中國環(huán)科院專家解讀VOCs PM2.5和臭氧都和VOCs有千絲萬縷的聯(lián)系

中國環(huán)科院專家為你解讀VOCs 它不僅本身具有較強(qiáng)毒性，還是PM2.5的重要前體物和參與物！無論是民眾關(guān)心熱議的細(xì)顆粒物（PM2.5）還是臭氧（O3），都和VOCs有千絲萬縷的聯(lián)系。

　　近日，環(huán)境保護(hù)部第七輪次“2+26”城市大氣污染防治強(qiáng)化督查發(fā)現(xiàn)，揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）問題最突出，占本輪次檢查發(fā)現(xiàn)問題總數(shù)的38.6%。大部分VOCs不僅本身具有較強(qiáng)毒性，而且還是影響我國區(qū)域大氣復(fù)合污染的重要前體物和參與物。無論是民眾關(guān)心熱議的細(xì)顆粒物（PM2.5）還是臭氧（O3），都和VOCs有千絲萬縷的聯(lián)系。為此，特邀我院張新民研究員就VOCs污染的現(xiàn)狀、來源以及控制對策進(jìn)行系統(tǒng)介紹。

　　VOCs

　　揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是指在常壓下，任何沸點(diǎn)低于250℃的有機(jī)化合物，或在室溫（25℃）下飽和蒸氣壓超過133.32Pa，以氣態(tài)分子的形態(tài)排放到空氣中的所有有機(jī)化合物的總稱。VOCs不僅本身具有較強(qiáng)毒性，還是影響我國區(qū)域大氣復(fù)合污染的重要前體物和參與物。因此，控制VOCs對改善我國大氣環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。

　VOCs污染的危害性和控制的必要性

　　VOCs共包括烷烴、芳香烴類、烯烴類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類和其它化合物8類。大約1/3的VOCs是有毒的，芳香烴類、酮類、酯類等可以引起皮膚、眼睛、呼吸系統(tǒng)、血液、肝腎臟、神經(jīng)系統(tǒng)等中毒，如甲醛、苯等。VOCs不僅對人體有明顯的毒性效應(yīng)，還具有多重環(huán)境效應(yīng)。VOCs可以和氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧；也能與大氣中的·OH、NO3-、O3等氧化劑發(fā)生多途徑反應(yīng)，生成二次有機(jī)氣溶膠，對環(huán)境空氣的O3和PM2.5均有重要影響（圖1）。

圖1 VOCs多重環(huán)境效應(yīng)（左）及近地面臭氧生成機(jī)制（右）（來源： US EPA）

　　在國際上，美國、歐盟等很早就認(rèn)識到了VOCs 對環(huán)境空氣質(zhì)量的重要影響，制定和實(shí)施了一系列 VOCs 污染控制政策。當(dāng)前，我國大氣污染問題復(fù)雜，呈現(xiàn)高污染負(fù)荷、多污染物疊加等特征，已從傳統(tǒng)的煤煙型污染逐漸過渡為以PM2.5和O3為特征的復(fù)合污染。2016年全國環(huán)境空氣質(zhì)量六項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)中O3是唯一一個不降反升的污染物。因此，必須加快推進(jìn)O3和PM2.5的協(xié)同控制。VOCs作為PM2.5和O3共同的關(guān)鍵前體物，控制VOCs排放將有利于降低PM2.5和O3的濃度，減少灰霾和光化學(xué)煙霧污染事件。

　　我國VOCs排放特征

　　1：行業(yè)分布

　　我國VOCs排放來源非常復(fù)雜，工業(yè)門類齊全，產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，且VOCs污染物種類繁多。根據(jù)《大氣揮發(fā)性有機(jī)物源排放清單編制技術(shù)指南（試行）》（公告2014年第55號），排放源主要包括交通源、工業(yè)源、生活源和農(nóng)業(yè)源四大類。其中交通源包括道路機(jī)動車、非道路移動源和油品儲運(yùn)銷等；工業(yè)源包括化石燃料燃燒和工藝過程；生活源包括生活燃料燃燒、環(huán)境管理、居民生活消費(fèi)、建筑裝飾和餐飲油煙；農(nóng)業(yè)源則包括生物質(zhì)露天燃燒源、生物質(zhì)燃料燃燒源和農(nóng)藥使用等。

　　基于上述技術(shù)指南和相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料計(jì)算，2015年我國VOCs排放總量為2503萬噸。其中工業(yè)源VOCs排放最多，占總量的43%，其次是交通源排放的VOCs，占總量的28%，生活源和農(nóng)業(yè)源排放的VOCs量比較接近，分別占總量的15%和14%（圖2）。按行業(yè)劃分，工業(yè)源中排放較多的是化工、工業(yè)涂裝、石化和印刷行業(yè)；交通源中，道路機(jī)動車油品儲運(yùn)銷排放的VOCs較多；農(nóng)業(yè)源中農(nóng)藥排放的VOCs最多；生活源中家居用品、餐飲油煙和化妝品排放的VOCs較多。

圖2 2015年我國不同VOCs排放源構(gòu)成

　　2：區(qū)域分布

　　從我國大氣污染防治重點(diǎn)區(qū)域及省份角度看，2015年我國城市（群）VOCs排放量可依據(jù)其在全國總量的占比，分為＞10%、5%～10%、3%～4%、1%～2%和＜1%五個檔位（圖3）。其中介于3%～4%的城市數(shù)量最多，共13個；長三角地區(qū)VOCs排放量最大，占全國VOCs排放總量的19%；介于5%～10%之間的，從大到小依次為山東（9%）、京津冀地區(qū)（8%）、河南（7%）和珠三角地區(qū)（6%）；介于3%～4%之間的，從大到小依次為四川、遼寧、湖北、湖南、黑龍江、福建、內(nèi)蒙古、山西、吉林、云南、陜西、廣西、江西和新疆；介于1%～2%的，從大到小的城市分別為甘肅、重慶、貴州、海南和寧夏；＜1%的分別為青海和西藏。

圖3 2015年我國重點(diǎn)區(qū)域及不同省份VOCs排放量占比

　　我國VOCs治理重點(diǎn)的確定

　　厘清VOCs對O3生成的貢獻(xiàn)大小是分區(qū)、分類、有序開展O3污染防治工作的關(guān)鍵。臭氧生成潛勢（Ozone Formation Potential，OFP）代表VOCs物種在最佳反應(yīng)條件下對O3生成最大貢獻(xiàn)，是綜合衡量VOCs物種的反應(yīng)活性對臭氧生成潛勢的指標(biāo)參數(shù)；OFP廣泛應(yīng)用于評估VOCs在某一地區(qū)O3生成中的作用；OFP大小決定于VOCs物種排放量及該物種的最大增量反應(yīng)活性。通過估算不同區(qū)域、行業(yè)排放VOCs的OFP，確定生成O3的關(guān)鍵源和關(guān)鍵物種，可以有針對性地開展重點(diǎn)地區(qū)、重點(diǎn)行業(yè)VOCs污染控制。

　　1：重點(diǎn)控制區(qū)域

　　根據(jù)重點(diǎn)區(qū)域?qū)θ珖鳲FP的貢獻(xiàn)來看（圖4），我國VOCs源排放的重點(diǎn)控制地區(qū)應(yīng)包括長三角（15%）、京津冀（10%）、珠三角（7%）和成渝地區(qū)（6%），特別要重視山東（10%）和河南（6%），這兩個省份對全國OFP的貢獻(xiàn)與重點(diǎn)地區(qū)的貢獻(xiàn)不相上下。

圖4 2015年重點(diǎn)區(qū)域和不同省份對全國OFP的貢獻(xiàn)

　　2：重點(diǎn)控制物種和行業(yè)

　　依據(jù)VOCs臭氧生成潛勢研究結(jié)果，提出重點(diǎn)控制的VOCs排放物種和行業(yè)。

　3：重點(diǎn)控制區(qū)域

　　我國主要的VOCs控制措施

　　國家政策

　　2010年5月，環(huán)境保護(hù)部等9部門聯(lián)合制定了《關(guān)于推進(jìn)大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作 改善區(qū)域空氣質(zhì)量的指導(dǎo)意見》，正式地從國家層面上提出了加強(qiáng)VOCs染防治工作的要求，并將VOCs和顆粒物等一起列為防控重點(diǎn)污染物。我國VOCs控制工作的政策體系已初步形成，并具有一定的可操作性。2012年10月，《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》出臺，把VOCs污染控制作為建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評價(jià)的重要指標(biāo)，從此VOCs的監(jiān)測市場被打開，VOCs治理正式進(jìn)入政府視野。隨后環(huán)境保護(hù)部陸續(xù)發(fā)布了《揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）污染防治技術(shù)政策》《大氣揮發(fā)性有機(jī)物源排放清單編制技術(shù)指南（試行）》，為開展我國VOCs排放清單提供技術(shù)支撐。2014年石化行業(yè)VOCs治理全面啟動，主要控制技術(shù)為泄露檢測與修復(fù)（Leak Detection and Repair，LDAR）；2015年全面啟動印刷行業(yè)VOCs治理，主要控制技術(shù)為濃縮轉(zhuǎn)輪和蓄熱式催化燃燒聯(lián)用。其他它重點(diǎn)行業(yè)的VOCs治理正在逐步開展。

　　法律約束

　　2015年8月頒布的《中華人民共和國大氣污染防治法》修訂版自2016年1月1日起施行。第四章（大氣污染防治措施）新增四個VOCs污染控制條款，包括含揮發(fā)性有機(jī)物的材料和產(chǎn)品、VOCs有機(jī)廢氣治理、建立工業(yè)涂裝臺賬以及泄漏管理等，體現(xiàn)了源頭削減、過程控制和終端治理的全過程控制理念。不僅如此，在新修訂的大氣污染防治法中關(guān)于罰則的規(guī)定大幅度提高。例如在第七章法律責(zé)任中多條涉及超標(biāo)排放、不治理違規(guī)排放等規(guī)定。超標(biāo)排放不僅要罰款、停業(yè)整頓，嚴(yán)重者還要追究法人責(zé)任。

　　標(biāo)準(zhǔn)管控

　　VOCs標(biāo)準(zhǔn)管控包括排放標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)兩個方面。概括而言，2010-2015年期間，平均每年發(fā)布2-3個VOCs相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。涉及物種包括總烴、VOCs、SVOC、揮發(fā)性鹵代烴、苯系物、醛、酮、酚8大類；采樣方式包括罐采樣、吸附法和采樣袋等多種方法；分析方法包括氣相色譜法（GC）、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用方法（GC-MS）和高效液相色譜（HPLC）等方法。

　　建議

　　目前，我國已經(jīng)具備開展VOCs污染控制的基本條件，但仍有許多技術(shù)細(xì)節(jié)需要研究：

　　依據(jù)O3污染的空間分布格局，劃定O3污染聯(lián)防聯(lián)控區(qū)，開展區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控。同時(shí)在重點(diǎn)區(qū)域探索制定活性VOCs總量減排目標(biāo)，并完善相關(guān)排放系數(shù)。

　　建立互相匹配的高精度VOCs和NOx排放清單，以城市為單位識別O3敏感性，科學(xué)協(xié)同削減VOCs和NOx。

　　研究建立VOCs成分譜采樣/分析標(biāo)準(zhǔn)和指南，加強(qiáng)典型行業(yè)VOCs排放成分譜研究，甄別VOCs活性物種及相關(guān)重點(diǎn)行業(yè)。

　　專家簡介

　　張新民

　　研究員

　　中國環(huán)境科學(xué)研究院 大氣環(huán)境研究所/國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

　　研究方向：大氣環(huán)境化學(xué)、VOCs污染排放與控制

　  （來源：中國環(huán)境科學(xué)研究院  作者：張新民）