水平要求，地方標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的銜接需要關(guān)注。這與我國(guó)大氣污染趨向區(qū)域化的顯著特點(diǎn)不相一致，給區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控帶來(lái)較大壓力。
河北省、浙江省、江蘇省、山東省、上海市、北京市針對(duì)涂料油墨制造、膠粘劑制造、制藥工業(yè)、木材加工、家具制造、汽車制造、印刷工業(yè)、船舶工業(yè)、其他工業(yè)涂裝等執(zhí)行NMHC(VOCs)的標(biāo)準(zhǔn)和控制水平對(duì)比如表 2所示。由表 2可以看出，不同地區(qū)、不同行業(yè)NMHC(或者VOCs)的排放標(biāo)準(zhǔn)具有明顯差異，這也可能造成了部分產(chǎn)業(yè)在局部區(qū)域內(nèi)簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)移，如江蘇省的涂料油墨行業(yè)排放限值寬松于上海市、北京市、山東省等地; 從大部分涂裝工序的排放標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，上海市偏嚴(yán)于長(zhǎng)三角其他地區(qū)；北京市也明顯比河北省嚴(yán)格。這種產(chǎn)業(yè)的局部轉(zhuǎn)移對(duì)區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控帶來(lái)了一定挑戰(zhàn)?；谝陨峡紤]，重點(diǎn)地區(qū)NMHC排放量應(yīng)該統(tǒng)一為≤60 mg/m3的要求(特別排放限值)，一般地區(qū)可以選擇控制在≤80 mg/m3的要求，對(duì)一些行業(yè)可以根據(jù)實(shí)際情況略作調(diào)整。
5.1.2 標(biāo)準(zhǔn)控制指標(biāo)體系偏向濃度控制為主，總量控制方式不一
目前大氣污染物控制指標(biāo)體系如表 3所示。雖然我國(guó)環(huán)境保護(hù)法律規(guī)定地方排放標(biāo)準(zhǔn)不得寬松于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，但是標(biāo)準(zhǔn)體系的不同卻導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)寬嚴(yán)難以比較。例如，國(guó)家綜合排放標(biāo)準(zhǔn)和上海市、四川省等地方標(biāo)準(zhǔn)都采用了排放濃度和排放速率的指標(biāo)體系，但國(guó)家最近幾年來(lái)的排放標(biāo)準(zhǔn)以濃度排放限值為主，不再設(shè)置排放速率限值，這種控制體系間接導(dǎo)致了企業(yè)加大吸風(fēng)量以降低排放濃度，但卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性減排的現(xiàn)象，不利于區(qū)域環(huán)境質(zhì)量改善。2015年石油化學(xué)工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)提出了NMHC含量≥95%(重點(diǎn)地區(qū)NMHC含量≥97%)的要求，在應(yīng)用中也產(chǎn)生了一些問(wèn)題，一是排放濃度高(幾萬(wàn)mg/m3)的企業(yè)雖然可以滿足≥97%的要求，但排放濃度可能會(huì)達(dá)到上千mg/m3；二是排放濃度(幾十mg/m3)低的企業(yè)無(wú)法得到的效率要求。因此，2019年國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)GB 37824—2019《涂料、油墨及膠粘劑工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等規(guī)定了基于排放規(guī)模的最低去除效率(一般地區(qū)排氣筒NMHC的排放速率≥3 kg/h或者重點(diǎn)地區(qū)排氣筒NMHC的排放速率≥2 kg/h，應(yīng)該配備VOCs治理設(shè)施，處理效率不得低于80%)以彌補(bǔ)上述缺陷，但實(shí)際上最低去除效率與排放速率之間很難比較其寬嚴(yán)程度，與單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排氣量、單位產(chǎn)品NMHC排放量等控制方法更是無(wú)法比較，這樣可能與地方排放標(biāo)準(zhǔn)形成了矛盾。上海市相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)首次將“最低去除效率或者最高允許排放速率”結(jié)合起來(lái)，規(guī)定“或者達(dá)到90%的減排率”“或者達(dá)到較低的最高允許排放速率”，實(shí)現(xiàn)了總量控制與推動(dòng)產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展的協(xié)調(diào)。
如表3所示，原輔材料的VOCs含量限值是推動(dòng)源頭控制的重要手段。河北省、天津市、北京市于2017年選擇建筑涂料和膠粘劑的VOCs含量給予了統(tǒng)一的限值規(guī)定，在建筑裝飾環(huán)節(jié)VOCs減排中發(fā)揮了重要作用。生態(tài)環(huán)境部、工業(yè)和信息化部正在積極組織制定統(tǒng)一的產(chǎn)品VOCs含量限值，但必須注意的是，核算基準(zhǔn)是產(chǎn)品VOCs含量限值還是基于即用狀態(tài)的VOCs含量限值，二者在執(zhí)法權(quán)歸屬、執(zhí)法方式方面都有很大差別。另外，涂料、油墨、膠黏劑、清洗劑等應(yīng)用范圍廣泛，很難統(tǒng)一，應(yīng)該選擇功能用途明確且貢獻(xiàn)比較大的產(chǎn)品來(lái)制定VOCs含量限值的要求，避免“一刀切”，影響特殊產(chǎn)品的特殊用途。在制定VOCs含量限值的同時(shí)，建議兼顧溶劑替代的要求，避免過(guò)于苛刻的限值。
5.2 標(biāo)準(zhǔn)體系優(yōu)化的建議
a) 鼓勵(lì)基于區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控和區(qū)域環(huán)境容量特定區(qū)域的一體化VOCs控制標(biāo)準(zhǔn)體系，按照統(tǒng)一研究、統(tǒng)一制定、統(tǒng)一發(fā)布等形式，將區(qū)域化標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一到一致的思路和體系上，同時(shí)也可以考慮差異化的限值，但需要避免局部地區(qū)有限區(qū)域內(nèi)的行業(yè)轉(zhuǎn)移，如長(zhǎng)三角地區(qū)、京津冀及周邊城市、珠三角等區(qū)域可以選擇重點(diǎn)行業(yè)制定統(tǒng)一的排放標(biāo)準(zhǔn)體系。
b) 建議國(guó)家修訂現(xiàn)有的行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)，全國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)體系，按照統(tǒng)一的環(huán)境理念和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)體系規(guī)范和構(gòu)建國(guó)家與地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)體系，特別是需要考慮按照不同的排放規(guī)模，確定總量控制的指標(biāo)形式。建議制定“最高允許排放濃度、最低去除效率或者最高允許排放速率”的標(biāo)準(zhǔn)體系，實(shí)現(xiàn)既可以促進(jìn)VOCs減排，又可以避免對(duì)規(guī)模化企業(yè)的制約。
c) 選擇功能用途明確的大宗涂料、油墨、膠黏劑、清洗劑等制定VOCs含量限值的標(biāo)準(zhǔn)，兼顧溶劑替代的要求，指導(dǎo)工業(yè)涂裝、印刷行業(yè)源頭控制政策的合理有效推行。
結(jié)論與建議
a) 結(jié)合行業(yè)特征、物理性質(zhì)和光化學(xué)反應(yīng)特征進(jìn)一步明確面向O3和PM2。5控制的揮發(fā)性有機(jī)物管控范圍，基于光化學(xué)反應(yīng)活性制定豁免清單；基于惡臭(異味)和有毒有害制定優(yōu)先控制污染物名錄。
b) 固定源VOCs排放源可以采用THC代替NMHC的表征方法，建立以THC為核心的在線和離線監(jiān)測(cè)技術(shù)體系。盡快制定基于行業(yè)優(yōu)先控制污染物的TVOC分析方法。
c) 建議建立基于跨介質(zhì)環(huán)境綜合效益分析方法，建立VOCs源頭控制、過(guò)程控制和末端治理技術(shù)的最佳技術(shù)篩選方法。
d) 建議豁免環(huán)評(píng)VOCs排放總量，依托排污許可制度統(tǒng)一規(guī)范VOCs排放總量核算方法，完善排污許可證制度與環(huán)評(píng)制度的聯(lián)動(dòng)機(jī)制，逐步建立國(guó)家和地區(qū)合理的排放控制水平標(biāo)準(zhǔn)。
e) 推行基于區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控和區(qū)域環(huán)境容量特定區(qū)域的一體化VOCs控制標(biāo)準(zhǔn)體系，圍繞共同的問(wèn)題和需求制定共同但有差異化的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)體系。
