郭 森,童 莉,周學(xué)雙,韓建華

（1. 環(huán)境保護部 環(huán)境工程評估中心,北京 100012；2. 中國石化 撫順石油化工研究院,遼寧 撫順 113001）

隨著近年來在華北、華中等地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)性大面積霧霾天氣，揮發(fā)性有機化合物（VOCs）的控制已成為我國大氣環(huán)境污染治理的熱點問題。VOCs是石化、交通、干洗、涂料、電子等行業(yè)的特征污染物，是形成PM2.5和臭氧的重要前體物。由于我國VOCs排放控制工作起步較晚，存在排放基數(shù)不清、排放標(biāo)準(zhǔn)體系不健全、控制技術(shù)落后等問題，給VOCs排放控制帶來了較大的難度。因此，開展VOCs排放控制研究，建立完善的VOCs污染防治體系刻不容緩。

本文概述了我國的VOCs排放情況，介紹了國內(nèi)外VOCs的管理現(xiàn)狀，分析了國內(nèi)石化行業(yè)VOCs排放控制管理中存在的主要問題以及污染物排放過程的類別，提出了加強VOCs排放控制管理的對策和建議。

1 我國VOCs的排放現(xiàn)狀

VOCs排放源非常廣泛，包括自然源和人為源。自然源包括植被排放、森林火災(zāi)、野生動物排放等；人為源包括移動源、工業(yè)源和生活源等。由于排放源點多面廣，且排放形式多樣，長期以來我國一直未將VOCs列為常規(guī)污染控制因子，也未納入環(huán)境統(tǒng)計或污染源普查等官方數(shù)據(jù)的統(tǒng)計范疇，因此一直缺乏權(quán)威的VOCs排放數(shù)據(jù)。

學(xué)術(shù)界采用不同的估算方法對我國的VOCs排放量進行了估算，認(rèn)為我國人為VOCs排放量約為20 Mt/a，且呈快速上升的趨勢［1-2］。而人為源中工業(yè)源排放量約占55%，工業(yè)源中又以石油煉制和儲運、有機化工、精細化工等為VOCs排放的重點行業(yè)［3-5］。

2 國內(nèi)外VOCs的管理現(xiàn)狀

2.1 國外的VOCs管理現(xiàn)狀

一些發(fā)達國家和地區(qū)經(jīng)過長期的實踐，在VOCs排放控制方面取得了較成熟的經(jīng)驗［6-8］。美國VOCs控制的主要思路是對污染源進行分類管理。1968年美國公共衛(wèi)生局發(fā)布了最早的《大氣污染物排放因子》（AP-42），明確了燃料燃燒、化學(xué)工業(yè)、食品和農(nóng)業(yè)、金屬冶煉、礦山開采業(yè)、石油煉制工業(yè)、制漿造紙工業(yè)、溶劑揮發(fā)和汽油零售業(yè)、交通運輸業(yè)等行業(yè)污染物排放源強的計算方法，建立了排放污染物對大氣環(huán)境影響的量化關(guān)系。此后，美國環(huán)保署（EPA）一直根據(jù)對污染源的認(rèn)識對其進行修訂和完善，并制定和不斷修訂煉油、石化、精細化工、油品儲運、制藥、表面涂裝等行業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)，將排放源分為工藝排氣、設(shè)備泄漏、廢水揮發(fā)、儲罐呼吸、裝卸逸散等5類（后4類污染源均為無組織排放源），結(jié)合各類污染源的特點，分別規(guī)定了排放限值。

歐盟于20世紀(jì)90年代開始控制VOCs的排放，借鑒EPA的做法，發(fā)布了有機液體儲罐、大宗化學(xué)品和廢水及廢物處理工業(yè)、廢物焚燒、合成纖維工業(yè)、聚合物生產(chǎn)、石油煉制工業(yè)等污染源的排放系數(shù)。在此基礎(chǔ)上，通過發(fā)布通用指令和行業(yè)指令，對VOCs排放源進行限制，如針對工業(yè)生產(chǎn)中大量使用有機溶劑的情況，歐盟制定了有機溶劑使用指令，規(guī)定了20種有機溶劑使用過程中的VOCs排放限值，包括有組織排放限值（通過控制廢氣中VOCs的濃度來實現(xiàn)）和無組織排放限值（通過控制使用溶劑的濃度來實現(xiàn)）。

日本的VOCs排放控制起步較晚，2004年才采取VOCs排放控制措施，主要依據(jù)日本國內(nèi)的調(diào)查報告、統(tǒng)計年報、研究報告及工業(yè)協(xié)會提供的數(shù)據(jù)對VOCs排放源強進行估算，對化學(xué)品制造、涂裝、工業(yè)清洗、黏接、印刷、VOCs貯存等6類重點源的9種排污設(shè)施進行VOCs排放控制。

2.2 我國的VOCs管理現(xiàn)狀

針對VOCs的排放控制，我國出臺了諸多標(biāo)準(zhǔn)。如GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》［9］、GB 14554—1993《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》［10］、GB 21902—2008《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》［11］、GB 27632—2011《橡膠制品工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》［12］、GB 16171—2012《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》［13］、GB 20950—2007《儲油庫大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》［14］等排放標(biāo)準(zhǔn)；HJ 644—2013《環(huán)境空氣 揮發(fā)性有機物的測定 吸附管采樣-熱脫附/氣相色譜-質(zhì)譜法》［15］等監(jiān)測方法標(biāo)準(zhǔn)；HJ 443—2008《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 石油煉制業(yè)（瀝青）》［16］、HJ/T 429—2008《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 化纖行業(yè)（滌綸）》［17］等清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。此外，一些地方政府還制定了更加嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)，如北京市制定了DB 11/447—2007《煉油與石油化學(xué)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》［18］和DB 11/501—2007《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》［19］；廣東省制定了DB 44/817—2010《制鞋行業(yè)揮發(fā)性有機化合物排放標(biāo)準(zhǔn)》［20］等。這些標(biāo)準(zhǔn)的制定和實施為我國開展VOCs排放控制奠定了基礎(chǔ)。

2012年我國頒布實施的《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》中將VOCs和SO2、NOx、工業(yè)粉塵等列為三區(qū)（包括京津冀、長三角、珠三角地區(qū)）十群（包括遼寧中部、山東、武漢及其周邊、長株潭、成渝、海峽西岸、山西中北部、陜西關(guān)中、甘寧、新疆烏魯木齊）的防控重點，確定了重點行業(yè)現(xiàn)役源的減排目標(biāo)，并要求開展重點行業(yè)的治理，其中明確要大力削減石化行業(yè)的VOCs排放，積極推進有機化工等行業(yè)的VOCs控制。2013年國務(wù)院印發(fā)了《大氣污染防治行動計劃》（國發(fā)〔2013〕37號），進一步對VOCs的排放控制提出了嚴(yán)格的要求。

3 我國石化行業(yè)VOCs管理亟須解決的主要問題

3.1 VOCs定義模糊

我國尚未統(tǒng)一VOCs的定義，未明確VOCs涵蓋的物質(zhì)。我國在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中將VOCs定義為常壓下沸點低于250 ℃、或能以氣態(tài)分子的形態(tài)排放到空氣中的所有有機化合物（不包括甲烷）。在GB/T 18883—2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》［21］中對總揮發(fā)性有機物（TVOC）進行了定義，將其界定為利用Tenax GC法或Tenax TA法采樣，采用非極性色譜柱（極性指數(shù)小于10）進行分析時保留時間的次序在正己烷和正十六烷之間的VOCs。北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《煉油與石油化學(xué)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》將VOCs定義為在20 ℃條件下蒸氣壓大于或等于0.01 kPa、或特定適用條件下具有相應(yīng)揮發(fā)性的全部有機化合物的統(tǒng)稱。由于我國缺乏對VOCs涵蓋物質(zhì)的官方界定，給VOCs污染源的監(jiān)測、控制等造成了困難。

工業(yè)VOCs主要以無組織形式排放，如設(shè)備泄漏、污水集輸處理系統(tǒng)揮發(fā)、有機液體儲罐呼吸、有機液體裝卸逸散、火炬系統(tǒng)不完全燃燒、采樣泄漏等，因此不同類型的排放源具有不同的排放特征。而目前我國尚未系統(tǒng)地針對不同污染源特征開展相關(guān)研究，尚未全面掌握各類污染源污染物的排放特點，也給VOCs污染源的監(jiān)測、控制等造成了困難。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)體系尚不健全

由于VOCs無組織排放的特點，僅按“末端治理”的思路進行控制，難以達到預(yù)期的控制目標(biāo)，必須大力推行“過程控制”的理念。我國污染物排放管理的傳統(tǒng)理念是重“排放限值”，輕“過程管理”。制定的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)體系主要是從目標(biāo)控制入手，即規(guī)定有組織排放的污染物排放濃度和排放速率、規(guī)定無組織排放的污染物廠界濃度。這種傳統(tǒng)的污染控制管理方式已經(jīng)不能適應(yīng)VOCs排放控制管理的要求。

受地形、設(shè)備、構(gòu)筑物以及廠區(qū)熱島效應(yīng)的影響，通常廠區(qū)內(nèi)的大氣環(huán)流會對污染物有一定的抬升作用，無組織排放污染物最大落地濃度可能會在廠界外一定距離出現(xiàn)，因此依靠現(xiàn)有的廠界標(biāo)準(zhǔn)難以有效控制企業(yè)的污染物排放。

3.3 監(jiān)管控制困難

由于VOCs的產(chǎn)生和排放環(huán)節(jié)復(fù)雜，污染源的種類繁多，不同污染源種類需要采用不同的監(jiān)測、檢漏、過程控制措施和末端處理工藝。目前相關(guān)企業(yè)、監(jiān)管部門缺乏統(tǒng)一的專業(yè)技術(shù)指導(dǎo)和管理手段，企業(yè)在控制技術(shù)選擇上較為隨意，管理尺度不統(tǒng)一，很多企業(yè)的VOCs排放控制和治理技術(shù)在實際運行中存在著投資不小、運行盲目、實效難辨的問題。

4 石化行業(yè)污染物排放過程的類別

石化企業(yè)種類多，工藝過程差別很大，氣相污染物排放過程也多種多樣。以石油煉制企業(yè)為例，借鑒美國的污染源分類方法，石化企業(yè)建立了一套污染源歸類解析方法，將污染物的排放過程分為11種，涵蓋了生產(chǎn)過程中各種氣相污染物的排放，具體分類見表1。

表1 石化企業(yè)的污染物排放過程分類

VOCs的排放量與石化企業(yè)的類型、規(guī)模、投產(chǎn)時間以及管理水平都有很大的關(guān)系。煉油廠的VOCs排放以無組織排放為主，其中，生產(chǎn)設(shè)備泄漏、儲存過程泄漏、裝卸過程泄漏、廢水和固體廢物收集運輸儲存處理過程中逸散的VOCs分別占全廠VOCs排放量的30%，30%，15%，15%，其中，非正常工況下排放的VOCs占全廠VOCs排放量的10%，工藝尾氣和燃燒煙氣排放的VOCs為微量。

這11種污染物排放過程的污染物排放特征各異。如原料、產(chǎn)品裝卸過程的VOCs排放量是裝、灌方式以及液體有機產(chǎn)品性質(zhì)的函數(shù)；原料、半成品、產(chǎn)品儲存過程（儲罐）的VOCs排放量可根據(jù)儲存液體的物理性質(zhì)（蒸氣壓）、儲存溫度、物料周轉(zhuǎn)量、儲罐的結(jié)構(gòu)、環(huán)境溫度變化、光線輻射強度等參數(shù)進行較準(zhǔn)確的數(shù)值模擬估算。通過研究各類污染物排放過程的影響因素，可以建立估算方法或模型，估算不同過程的VOCs排放情況，進而研究減少VOCs排放量的控制措施。

源解析方法同樣適用于以煤為原料的煤化工及以石油化工產(chǎn)品為原料的精細化工。

5 對策與建議

5.1 明確制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

我國應(yīng)盡快統(tǒng)一VOCs的定義。EPA從物質(zhì)的光化學(xué)活性的角度對VOCs進行界定，歐盟和世界衛(wèi)生組織則從物理性質(zhì)的角度進行界定。綜合考慮VOCs對環(huán)境的影響和在我國的可操作性，建議參照美國標(biāo)準(zhǔn)定義VOCs，將其定義為參與大氣中光化學(xué)反應(yīng)的氣態(tài)有機化合物，進而制定監(jiān)測和排放標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范計算和統(tǒng)計方法，為VOCs污染源的監(jiān)測、統(tǒng)計、控制管理奠定基礎(chǔ)。

5.2 完善分類管理體系

建議環(huán)境保護部門全面考慮各種排放過程，針對不同排放源的特點，完善污染物排放的分類管理體系。

對有組織排放，盡快出臺石化行業(yè)的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格規(guī)定VOCs的排放限值。

對無組織排放，借鑒美國和歐盟的經(jīng)驗，針對VOCs的產(chǎn)生及排放特點，按照過程控制的原則，完善清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)體系或建立無組織排放污染物控制標(biāo)準(zhǔn)，針對生產(chǎn)過程提出控制VOCs排放的技術(shù)要求和管理標(biāo)準(zhǔn)體系。如對各行業(yè)廣泛采用的有機液體儲罐，應(yīng)制定通用型有機液體儲罐污染物控制標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)有機液體儲罐的設(shè)計、安裝和運行；優(yōu)化罐型設(shè)計，在滿足安全需要的前提下盡量采用浮頂罐，并控制浮頂上的各類開口，減少呼吸氣的排放；對于拱頂罐應(yīng)提出廢氣回收和蒸汽平衡方面的要求；對于浮頂罐應(yīng)提出組裝縫隙、密封方式、浮頂開口方式等方面的要求，最大限度地減少儲罐的無組織排放。

對非正常排放，應(yīng)在環(huán)評中明確開停車、檢維修、故障處理等的非正常工況時的工作程序，預(yù)計污染物排放源強和擬采取的污染控制措施；在日常監(jiān)管中建立企業(yè)非正常排放報告或備案制度。

5.3 研究最佳的可行性控制技術(shù)

開展石化企業(yè)全過程的VOCs排放控制措施的研究。根據(jù)各類污染物排放的影響因素，研究最佳的可行性控制技術(shù)。通過加強“源頭控制”、“回收再利用”、“末端治理”，減少各環(huán)節(jié)的VOCs排放量。選用優(yōu)質(zhì)的閥門、法蘭，加強設(shè)備泄漏檢測與修復(fù)的程序管理，減少生產(chǎn)設(shè)備密封處的VOCs泄漏；優(yōu)化采樣方法，改進采樣設(shè)備，減少采樣過程中的VOCs泄漏；廢水收集處理系統(tǒng)采取密閉形式，對從廢水中揮發(fā)的VOCs進行收集，將無組織排放轉(zhuǎn)化為有組織排放，并統(tǒng)一進行處理；將有機廢氣引入焚燒裝置，并通過控制燃燒溫度和停留時間來保證廢氣的處理效果。

同時，調(diào)研國內(nèi)外現(xiàn)有的VOCs排放控制技術(shù)，從減排效果、投資和運行成本、運行穩(wěn)定性、環(huán)境友好性等方面對各類VOCs排放控制技術(shù)進行綜合評估，通過對各類型污染源VOCs排放特征和主要影響因素的研究，明確各類排放源適用的最佳控制技術(shù)，指導(dǎo)石化企業(yè)有效進行VOCs排放控制。

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［19］ 原國家環(huán)境保護總局環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)研究所. DB 11/501—2007 大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)［S］. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007.

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