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摘要: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階段大氣環(huán)境領(lǐng)域的工作重點(diǎn)。然而,我國VOCs管控起步較晚,落后歐美近30年。通過(guò)梳理我國VOCs管控現狀,分析了目前VOCs管控中的問(wèn)題和難點(diǎn),并結合歐美國家的管控經(jīng)驗,提出建立健全VOCs污染監測體系、開(kāi)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(zhù)城市化、工業(yè)化進(jìn)程的深入和經(jīng)濟的轉型升級,揮發(fā)性有機物( Volatile Organic Compounds,VOCs) 作為促進(jìn)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(diǎn)。中國國家環(huán)境保護局將揮發(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(xué)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(lái)看,VOCs 具有光化學(xué)反應特性,積極參與大氣光化學(xué)氧化過(guò)程,生成臭氧等有害光化學(xué)氧化劑,還參與大氣中二次顆粒物的形成。同時(shí),VOCs對臭氧層具有破壞作用,強烈吸收紅外線(xiàn),導致全球氣候變暖。從人體健康角度來(lái)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(guò)梳理目前國家對VOCs治理的管控要求,結合現場(chǎng)踏勘企業(yè)抽樣調研結果,提出當前我國VOCs治理主要存在的問(wèn)題與難點(diǎn),并結合我國實(shí)際生產(chǎn)現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(zhù)效果。大氣污染問(wèn)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(zhù)快速發(fā)展的工業(yè)化和城市化進(jìn)程,誘發(fā)了著(zhù)名的“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(huì )與經(jīng)濟損失。隨后,伴隨著(zhù)工業(yè)化的深入,大氣污染問(wèn)題成為歐洲最為關(guān)切且亟待解決的問(wèn)題之一,相關(guān)國家開(kāi)始通過(guò)加強本國空氣質(zhì)量管理及跨國合作等諸多手段來(lái)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(shí),歐盟通過(guò)不斷加強各類(lèi)模型的應用,進(jìn)一步推進(jìn)大氣污染物排放量控制戰略的實(shí)施,包括區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測和評價(jià)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SO2、NOx、VOCs排放總量降幅顯著(zhù),與1990 年相比,2012年的下降幅度分別為82%、47%和56%。
美國是最早發(fā)生光化學(xué)污染的國家。經(jīng)過(guò)幾十年的努力,美國已經(jīng)建立了科學(xué)的VOCs管控體系,其現行的環(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(shí)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(yíng)許可證制度( Operating Permits) 。這些制度和標準互為補充,構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(wàn)t下降為2012年的1762.4萬(wàn)t,下降了約45%。同時(shí),隨著(zhù)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管控現狀
從國家法律法規宏觀(guān)政策層面來(lái)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(kāi)始逐步完善相關(guān)法律、行政法規及技術(shù)政策,從頂層設計逐漸開(kāi)始加碼。
2010年5月,國務(wù)院辦公廳發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區域空氣質(zhì)量指導意見(jiàn)的通知》,首次從國家層面明確了開(kāi)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(diǎn),開(kāi)啟了我國的VOCs 管控與治理之路。2012年10月,《重點(diǎn)區域大氣污染防治“十二五”規劃》正式出臺,首次提出“全面開(kāi)展VOCs 污染防治工作”,要求“開(kāi)展重點(diǎn)行業(yè)治理”“完善重點(diǎn)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(kāi)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》,首次在VOCs污染防治策略和技術(shù)方面提出指導性意見(jiàn),并提出到2020年基本實(shí)現VOCs 從原料到產(chǎn)品、從生產(chǎn)到消費的全過(guò)程減排。2013年9月,國務(wù)院發(fā)布《大氣污染防治行動(dòng)計劃》,提出將VOCs 納入排污費征收范圍。2015年,財政部、發(fā)改委及原環(huán)保部聯(lián)合發(fā)布《揮發(fā)性有機物排污收費試點(diǎn)辦法》,對重點(diǎn)行業(yè)按照VOCs 排放量進(jìn)行收費。2017年1月,國務(wù)院印發(fā)《“十三五”節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、發(fā)改委等六部委聯(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(shí)施重點(diǎn)地區、重點(diǎn)行業(yè)VOCs污染減排,通過(guò)與NOx等污染物的協(xié)同控制,實(shí)現環(huán)境空氣質(zhì)量持續改善。
3 我國VOCs管控問(wèn)題與難點(diǎn)
總體來(lái)講,我國VOCs綜合整治工作正在有序推進(jìn),但在實(shí)施過(guò)程中依然存在一些問(wèn)題。
3.1 政府層面
VOCs 的定義、排放量及排放因子不明確,頂層設計尚不夠完善。目前,國家對于VOCs的定義尚未統一,各個(gè)研究機構所引用的定義較為混亂。同時(shí),對VOCs排放量的統計不明確。許多排放因子均參考美國國家環(huán)境保護局數據,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綜合整治的執行力度不一,監管難度大,影響行業(yè)良性發(fā)展?!洞髿馕廴痉乐涡袆?dòng)計劃》提出支持企業(yè)的政策,但目前各地的落實(shí)和執行情況差異巨大。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(wèn)題與難點(diǎn)。很多城市都在推進(jìn)排污費征收工作,但各省市進(jìn)展不一,許多省市尚未啟動(dòng)。
3.2 技術(shù)層面
第一,技術(shù)體系不完善。VOCs防治注重先監測后治理,但是目前我國對VOCs的監測存在很多問(wèn)題,許多源項存在錯漏現象。例如: 泄漏檢測與修復( LDAR) 建檔過(guò)程中存在誤建、多建、漏建等情況,對現場(chǎng)檢測造成一定影響; 對于循環(huán)水系統,在采樣檢測過(guò)程中未實(shí)現帶壓采樣; 部分可吹脫有機碳( POC)在采樣過(guò)程中已閃蒸揮發(fā)至大氣,造成最終結果偏低; 部分具備VOCs 監測能力的企業(yè)未對工藝有組織廢氣、廢水和循環(huán)水等源項開(kāi)展定期監測工作,僅依靠單次監測或經(jīng)驗數據無(wú)法獲取具有統計學(xué)意義的監測數據。同時(shí),監測方法、標準、技術(shù)尚未統一,企業(yè)無(wú)法制定較完善準確的監測制度,進(jìn)而無(wú)法科學(xué)準確地掌握自身VOCs 排放情況,無(wú)法制訂合理的減排方案。
第二,核算參數不明確。很多企業(yè)已自行開(kāi)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(guò)程中出現錯誤。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(diǎn)的排放量等,使核算結果總體偏低; 對于有機液體儲存調和,存在裝載溫度的選取確立、油垢因子選擇依據的確立、油氣回收設施控制效率的核定以及混烴的成分分析等問(wèn)題,都會(huì )對最終結果造成影響。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(shí)蒸汽壓分別為25. 28 kPa 和17. 52 kPa,以?xún)煞N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。大多數企業(yè)的清潔生產(chǎn)水平有待提高。在對企業(yè)的調研過(guò)程中發(fā)現: 部分存在VOCs 逸散的污水池密封不嚴、抽氣量不足,池內未形成負壓,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(shí)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(lái)看,同國外先進(jìn)水平相比,國內主流技術(shù)在功能材料、技術(shù)細節、工藝設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律性的認識,在工藝設計和凈化裝備設計上存在很大的隨意性,難以實(shí)現達標排放的要求。因而,還需加大基礎設計方面的研究,以便更好地指導實(shí)際應用。
4 我國VOCs管控對策建議
4.1 明確VOCs定義并加強頂層設計
我國應盡快明確VOCs 的定義。對于全過(guò)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(jìn)、過(guò)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(shí)際情況的VOCs 定義,進(jìn)而制定監測和排放標準,規范計算和統計方法,為VOCs污染源的監測、統計、控制管理奠定基礎,便于與國際先進(jìn)國家對標。
遵循源頭預防、過(guò)程控制與末端治理相結合的全過(guò)程精細化管控原則,加強VOCs 污染防治規劃工作,突出VOCs 削減和控制。鼓勵企業(yè)采用先進(jìn)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(guò)程中的VOCs排放。加快制修訂重點(diǎn)行業(yè)VOCs綜合排放標準和管理制度等,加強VOCs監測和治理,建立重點(diǎn)區域VOCs 污染防治體系,以盡快實(shí)現VOCs從原料到產(chǎn)品、從生產(chǎn)到消費的全過(guò)程減排。同時(shí),構建企業(yè)申報、政府監管、公眾參與以及社會(huì )監督的開(kāi)放式、共享式VOCs綜合管控平臺,逐步實(shí)現集VOCs排放量估算、排放申報、監管排查、監督、監測、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(kāi)、社會(huì )監督,鼓勵公眾和社會(huì )組織參與VOCs 排放數據監督和審核,為持續改善環(huán)境空氣質(zhì)量提供重要保障。
4.2 建立健全VOCs污染監測體系
加強VOCs 污染源排放自動(dòng)監測,強化VOCs執法能力建設,全面提升VOCs環(huán)保監管能力。重點(diǎn)地區O3超標城市至少建成一套VOCs組分自動(dòng)監測系統。在企業(yè)主要排污口安裝污染物排放自動(dòng)監測設備,并與生態(tài)環(huán)境部門(mén)聯(lián)網(wǎng),推進(jìn)VOCs重點(diǎn)排放源廠(chǎng)界監測。工業(yè)園區應結合園區排放特征,配置符合園區排放特征的VOCs監測監控體系; 定期組織開(kāi)展重點(diǎn)行業(yè)VOCs評估,建立重點(diǎn)污染源VOCs 排放量動(dòng)態(tài)清單系統。另外,需進(jìn)一步規范固定源VOCs采樣和監測技術(shù)標準。目前,我國固定源VOCs 采樣、監測規范主要包括《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(lèi)僅24 種,且絕大多數并非石化行業(yè)的特征污染物,而按照美國國家環(huán)境保護局的定義,VOCs的種類(lèi)接近1500 種/類(lèi)。為了能夠真實(shí)地反映石化行業(yè)VOCs排放情況,需深入研究現有固定源VOCs采樣、監測方法以及全過(guò)程中的質(zhì)量控制,完善相應標準和規范,以便更好地指導企業(yè)減排。
4.3 推進(jìn)區域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控
各地按照“責任共擔、信息共享、協(xié)商統籌、聯(lián)防聯(lián)控”的原則,共同推進(jìn)區域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作。根據主體功能劃分、區域大氣環(huán)境質(zhì)量狀況和大氣污染傳輸擴散規律,劃定國家大氣污染防治重點(diǎn)區域,實(shí)施分級管控,擴大污染物特別排放限值適用區域,對不同區域執行不同的環(huán)境準入政策和總量削減替代要求。
首先,根據重點(diǎn)區域經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展和大氣環(huán)境承載力,制訂重點(diǎn)區域大氣污染聯(lián)合防治行動(dòng)計劃,明確控制目標,優(yōu)化區域經(jīng)濟布局,統籌交通管理,發(fā)展清潔能源,提出重點(diǎn)防治任務(wù)和措施。促進(jìn)大氣污染防治實(shí)現“從點(diǎn)到面”的轉變,從而減少污染物“跨區作業(yè)”的機會(huì ),同時(shí)也能夠把污染方、受害方、治理方等有機結合起來(lái),減少和避免大氣污染事件出現后的相互推諉。
其次,要加強執法,通過(guò)嚴格的聯(lián)合執法、跨區域執法、交叉執法等,嚴厲查處國家大氣污染防治重點(diǎn)區域內的不法行為,杜絕超標污染企業(yè)以地方經(jīng)濟利益等名義繼續生產(chǎn)和排放污染物。強化節能環(huán)保指標約束,嚴格落實(shí)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(wú)經(jīng)濟技術(shù)可行性的工藝和產(chǎn)品實(shí)施淘汰關(guān)停,全面推行VOCs處理設施的建設及更新改造,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結構調整和優(yōu)化升級。
4.4 加強重點(diǎn)行業(yè)VOCs綜合管控
(1) 設備動(dòng)靜密封點(diǎn)VOCs排放控制
企業(yè)應根據自身生產(chǎn)工藝、設備情況,完善LDAR點(diǎn)位建檔。調研過(guò)程中發(fā)現,某企業(yè)泄漏點(diǎn)( 檢測值> 1000ppm) 數量占所有密封點(diǎn)的0.91%,而排放量占90. 37%。盡快修復泄漏點(diǎn)并保證修復成功率,可大大減少密封點(diǎn)泄漏量。因此,企業(yè)經(jīng)第一輪LDAR工作后,設備泄漏的VOCs減排效果普遍相對明顯??紤]到LDAR資金及人力投入較大,后續減排幅度較小等情況,建議適當減少后續LDAR檢測頻次,第一輪LDAR后的工作應以跟蹤泄漏點(diǎn)修復情況為重點(diǎn); 同時(shí)根據現場(chǎng)抽測情況,建議進(jìn)一步關(guān)注泵、壓縮機、開(kāi)口管線(xiàn)等密封點(diǎn),取消無(wú)作用的密封點(diǎn),提升設備密封等級; 企業(yè)應按排查指南對有組織排放源的監測頻次、采樣、分析等要求開(kāi)展日常監測工作,建立健全監測數據臺賬,做好原始數據記錄。
(2) 有機液體儲存及裝卸VOCs排放控制
企業(yè)應對儲罐、裝車(chē)安裝油氣回收設施,同時(shí)提高收集效率,通過(guò)改造罐車(chē)與管線(xiàn)連接形式,提高現有連接件的密閉性; 建議企業(yè)做好加強有機液體周轉管理和記錄工作; 完善有機液體儲存溫度等油品理化參數監測; 開(kāi)展有機液體儲存源項核算中其他重要參數的支撐性監測與統計工作,如通過(guò)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(pán)縫隙長(cháng)度,確定損失因子; 根據儲罐設計及運行情況,統計浮盤(pán)附件類(lèi)型及個(gè)數等。
(3) 污水處理站及循環(huán)水VOCs排放控制
企業(yè)應定期開(kāi)展污水處理站VOCs監測,對各個(gè)裝置污水匯集至污水處理站的水量進(jìn)行流量監控,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; 依托企業(yè)現有監測儀器,對污水收集、儲存、處理和循環(huán)水開(kāi)展可代表VOCs濃度的監測因子的日常監測,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(kāi)展監測,并對采樣時(shí)裝置的運行情況、吹灰情況、燃料使用情況等進(jìn)行記錄,建立監測臺賬; 對檢維修各裝置排大氣時(shí)容器的壓力、溫度、VOCs氣體組分等參數進(jìn)行監測和記錄; 針對動(dòng)力鍋爐和加熱爐燃燒工況不穩定的問(wèn)題,加裝CO在線(xiàn)監測設備,對燃燒效率進(jìn)行監控,以此優(yōu)化燃燒工況等。
對于處理設施,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) 規范密閉采樣操作過(guò)程VOCs排放控制將開(kāi)放式采樣更換為密閉式采樣,不斷規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(jìn)行采樣的好習慣,以加強管控采樣過(guò)程的VOCs排放。
4.5 開(kāi)展各層次VOCs治理人才培訓
由于國內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(mén)、各企業(yè)相關(guān)人員的培訓力度,對不同專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行有針對性的VOCs治理及管控培訓,提高環(huán)保隊伍對全過(guò)程精細化管控理念及驅動(dòng)性核算方法的理解,進(jìn)一步提升整個(gè)環(huán)保系統的VOCs 綜合管控能力建設水平,為實(shí)現VOCs 減排目標及改善大氣環(huán)境質(zhì)量提供堅實(shí)的專(zhuān)業(yè)隊伍保障。
5 結語(yǔ)
“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(lái)的VOCs治理與管控任務(wù)依然任重道遠。VOCs治理與管控從無(wú)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)達國家和地區的治理經(jīng)驗,以監測與治理、管控為主要方向,從定點(diǎn)排放到無(wú)組織排放管控,從工業(yè)污染源到移動(dòng)污染源管控,完善管理制度,加大技術(shù)研發(fā),規范市場(chǎng),加強培訓,逐漸解決我國VOCs治理與管控所面臨的問(wèn)題,盡快實(shí)現從有到好和從好到精的逐步發(fā)展。