中国大气挥发性有机物控制问题及其对策研究

杨 员 张新民 徐立荣 薛志钢 柴发合

(1.济南大学资源与环境学院，山东 济南 250022;2.中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室，北京 100012)

引言

大气挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是空气中普遍存在且组成复杂的一类有机污染物的统称，严重威胁人民群众身体健康［1－5］。VOCs 在以臭氧(O3)、细颗粒物(PM2.5)和酸雨为特征的区域性复合型大气污染中扮演重要角色，是制约社会经济可持续发展的瓶颈之一［6］。VOCs 污染已然成为困扰我国环保的新问题，日益受到研究与关注。中国大气VOCs 污染主要表现在两个方面［7］:①大气VOCs 浓度水平较高，地区差异较大;②O3和二次有机气溶胶(Secondary Organic Aerosol，SOA)污染问题复杂和严重。按照《环境空气质量标准》(GB3095－2012)评价，2014年9月全国74 个城市未达标天数比例在33.3%～100.0%之间，个别城市如保定、乌鲁木齐和北京等达标天数比例不足50%，PM2.5和O3浓度超标严重［8］。由于VOCs 是PM2.5和O3的重要前体物，控制VOCs 排放将有利于降低PM2.5和O3的浓度，减少灰霾和光化学烟雾污染事件［9－11］。

近年来，我国开展了一系列VOCs 治理工作，2010年5月《环护部门关于推进污染物联防联控工作改善区域空气质量指导意见的通知》，正式地从国家层面上提出了加强VOCs 染防治工作的要求，并将VOCs 和颗粒物等一起列为防控重点污染物。2012年10月《重点区域大气污染防治“十二五”规划》，首次明确提出要控制VOCs，构建和完善VOCs 污染防治体系。2013年5月《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》，提出VOCs 污染防治应遵循源头和过程控制与末端治理相结合的综合防治技术原则。2013年9月国务院发布《大气污染防治行动计划》，首次提出将VOCs 纳入排污费征收范围。但由于此前治理工作重点放在放在除尘、脱硫和脱硝工作上，致使VOCS 的减排与控制工作进展缓慢。鉴于此，本文从监测未常态化、监测方法不系统、排放源成分谱研究不足、法规滞后、排放标准不健全和管理模式亟需更新升级等方面论述了中国VOCs 管控存在的问题。基于问题的综合分析，对未来我国VOCs 管控能力建设提出了一些建议，以期为强化我国VOCs 污染控制提供借鉴和参考。

1 中国VOCs 管控存在的基本问题

1.1 监测未常态化

控制VOCs 排放的前提，首先是要对VOCs 排放量进行有效监测。“国十条”明确要求“建立环渤海包括京津冀、长三角和珠三角等区域联防联控机制”［12］。然而，目前VOCs 尚未纳入我国常规监测项目，已有的VOCs 监测站点的设置主要以行政区划为单元，且集中在中东部地区，不利于掌握区域VOCs 污染扩散的特征和主要污染源的排放情况。目前，除京津冀［13－20］、长三角［21－28］和珠三角地区［29－34］研究较为深入以外，我国对其它地区VOCs 污染状况的监测甚少。

1.2 监测方法不系统

准确的VOCs 监测结果对于深入了解VOCs 浓度水平、时空分布和化学反应机理，制定和评估各项减排措施实施效果至关重要。然而，目前我国VOCs 监测分析结果的可靠性面临两方面的挑战［35－37］:①在开展VOCs监测工作中，采用的方法多样化，目标化合物也不一致;目前已有的VOCs 分类的标准方法为SUMMA 罐和吸附管采样，分析方法的目标化合物种类十分有限，难以反映监测区域VOCs 的污染特征和状况;②基于国内监测方法的薄弱现状，相关标准方法往往不同程度地照搬国外标准方法，而国外VOCs 污染水平及监测目标等方面的差异决定了国外标准方法在国内应用的局限性。详见表1。

在我国，虽然部分地区和科研组织已开展监测环境空气VOCs 工作，但截至目前仍然没有一套标准方法，仅有测定苯系物、苯并［a］芘、醛酮类化合物、卤代烃、二噁英、多环芳烃等VOCs 组分的推荐标准方法，具体有气相色谱法、气相色谱－质谱联用法和高效液相色谱法三种方法。监测的目标化合物种类难以反映全面监测区域VOCs 的实际污染特征和状况。我国固定源废气中VOCs 的监测方法体系除适用性受限的非甲烷总烃指标外，其余的诸如丙烯醛、甲醇、氯乙烯等单项指标。方法体系缺乏综合类指标，限制了VOCs 总量核算的科学准确性，不利于VOCs 污染水平的评估。

表1 中国环境空气VOCs 监测方法汇总

1.3 排放源成分谱研究不足

VOCs 排放源成分谱是识别VOCs 排放源特征的基本信息，对评估VOCs 对SOA 和O3生成贡献非常重要。陆思华(2003)［38－39］、乔月珍(2012)［40］等人开展了机动车尾气台架试验，获得不同车型在不同行驶条件下尾气排放的源成分谱。付琳琳(2005)［41］、王伯光(2006)［42］等通过对广州珠江隧道人为源非甲烷碳氢化合物研究，获得了当地隧道的源成分谱。Zheng(2013)［43］等在数十家溶剂使用和喷涂企业的车间内和废气收集烟囱采集样品，建立了溶剂使用的源成分谱。王伯光(2009)［44］、马英歌(2012)［45］等测试了聚氨酯合成厂和印刷电路板厂的源成分谱。可见，我国目前开展VOCs 成分谱的研究行业有机动车、涂料生产、制药行业、溶剂使用、工业过程、生物质燃烧和煤炭燃烧等行业［46－57］，石油化工的成分谱研究鲜有报道。现有研究存在源类有限、成分谱代表性不足、分析量少等不足。

1.4 VOCs 法规滞后

《中华人民共和国大气污染防治法》(2000年，中华人民共和国主席令32 号)是大气环境管理的基本依据，但未明确VOCs 的控制要求，仅有诸如有机烃类尾气、恶臭气体、有毒有害气体、油烟等类似概念，已经不能满足VOCs 污染防治的需要。部分地方政府在执行国家环境法律法规的同时，也颁布实施了高效和特色的地方VOCs 防治法律条文，但仅限于突发性事件，缺少环境准入、风险评估等方面的专项具体要求。近年来，为解决日益严重的灰霾和光化学烟雾等区域性大气污染问题，减少对公众健康的影响，我国制定了相关规划和指导意见，但这些文件不属于严格意义上的法律法规，各项目标和环境标准的实施，需要法律法规加以保障。亟待明确VOCs 污染防治的相关规定。

1.5 VOCs 排放标准不健全

VOCs 涉及的物质种类、排放行业众多，且以无组织排放为主，而我国配套标准尚不完善，众多涉及VOCs 的行业尚未制定VOCs 排放控制标准。原有的《大气污染物综合排放标准》(GB 16297－1996)对苯、甲苯、二甲苯、酚类、甲醛、乙醛、丙烯醛、丙烯腈、甲醇、氯苯类、硝基苯类、苯胺类、氯乙烯、NMHC 等的最高允许排放浓度(mg/m3)、最高允许排放速率(kg/h)和无组织排放监控浓度限值(mg/m3)进行了规定，但近20年未实时更新，限值浓度较为宽松，难以满足现阶段VOCs 治理的需求。后颁布的《饮食业油烟排放标准》(GB 18483－2001)，《储油库大气污染物排放标准》(GB 20950－2007)、《汽油运输大气污染物排放标准》(GB 20951－2007)、《加油站大气污染物排放标准》(GB 20952－2007)、《合成革与人造革工业污染物排放标准》(GB 21902－2008)及《橡胶制品工业污染物排放标准》(GB 27632－2011)增加了对苯并［a］芘、油烟VOCs、油气VOCs、二甲基甲酰胺(DMF)的排放限值(mg/L)，但只是要求各种油烟气体的总限值，并没有给出单项控制值。此外，《恶臭污染物排放标准》(GB 14554－1993)规定了甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚、三甲胺的小时最大排放量限值(kg/h)，明确了居住区大气及生产车间部分有机恶臭污染物的最高允许浓度，并制定了严格的工业无组织排放源的厂界浓度限值;《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171－2012)规定了现有和新建焦炉生产过程备煤、炼焦、煤气净化、炼焦化学产品回收和热能利用等工序大气污染物的排放限值和特别排放限值，但GB 14554－1993 和GB16171－2012 都没有规定达标统计和实施要求，详见表2。综上可知，诸如电子制造业、漆包线以及涂装等重点VOCs 排放行业等还未制订标准，亟待补充完善。

表2 VOCs 国家排放标准分析［58］

部分地方环保部门在执行国家层面的排放标准的同时，基于本地区VOCs 污染特征和管理目标，颁布实施了相应的VOCs 排放标准，扩展了标准中需要控制的特定项目。其中，北京市、上海市、广东省等地方走在前列。北京市《大气污染综合排放标准》(DB 11/501－2007)增加了环氧乙烷、1，3－丁二烯、1，2－二氯乙烷的排放限值;上海市针对半导体行业VOCs 排放问题，颁布实施了《炼油与石油化学工业大气污染物排放标准》(DB 11/447－2007);广东省就典型行业VOCs排放问题，颁布实施了《家具制造行业挥发性有机化合物排放标准》(DB 44/814－2010)、《包装印刷行业挥发性有机化合物排放标准》(DB 44/815－2010)等。我国地方排放标准仍然控制的比较粗放，排放标准体系有待进一步完善。

1.6 管理模式亟需更新升级

现阶段我国VOCs 控制处于起步阶段，在管理模式、管理思路等方面尚存在不足［59］。VOCs 以无组织排放为主，排放行业及排放环节众多，成分复杂，而我国以政府为主导的传统管理思路是规定有组织排放的污染物最大排放浓度和小时最大排放速率、无组织排放的污染物厂界浓度，已经不能满足以无组织排放为主的VOCs 排放控制管理的要求。依据外部性内部化［60］和府际关系理论［61－62］，政府在VOCs 管控中承担主体责任，但是我国VOCs 管理职责分散地设在环保局的不同部门，上级环保部门仅对下级环保部门提供必要的业务指导，区县环保部门承担了大部分管理工作。这种权责划分，造成部门之间或互相推诿责任或争夺管辖权等情况。总之，我国亟需突破当前VOCs 管理模式的制约。

2 未来中国VOCs 管控的建议

基于上述对我国VOCs 管控问题的综合论述，结合我国VOCs 管理需求和管理目标，对未来我国VOCs 管控提出如下建议:

2.1 推进VOCs 环境监测常态化

托《重点区域大气污染防治“十二五”规划》(环发〔2012〕130 号)确定的规划范围(面积约132.56 万平方公里，占国土面积的13.81%)构建VOCs 监测网络，推广并规范VOCs 环境监测，追踪我国VOCs 污染状况。构建主要工业源和无组织源等排放源的排放监测技术，完善、优化国家和地区VOCs 监测点位，使监测结果能科学反映全国VOCs 排放和变化情况。

2.2 制定和完善VOCs 监测方法

在VOCs 监测过程中研究建立适合我国VOCs 污染特征及监测目标的监测系列方法体系;追踪世界先进的VOCs 监测分析方法，建立并完善新型VOCs 的监测分析方法;补充实施现行VOCs 监测方法中仍缺少的监测分析方法标准，修订更新部分落后的、不能满足我国实际的VOCs 管理需求和管理目标的现行VOCs 监测分析方法标准;基于不同地区VOCs 污染特征和管理目标的不同，建议开展监测的地区结合自身客观实际，因地制宜地选择监测的可行技术和最佳监测方案，有经济和技术条件的地区，可采用不同监测技术相结合的监测方案，以获得全面的VOCs 污染特征信息。

2.3 构建本地化的VOCs 源谱数据库

从采样流程、样品预处理、测试目标物、数据后处理、不确定性等方面对我国VOCs 源成分谱的测试方法进行统一规范化。开展重点工业行业如石化、有机化工、电子设备制造、合成材料等的源谱测量，对不同产品、不同工艺过程产生的VOCs 进行动态测试和调查，识别源谱特征的变化趋势。了解各源谱的关键影响因子，抓住排放源的主要特征，获取具有代表性的源谱。整理测试数据，构建具有中国特色的源谱数据平台。

2.4 建立健全VOCs 法规

尽快整合、落实《大气污染防治法》在网上征求的建设性思考和建议。增加以下内容:一是规范VOCs 环境信息公开、公众参与和非组织参与监督等专节内容，明确地方政府在其辖区VOCs 达标管理中的责任和义务;二是把对灰霾和光化学烟雾污染具有重要贡献的PM2.5和O3作为大气污染防治的核心内容，加强NOx、VOCs 等形成SOA 和O3的重要前体物的排放控制和惩罚力度;三是加强VOCs 污染联防联控联治，推动工业点源、移动源、面源及产品类污染源的减排设施建设;四是强化重污染的应对工作，控制或减少甚至是消除灰霾和光化学烟雾污染条件下的风险和危害。

2.5 建立健全VOCs 排放标准

基于环境控制技术和环境目标，进一步完善VOCs污染控制标准。一是针对石油、有机化工、涂装作业、印刷行业、溶剂利用、储存和运输等重点VOCs 排放行业，制订有针对性的行业VOCs 排放标准和行业工艺设备的VOCs 排放标准;二是针对行业的VOCs 排放方式、排放强度及排放时段，制定符合行业监管需要的排放标准，对具有“三致”作用的VOCs 要进行分类分级控制，按照危险化学品实行登记制度，强化此类VOCs 逸散泄漏情况的预防控制措施;三是对炼焦化工业、饮食业、储油库、油罐车、加油站、合成革与人造革和橡胶制品等行业已有的排放标准进行实时修订;四是鼓励地方环保部门以据国家层面的排放标准为基准，制定更加严格的VOCs 排放标准，也可以依法合理选择使用项目技术引进地的排放标准。

2.6 革新以政府为主导的管理模式

一是在深化对有组织排放源管理模式研究的基础上，逐步加强无组织排放源管控模式的基础研究;二是实施分区管理，在京津冀、长三角、珠三角等区域VOCs 污染严重的地区成立专业化VOCs 监管分局对其进行重点监督检查;三是省以下实施垂直管理，省环保局派出机构对地方VOCs 污染进行长期连续的监督管理。

3 结 语

近年来，随着京津冀、长三角、珠三角等区域灰霾和光化学烟雾污染的高度频发，我国逐步加强了VOCs的管控，制定了相关指导意见、区域规划、防治技术政策和行动计划。这些措施发挥了积极和重要的作用，有效引导了大气VOCs 污染的治理。但纵观全局，我国大气VOCs 管控还存在诸多问题，突出体现在:监测未常态化、监测方法不系统、排放源成分谱研究不足、法规滞后、排放标准不健全和管理模式亟需更新升级。基于对问题的剖析，未来应从以下方面加强我国VOCs 的管控:推进VOCs 环境监测常态化、制定和完善VOCs 监测方法、构建本地化的VOCs 源谱数据库、建立健全VOCs 法律法规、建立健全VOCs 排放标准、革新以政府为主导的管理模式。

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