巫 丹 李雪輝

(1.南昌市環(huán)境保護研究設計院有限公司，江西 南昌 330100；2.江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330001)

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關于非甲烷總烴、VOCs在汽車表面涂裝項目環(huán)境影響評價中的選擇

巫 丹1李雪輝2

(1.南昌市環(huán)境保護研究設計院有限公司，江西 南昌 330100；2.江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330001)

汽車表面涂裝項目環(huán)境影響評價中，非甲烷總烴和VOCs作為大氣污染特征因子，容易混淆使用，本文從二者的定義、來源、標準等方面展開論述，分析了其異同性，討論了在汽車表面涂裝項目環(huán)境影響評價中大氣污染特征因子的選擇。

非甲烷總烴 VOCs 汽車涂裝 環(huán)境影響評價

引言

近年來隨著汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，汽車工業(yè)已逐步成為江西經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一。汽車表面涂裝項目環(huán)境影響評價的要求也隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭和環(huán)境的壓力，在不斷地進步、完善、嚴格要求。

在以往的汽車表面涂裝項目環(huán)境影響評價中，大氣污染特征因子，往往只考慮敏感的苯系物，如：甲苯、二甲苯等，隨著環(huán)境壓力的增大、環(huán)境影響評價的深入，苯系物在涂料中的比例在逐年降低，與此同時，醇類、酯類、酮類等有機物的比例有所增加，因此，當前汽車表面涂裝項目環(huán)境影響評價中大氣污染特征因子除了考慮敏感的苯系物，還需增加一項有機廢氣評價因子。在汽車表面涂裝項目環(huán)境影響評價工作中，有機廢氣的表征因子，非甲烷總烴和VOCs均有使用，但非甲烷總烴和VOCs污染因子是極易混淆的有機污染物綜合評價因子，常常讓評價人員難以選擇。

1 汽車表面涂裝典型工藝

汽車表面涂裝是將涂料覆于基體表面形成具有防護、裝飾或特定功能圖層的過程。主要分為兩個工序：一是涂裝前金屬的表面處理，對車身進行徹底清潔和去油污以消除車身上所有的污漬，使工件便于施行后續(xù)噴涂，也稱為前處理技術，主要包括脫脂、表調(diào)、磷化；二是涂裝施工，主要分為噴涂和烘干兩道工序。

典型的汽車表面涂裝工藝如下：

前處理→陰極電泳→烘干→車底PVC→烘干→中涂→烘干→面漆→烘干。

前處理工藝過程是汽車表面涂裝項目環(huán)境影響評價中廢水污染的主要來源，而涂裝作業(yè)則是此類項目廢氣污染的主要來源。

2 汽車表面涂裝廢氣污染源及治理措施概述

2.1 涂裝廢氣來源

汽車表面涂裝生產(chǎn)中，電泳烘干、PVC烘干、中涂、面漆噴涂及烘干過程均排放大氣污染物。

目前，我國汽車表面涂裝主要采用傳統(tǒng)的陰極電泳底漆+溶劑型中涂、面漆的二涂層體系涂料。其中陰極電泳底漆是一種水溶性漆，無苯，且不含重金屬鉛和錫，是一種環(huán)保涂料。而傳統(tǒng)的溶劑型漆則含有不同比例苯系物、醇類、酯類等有機溶劑。由此可知，中涂、面漆噴涂及烘干廢氣又成為了汽車表面涂裝中大氣污染中的核心部分。據(jù)國內(nèi)外汽車制造企業(yè)經(jīng)驗數(shù)據(jù)分析，在中涂、面漆作業(yè)過程中，約75-80%廢氣在噴漆室排放，主要是漆霧顆粒和有機溶劑揮發(fā)組分；約20%-25%廢氣在烘干室中排放，主要為有機溶劑揮發(fā)組分。

2.2 典型涂裝廢氣治理措施及排放方式

噴漆室由送風、排放、過濾、照明、滅火、間壁、漆霧補集等部分組成。噴漆室按捕集漆霧的方式和裝置的不同，可分為干式噴漆室和濕式噴漆室[1]。

噴漆室廢氣排放特點排氣風量大、溶劑蒸汽濃度低，通常規(guī)?；钠囍圃炱髽I(yè)會選擇上送風下抽風式水旋式噴漆室處理噴涂廢氣，其特點是通過上送風下抽風，室體內(nèi)形成氣體層流壓抑的方式，使漆霧通過室體底部的洗滌板，部分漆霧被帶到水中，而沒有和水膜接觸的漆霧在抽風力作用下與水一同通過水旋器，使漆霧和水流在水旋器內(nèi)高速旋轉的同時充分接觸，隨后急速擴散減速，在強大的沖擊力作用下也被捕集到水中，漆霧與水中的絮凝劑反應生成漆渣，過濾后漆渣予以清除，水循環(huán)使用，剩余不溶于水的有機廢氣經(jīng)抽風經(jīng)由排氣筒高空外排。水旋式噴漆室漆霧(顆粒物)的捕集效率可達98%，對部分水溶性溶劑有適量的處理效率。

烘干室廢氣則包括從涂料系統(tǒng)排出和燃料系統(tǒng)排出的廢氣。前者是指噴漆作業(yè)后未在噴漆室中揮發(fā)的車身表面涂膜中殘留溶劑，后者是作為烘干熱源的燃料燃燒廢氣，目前汽車制造企業(yè)通常采用天然氣或輕柴油作為燃料，部分生產(chǎn)規(guī)模不大的也有選擇電加熱作為烘干熱源。

烘干室(爐)產(chǎn)生的廢氣治理，主要是采用催化燃燒法，一般的催化燃燒裝置安裝在通風排出口處，工作過程是：由引風機抽進廢氣，經(jīng)管道送入熱交換器內(nèi)，對廢氣進行加熱升溫，例如苯類溶劑廢氣的預熱燃燒溫度為250～300℃；酯類溶劑廢氣需要加熱到400～500℃才可以燃燒[2]。烘干室廢氣經(jīng)預熱后由180℃達到400℃送入廢氣焚燒爐的內(nèi)腔燃燒室中(與此同時煙道氣溫度由750℃降至500℃左右)，在700～800℃下持續(xù)燃燒，使廢氣中的有機物氧化分解為CO2和H2O，形成潔凈的煙氣通過預熱管送往烘干室的各級熱交換器作為熱源，最后高溫煙氣再次間接加熱供烘干室風幕用的新鮮空氣后，溫度降至100℃左右，通過排氣筒高空外排，采用催化燃燒的方式進行烘干室廢氣的治理，其凈化效率可達98%。

3 涂裝有機廢氣的來源

由涂裝廢氣污染源分析可知，除噴涂漆霧外，其余均為有機廢氣。然而大氣有機污染物種類和組成繁雜，常見的化合物種類有烴類(烷烴、烯烴和芳烴)、酮類、酯類、醇類、酚類、醛類、胺類、腈類等。涂裝有機廢氣的種類，筆者從多家汽車制造企業(yè)涂料使用現(xiàn)狀調(diào)研統(tǒng)計結果來分析，下表1。

表1 多家汽車企業(yè)表面涂裝使用原料統(tǒng)計情況

4 涂裝有機廢氣表征因子的選擇

在汽車表面涂裝項目環(huán)境影響評價工作中，有機廢氣的表征因子，非甲烷總烴和VOCs均有使用，且非甲烷總烴和VOCs污染因子是極易混淆的有機污染物綜合評價因子，常常讓評價人員難以選擇，為此，筆者通過查閱相關文獻資料，總結出一些二者的異同點。

4.1 非甲烷總烴

根據(jù)《大氣污染物綜合排放標準詳解》，非甲烷總烴(NMHC)是指除甲烷以外的所有碳氫化合物的總稱，主要包括烷烴、烯烴、芳香烴和含氧烴等組分。烴類物質(zhì)在通常條件下，除甲烷為氣體外多以液態(tài)或固態(tài)存在，并依據(jù)其分子量大小和結構形式的差別具有不同的蒸汽壓，因而作為大氣污染物的非甲烷總烴，實際上是指具有C2-C12的烴類物質(zhì)[3]。含氧烴顧名思義就是“烴的含氧衍生物”，從組成上看，除了碳(C)，氫(H)元素之外，還含有氧(O)。從結構上看，也即是烴分子里的氫原子被氧原子的原子團取代而衍生而來的。據(jù)此分析，含氧烴的種類繁多，包括醇，酚，醛，羧酸，酯，酮，醚，胺等。

同時在《大氣污染物綜合排放標準詳解》中，也指出了非甲烷總烴的城區(qū)和工業(yè)區(qū)主要來源包括[3]：

①焚燒：由各類有機物質(zhì)的焚燒過程所排放的非甲烷總烴；

②溶劑蒸發(fā)：在各種生產(chǎn)過程中使用各種有機溶劑，如用作清洗劑、化學反應過程的溶劑、油漆涂料等物質(zhì)的生產(chǎn)和使用過程的溶劑；

③油類燃燒：汽油和其他油類燃燒過程排放的尾氣；

④石油及石油制品的貯存和運輸損耗；

⑤廢物提煉。

汽車表面涂裝中噴涂和烘干廢氣均屬“焚燒和溶劑蒸發(fā)”，由此看來，與《大氣污染物綜合排放標準詳解》中對“非甲烷總烴”概念不謀而合。且從汽車表面涂裝主要排放有機廢氣的涂料組分為：苯系物、醇類、酯類、酮類和烷烴來看，均屬C2-C12的烴類物質(zhì)。

4.2 VOCs

VOCs(Volatile Organic Compounds)具有多種定義：世界衛(wèi)生組織的VOCs定義為“熔點低于室溫而沸點在50-260℃之間的揮發(fā)性有機化合物的總稱”。美國材料實驗協(xié)會(ASTM)D3960-98標準將VOCs定義為“任何能參加大氣光化學反應的有機化合物”；美國聯(lián)邦環(huán)保署(EPA)的VOCs定義為“除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學反應的碳化合物”。

從上述定義中可以看出，C1就是甲烷，非甲烷總烴主要指C2-C12之間的烴類物質(zhì)；VOCs的范圍相對較廣，基本上包含了所有的揮發(fā)性有機污染物。

4.3 有關排放標準中大氣污染控制因子的確定

目前國家尚未頒布表面涂裝(汽車制造業(yè))大氣污染物排放標準，部分省市如廣東、天津重慶、北京、江蘇、上海則已完成或正在制定相關地方標準。國內(nèi)其他省市汽車涂裝項目一般是依據(jù)《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)或參照上述省市已頒布的地方行業(yè)排放標準進行評價和監(jiān)控。

對于汽車表面涂裝涉及大氣污染控制因子，國家及各省市排放標準分別如下表2。

表2 國家綜排標準及各省市行標中涂裝大氣污染控制因子

由上表可知，非甲烷總烴和VOCs均有被選擇作為汽車表面涂裝的大氣污染控制因子，但縱觀各省市頒布的地標以及目前正在征求意見的地標來看，VOCs的關注度已優(yōu)于非甲烷總烴，且根據(jù)《國家環(huán)境保護“十三五”規(guī)劃基本思路》，VOCs也將成為"十三五"重點區(qū)域與重點行業(yè)的總量控制指標。

5 小結

從定義和涂料組分上看，非甲烷總烴和VOCs在汽車表面涂裝項目環(huán)境影響評價中均能作為涂裝有機廢氣的表征因子。但是，從國家規(guī)劃基本思路及制定的地方行業(yè)排放標準來看，VOCs較非甲烷總烴的關注度越來越高，若將其劃入了"十三五"重點區(qū)域與重點行業(yè)的總量控制指標，毋容置疑，VOCs將是汽車表面涂裝項目環(huán)境影響評價中必不可少的大氣污染評價因子之一。當然，也希望國家盡快出臺汽車表面涂裝行業(yè)排放標準，在行業(yè)標準中進行明確，為汽車表面涂裝項目環(huán)境影響評價工作指明方向。

[1]機械工業(yè)職業(yè)技能鑒定指導中心.初級涂裝工技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999，144.

[2]機械工業(yè)職業(yè)技能鑒定指導中心.中級涂裝工技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999，209.

[3]國家環(huán)境保護局科技標準司.大氣污染物綜合排放標準詳解[M].北京：中國環(huán)境科學出版社.1997，241.