揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是指在常壓下,任何沸點低于250℃的有機化合物,或在室溫(25℃)下飽和蒸氣壓超過133.32Pa,以氣態分子的形態排放到空氣中的所有有機化合物的總稱。VOCs不僅本身具有較強毒性,還是影響我國區域大氣復合污染的重要前體物和參與物。因此,控制VOCs對改善我國大氣環境質量具有重要意義。
?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、血液、肝腎臟、神經系統等中毒,如甲醛、苯等。VOCs不僅對人體有明顯的毒性效應,還具有多重環境效應。VOCs可以和氮氧化物發生光化學反應,形成光化學煙霧;也能與大氣中的·OH、NO3-、O3等氧化劑發生多途徑反應,生成二次有機氣溶膠,對環境空氣的O3和PM2.5均有重要影響(圖1)。
圖1 VOCs多重環境效應(左)及近地面臭氧生成機制(右)(來源: US EPA)
在上,美國、歐盟等很早就認識到了VOCs 對環境空氣質量的重要影響,制定和實施了一系列 VOCs 污染控制政策。當前,我國大氣污染問題復雜,呈現高污染負荷、多污染物疊加等特征,已從傳統的煤煙型污染逐漸過渡為以PM2.5和O3為特征的復合污染。2016年全國環境空氣質量六項監測指標中O3是*一個不降反升的污染物。因此,必須加快推進O3和PM2.5的協同控制。VOCs作為PM2.5和O3共同的關鍵前體物,控制VOCs排放將有利于降低PM2.5和O3的濃度,減少灰霾和光化學煙霧污染事件。
1:行業分布
我國VOCs排放來源非常復雜,工業門類齊全,產業規模龐大,且VOCs污染物種類繁多。根據《大氣揮發性有機物源排放清單編制技術指南(試行)》(公告2014年第55號),排放源主要包括交通源、工業源、生活源和農業源四大類。其中交通源包括道路機動車、非道路移動源和油品儲運銷等;工業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、環境管理、居民生活消費、建筑裝飾和餐飲油煙;農業源則包括生物質露天燃燒源、生物質燃料燃燒源和農藥使用等。
基于上述技術指南和相關統計資料計算,2015年我國VOCs排放總量為2503萬噸。其中工業源VOCs排放zui多,占總量的43%,其次是交通源排放的VOCs,占總量的28%,生活源和農業源排放的VOCs量比較接近,分別占總量的15%和14%(圖2)。按行業劃分,工業源中排放較多的是化工、工業涂裝、石化和印刷行業;交通源中,道路機動車油品儲運銷排放的VOCs較多;農業源中農藥排放的VOCszui多;生活源中家居用品、餐飲油煙和化妝品排放的VOCs較多。
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圖2 2015年我國不同VOCs排放源構成
? 2:區域分布
從我國大氣污染防治重點區域及省份角度看,2015年我國城市(群)VOCs排放量可依據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%的城市數量zui多,共13個;長三角地區VOCs排放量zui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(8%)、河南(7%)和珠三角地區(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年我國重點區域及不同省份VOCs排放量占比
理清VOCs對O3生成的貢獻大小是分區、分類、有序開展O3污染防治工作的關鍵。臭氧生成潛勢(Ozone Formation Potential,OFP)代表VOCs物種在*反應條件下對O3生成zui大貢獻,是綜合衡量VOCs物種的反應活性對臭氧生成潛勢的指標參數;OFP廣泛應用于評估VOCs在某一地區O3生成中的作用;OFP大小決定于VOCs物種排放量及該物種的zui大增量反應活性。通過估算不同區域、行業排放VOCs的OFP,確定生成O3的關鍵源和關鍵物種,可以有針對性地開展重點地區、重點行業VOCs污染控制。
1:重點控制區域
根據重點區域對全國OFP的貢獻來看(圖4),我國VOCs源排放的重點控制地區應包括長三角(15%)、京津冀(10%)、珠三角(7%)和成渝地區(6%),特別要重視山東(10%)和河南(6%),這兩個省份對全國OFP的貢獻與重點地區的貢獻不相上下。
圖4 2015年重點區域和不同省份對全國OFP的貢獻
2:重點控制物種和行業
依據VOCs臭氧生成潛勢研究結果,提出重點控制的VOCs排放物種和行業。
? 3:重點控制區域
本文數據來源于環保眾論
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