呂建華,李瑞芃,付 飛,左 華*,和 慧,康廣鳳
(青島市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院,山東青島 266003)
當(dāng)前,我國以PM2.5和O3為特征污染物的大氣復(fù)合污染形勢依然嚴(yán)峻,研究表明VOCs在PM2.5和O3生成過程中起到了重要的作用[1-6],因此控制VOCs排放成為政府部門打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的一個主要施策方向。2017年,原環(huán)境保護(hù)部聯(lián)合相關(guān)部門印發(fā)了《“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案》,用于指導(dǎo)各地?fù)]發(fā)性有機(jī)物的污染治理工作,近期國務(wù)院又印發(fā)了《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》,明確了打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的時間表和路線圖,而高分辨率的VOCs排放清單將是打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的重要技術(shù)支撐。目前,國內(nèi)VOCs源排放清單的研究可分為全國性、區(qū)域性和地方性。Piccot等、Streets等、Klimont等曾分別研究建立了全球、亞洲、中國的人為源VOCs清單[7-9]。范辭冬等利用歸納整理的國內(nèi)污染源排放因子結(jié)合統(tǒng)計數(shù)據(jù)的方法估算了1998—2007年中國各地區(qū)各污染源VOCs排放總量[10]。Bo等利用統(tǒng)計數(shù)據(jù)、文獻(xiàn)查閱結(jié)合排放因子法研究了中國1980—2005年人為源NMVOCs排放清單的時空變化[11]。劉金鳳等采用排放因子法估算并建立了2000年我國縣級水平的人為源揮發(fā)性有機(jī)物排放清單[12]。魏巍等通過文獻(xiàn)調(diào)查研究、國外AP-42因子借鑒、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)利用、經(jīng)驗公式計算獲得排放因子,并進(jìn)行了行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)調(diào)研,獲取活動水平數(shù)據(jù)建立了中國2005年的人為源NMVOCs排放清單,在不同省份的水平上,將NMVOCs中的40種物質(zhì)的排放量分別進(jìn)行了計算,從而建立全國的NMVOCs的排放清單[13]。針對區(qū)域尺度,Zhao等、吳曉璐、余宇帆等、鄭君瑜等在華北地區(qū)、長江三角洲地區(qū)、珠江三角洲地區(qū)等分別開展過VOCs的清單編制工作[14-20],均采用排放因子法估算清單。整體而言,早期的源清單研究分散,缺乏系統(tǒng)性,而且排放系數(shù)大多采用非本地因子,活動數(shù)據(jù)來源廣泛,缺乏可靠性[21,22]。
近年來城市尺度的VOCs清單編制主要是依據(jù)《大氣揮發(fā)性有機(jī)物源排放清單編制技術(shù)指南(試行)》進(jìn)行,由于活動水平數(shù)據(jù)獲取不充分、本地化排放因子數(shù)據(jù)缺失,導(dǎo)致清單尚不能完全充分反映本地VOCs排放的特征,而根據(jù)清單制定的相應(yīng)的污染控制對策也缺乏針對性。如非道路移動源類工程機(jī)械的數(shù)據(jù)無相關(guān)主管部門登記備案,其保有量數(shù)據(jù)難以獲??;農(nóng)業(yè)面源、餐飲油煙等面源數(shù)據(jù)無法獲取全面;部分行業(yè)尤其是產(chǎn)品復(fù)雜多樣的化工行業(yè)的VOCs排放因子系數(shù)缺失嚴(yán)重;另國家指南中部分排放因子水平在城市尺度的適用性不強(qiáng),如輪胎為產(chǎn)品的VOCs排放系數(shù)為0.9kg/條,輪胎生產(chǎn)的規(guī)格不一,按照此因子核算帶來很大的不確定性。因此,通過調(diào)查獲取本地化的活動水平數(shù)據(jù)、開展實測研究本地VOCs組成特征、修正本地的排放因子水平,可以進(jìn)一步準(zhǔn)確估算VOCs的排放量,減少清單的不確定性,對從源頭上分析區(qū)域大氣污染的特征具有重要意義。
青島市尚未建立完整的大氣源VOCs排放清單,底數(shù)不清的現(xiàn)狀制約了青島市空氣質(zhì)量管理工作和技術(shù)方案的制定。2013—2017年,青島市市區(qū)空氣質(zhì)量優(yōu)良率在71.8%~81.7%,PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO濃度總體呈改善趨勢,O3濃度呈上升趨勢[23]。本研究旨在建立青島全市VOCs排放清單,并對工業(yè)源VOCs進(jìn)行組分分析,對部分行業(yè)排放因子進(jìn)行了調(diào)研和實測研究,以期為青島市環(huán)境空氣質(zhì)量改善提供決策支撐。
研究基準(zhǔn)年2017年,部分源類活動水平數(shù)據(jù)采用2017年青島統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù),研究區(qū)域涵蓋全市域范圍八區(qū)三市。研究對象主要包括化石燃料固定燃燒源、生物質(zhì)燃燒源、工藝過程源、溶劑使用源、移動源、儲存運(yùn)輸源、餐飲油煙源、廢棄物處理源和天然源。青島市首次將天然源VOCs納入清單源類體系內(nèi)。
本次清單的編制主要依據(jù)《大氣揮發(fā)性有機(jī)物源排放清單編制技術(shù)指南(試行)》(以下稱《指南》)中的排放因子法,人為源VOCs排放清單的建立計算公式為:
式中,Ei為污染源i的VOCs的排放量(t);i為源類別;Ai為活動水平;EFi為污染源的排放因子;ηi表示污染源i末端處理設(shè)施的污染物去除率。其中,各類源活動水平數(shù)據(jù)主要通過入場調(diào)研、調(diào)查表格一對一核實、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等方式獲取。排放因子來源于《指南》、本地化調(diào)研、實測修正以及第三方相關(guān)文獻(xiàn)。
1.2.1 化石燃料固定燃燒源
本研究主要獲取到青島市火力發(fā)電、供熱、工業(yè)燃燒及居民商用使用的不同燃料的消耗量,數(shù)據(jù)來源于2017年青島統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)及抽樣入戶調(diào)查數(shù)據(jù)。其中民用散煤燃料消耗數(shù)據(jù)采用抽樣入戶調(diào)查方式,采取以村或社區(qū)作為調(diào)查樣本單元,樣本數(shù)量不少于總體村或社區(qū)數(shù)量的1%,調(diào)查街道21個(全市總街道辦事處102個),通過街道辦事處召集居民集中填報問卷調(diào)查的方式實現(xiàn),抽樣調(diào)查全市域散煤使用量約100萬t。其余民用商用燃料消耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示柴油消耗8.1萬t、液化石油氣13.87萬t、天然氣約6.8萬m3[24]。按照《指南》排放因子結(jié)合在線監(jiān)測數(shù)據(jù)來核算。
1.2.2 生物質(zhì)燃燒源
本研究僅考慮秸稈灶膛燃燒、火災(zāi)。青島秸稈還田率逐年提高,秸稈還田率超過了90%,本次不計算秸稈露天焚燒污染物排放。對于家用薪柴的焚燒量,采取入戶抽樣調(diào)查結(jié)果(抽樣入戶調(diào)查方式同上),全市域秸稈和薪柴使用量分別為75萬t和60.8萬t。獲取了青島市森林火災(zāi)的發(fā)生情況及面積,森林火災(zāi)面積合計7.53萬m2[24],獲取火災(zāi)發(fā)生燃燒的森林生物量。按照《指南》排放因子來核算。
1.2.3 工藝過程源
工藝過程源主要對應(yīng)《國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類》(GBT4754—2017)中黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè),有色金屬冶煉和壓延加工業(yè),非金屬礦物制品業(yè),石油加工、煉焦和核燃料加工業(yè),化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè),化學(xué)纖維制造業(yè),橡膠和塑料制品業(yè),造紙和紙制品業(yè),酒、飲料和精制茶制造業(yè),食品制造業(yè),農(nóng)副食品加工業(yè)及紡織業(yè)。本次研究詳細(xì)調(diào)查了全市規(guī)模以上和部分規(guī)模以下工業(yè)制造業(yè)企業(yè),獲取了企業(yè)的基本信息、生產(chǎn)狀況、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品數(shù)量及原輔料使用情況、溶劑使用情況、污染治理設(shè)施運(yùn)行情況,由各區(qū)市環(huán)保分局集中調(diào)查上報了全市約3810家規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)和部分規(guī)模以下工業(yè)企業(yè),企業(yè)涉及《國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類》(GBT4754—2017)中各類行業(yè)。排放因子來源于《指南》、實測、文獻(xiàn)以及參考有清單編制基礎(chǔ)的地市經(jīng)驗。
1.2.4 溶劑使用源
溶劑使用源主要包含表面涂層、印刷印染、農(nóng)藥使用等溶劑使用的行業(yè)。本次研究溶劑使用源涉及工業(yè)企業(yè)的溶劑使用活動水平數(shù)據(jù)來自于本地化調(diào)查(同上,由各區(qū)市環(huán)保分局集中填報)。農(nóng)藥使用的活動水平數(shù)據(jù)來自于市農(nóng)委提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù),全市各類農(nóng)藥使用總量約5806t。建筑涂料活動水平數(shù)據(jù)根據(jù)2016年青島市新竣工房屋面積估算得到內(nèi)外墻面積及各墻面所需涂料量,2016年新建商品房面積建筑為2052.3萬m2,二手房交易面積為803.1萬m2[24]。干洗行業(yè)、汽修和醫(yī)院的有機(jī)溶劑活動水平來自于本地化調(diào)查統(tǒng)計,經(jīng)由各區(qū)市環(huán)保分局調(diào)查上報全市干洗企業(yè)1200家;全市醫(yī)院300余家,年就診人次為2746.3萬人次。排放因子來自《指南》、實測、文獻(xiàn)以及參考有清單編制基礎(chǔ)的地市經(jīng)驗。
1.2.5 移動源
移動源包括載客汽車、載貨汽車和摩托車等道路移動源和工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶、飛機(jī)等非道路移動源。機(jī)動車保有量數(shù)據(jù)來自于青島市車管部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù),2017年機(jī)動車保有量264萬輛[24]。工程機(jī)械活動水平數(shù)據(jù)來自于本地化調(diào)查統(tǒng)計,市建委調(diào)查各個工地工程機(jī)械使用情況,上報統(tǒng)計工程機(jī)械約4000臺。農(nóng)業(yè)機(jī)械活動水平數(shù)據(jù)來自于青島市農(nóng)委部門提供,農(nóng)業(yè)機(jī)械57.91萬臺(含農(nóng)用運(yùn)輸車15.49萬臺)[24]。船舶和飛機(jī)活動水平數(shù)據(jù)分別來自于青島市海事局、市海洋和漁業(yè)管理局、青島流亭國際機(jī)場提供的內(nèi)部參考數(shù)據(jù)。飛機(jī)年起降循環(huán)共83 962架次,港區(qū)各類機(jī)械數(shù)約800臺,年耗柴油量約2.2萬t(青島港集團(tuán)有限公司提供)。進(jìn)出港船只總計42 677艘次,全市漁船總數(shù)9070艘次。排放因子來自《非道路移動源大氣污染物排放清單編制技術(shù)指南(試行)》。船舶清單編制采用基于AIS數(shù)據(jù)的動力法進(jìn)行編制。
1.2.6 儲存運(yùn)輸源
油氣儲運(yùn)源是指原油、汽油、柴油在儲藏、運(yùn)輸及裝卸過程中逸散泄露造成可揮發(fā)性有機(jī)物排放的排放源。油氣儲運(yùn)源的排放過程主要包括油品灌裝、油品運(yùn)輸和油品儲存過程。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù),青島市原油儲存量和運(yùn)輸量為15 203 973.62t,汽油儲存量和運(yùn)輸量均為1 341 220.9t,柴油儲存量和運(yùn)輸量為859 416.3t,加油站汽油消費(fèi)量為1 214 840.0t,柴油消費(fèi)量為733 439.0t,液化石油氣運(yùn)輸量為121 557.9t[24]。青島市油品罐車分裝時均安裝了二級油氣回收系統(tǒng),凈化效率按照80%計,加油站均安裝了三級油氣回收系統(tǒng),凈化效率按照90%計。根據(jù)儲存量、運(yùn)輸量和銷售量等活動水平數(shù)據(jù),采用《指南》中排放系數(shù),考慮凈化效率,計算VOCs的排放量。
1.2.7 廢棄物處理源
青島全市集中污水處理廠2017年污水實際處理量為56 867萬t,固廢堆肥垃圾量21萬t,固廢填埋垃圾量190萬t,固廢焚燒量56萬t[25]。全市煙氣脫硝(工藝技術(shù)使用選擇性非催化還原、選擇性催化還原技術(shù)的)使用煤量約為939萬 t。按照《指南》排放因子系數(shù)來核算。
1.2.8 餐飲油煙源
主要來自于市工商局提供的注冊數(shù)據(jù),工商注冊餐飲約4220家,以大、中型規(guī)模為主,大中小型規(guī)模比例約為30%、50%、20%。大型、中型、小型油煙凈化器對VOCs去除效率分別取85%、75%、60%。按照《指南》排放因子系數(shù)來核算。
1.2.9 天然源
采用MODIS遙感數(shù)據(jù)處理得到青島市葉面積指數(shù)LAI和植被類型數(shù)據(jù)PFT,通過中尺度氣象模型WRF模擬輻射強(qiáng)度、溫度、濕度等氣象要素,將網(wǎng)格化的LAI、PFT、排放因子數(shù)據(jù)及氣象數(shù)據(jù)作為MEGAN輸入數(shù)據(jù),計算青島市天然源VOCs排放。
選擇覆蓋橡膠和塑料制品業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、化工行業(yè)、原油加工及石油制品制造業(yè)、黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、啤酒制造業(yè)、包裝印刷業(yè)、紡織印染業(yè)、金屬制品業(yè)、制鞋業(yè)、汽車制造業(yè)、鐵路船舶運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)等50余家企業(yè)現(xiàn)場調(diào)研,使用Summa罐采集工業(yè)企業(yè)VOCs排放樣品近60個。
采樣方式主要以有組織采樣為主。有組織采樣前將便攜式采樣器采樣槍伸到排氣口的采樣孔內(nèi),預(yù)估煙道內(nèi)VOCs濃度,并記錄在采樣記錄表上。若濃度低,則直接用蘇瑪罐進(jìn)行采集。若濃度高,則使用氣袋采集后再將樣品轉(zhuǎn)移至蘇瑪罐中。若企業(yè)沒有統(tǒng)一的排氣口或排氣口無法采樣,根據(jù)《環(huán)境空氣 揮發(fā)性有機(jī)物的測定 罐采樣/氣相色譜—質(zhì)譜法》(HJ759—2015)中所規(guī)定的方法直接使用蘇瑪罐采樣。有組織排口煙氣流量測量采用GH-61型智能煙氣流速儀測量企業(yè)廢氣排放口的流速、流量等參數(shù)。
由于VOCs組分復(fù)雜、物種繁多,在使用單一色譜柱、色譜條件和檢測器的情況下很難實現(xiàn)對所有目標(biāo)物種的完全分離和檢測。VOCs分析檢測參考《環(huán)境空氣揮發(fā)性有機(jī)物的測定罐采樣/氣相色譜質(zhì)譜法》(HJ 759—2015)及美國EPA的TO15方法,利用低溫預(yù)濃縮技術(shù)對樣品中的VOCs進(jìn)行富集,加熱解析后利用GC-MS/FID進(jìn)行分析測量。通過嚴(yán)格的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證(QA/QC),確保樣品分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。項目采用TH-300B揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測系統(tǒng)對VOCs源樣品進(jìn)行分析。
全市2017年揮發(fā)性有機(jī)物排放總量為12.97萬t,其中排放占比較高的源類為工藝過程源(26.19%)、天然源(20.22%)、溶劑使用源(15.14%)、移動源(15.88%)、儲存運(yùn)輸源(6.00%)、生物質(zhì)燃燒源(6.25%)、面源(6.26%),面源涵蓋餐飲油煙源及除工業(yè)制造業(yè)以外的溶劑使用源類型。工藝過程源對全市的VOCs排放貢獻(xiàn)最大,其次為天然源和溶劑使用源,圖1為青島市2017年發(fā)揮性有機(jī)物排放源各類占比。
圖1 青島市2017年揮發(fā)性有機(jī)物排放源各類占比
(1)不同行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放特征
全市2017年工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放量約為5.6萬t,圖2顯示工藝過程源類中排放占比最高的行業(yè)為橡膠和塑料制品業(yè),應(yīng)對其進(jìn)行重點管控。其次為非金屬礦物制品業(yè)、原油加工及石油制品制造業(yè)、化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)、黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)等。圖3顯示溶劑使用源類中排放占比較高的行業(yè)為金屬制品業(yè)、皮革皮毛羽毛制品和制鞋業(yè)、印刷業(yè)、鐵路船舶航空等設(shè)備制造業(yè)、汽車制造業(yè)等。由圖2和圖3可以看出,青島市工業(yè)VOCs來源的行業(yè)類別較多,涉及各類行業(yè),充分說明青島市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜,這給未來青島市工業(yè)行業(yè)VOCs的污染治理帶來一定的難度。
圖2 工藝過程源VOCs排放分布
(2)不同行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物組份分析
項目準(zhǔn)確定性定量測量的VOCs物種有105種,主要包括烷烴29種、烯炔烴12種、芳香烴17種、鹵代烴34種、含氧有機(jī)物及其他13種。工藝過程源重點行業(yè)選取了平板玻璃制造行業(yè)、輪胎制造業(yè)、塑料制造業(yè)、化學(xué)品制造業(yè)、農(nóng)藥制造業(yè)、涂料制造業(yè)、原油加工及石油制品制造業(yè)、黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、啤酒制造業(yè);溶劑使用源類重點行業(yè)選取了包裝印刷行業(yè)、紡織印染業(yè)、金屬制品業(yè)、制鞋業(yè)、汽車制造業(yè)、鐵路船舶運(yùn)輸設(shè)備制造等行業(yè)類型。對所采集樣品分析結(jié)果如圖4和圖5所示。
圖4顯示工藝過程源不同行業(yè)排放VOCs的化學(xué)組成差異較大。玻璃制造行業(yè)VOCs主要來自于煅燒工藝過程,由于三氯甲烷質(zhì)量濃度較高,所以鹵代烴占比較高,達(dá)到39.30%;其次為芳香烴和烷烴,占比均在20%。輪胎制造行業(yè)VOCs來自于硫化、壓延擠出、密煉工藝過程,醛酮類、鹵代烴、烷烴和醇類物質(zhì)質(zhì)量濃度較高,還含有少量的芳香烴和酯類物質(zhì)。塑料制品行業(yè)VOCs來自于注塑環(huán)節(jié),特征組分為烷烴和醛酮類物質(zhì),其他組分占比極少。農(nóng)藥制造和涂料制造行業(yè)在生產(chǎn)中使用芳香烴作為溶劑,因此其VOCs排放主要組分為芳香烴。對于石油煉化企業(yè),烷烴的質(zhì)量濃度占比達(dá)到61.68%,其次烯烴占比達(dá)到17.93%,其他組分占比較小,均在10%以下。鋼鐵行業(yè)煉鐵和焦化環(huán)節(jié)主要排放組分為鹵代烴,占總VOCs濃度的52.84%,其它較為重要的組分還有烷烴和芳香烴,占比均在15%左右。啤酒制造行業(yè)VOCs來源于糖化煮沸環(huán)節(jié)和發(fā)酵工藝環(huán)節(jié),鹵代烴、酯類、烷烴和醛酮類物質(zhì)濃度較高,其他組分濃度占比較少。
圖3 溶劑使用源VOCs排放分布
圖5顯示溶劑使用源的VOCs排放具有明顯的行業(yè)特征。其中包裝印刷行業(yè)和汽車零配件制造的研磨工藝VOCs排放均以烷烴為主導(dǎo),紡織印染行業(yè)則主要為醇類物質(zhì),制鞋業(yè)排放的VOCs中基本全為醛酮類物質(zhì),濃度占比高達(dá)87.29%。金屬制品行業(yè)、汽車制造行業(yè)和鐵路船舶制造行業(yè)均屬于金屬表面處理行業(yè),各行業(yè)的VOCs排放特征較為相似,芳香烴是其中最主要的組分,濃度占比54%~85%。具體來看,對于金屬制品行業(yè),除芳香烴外,排放的醛酮類物質(zhì)占總VOCs的21.22%。汽車車橋的噴涂工藝與汽車制造行業(yè)的VOCs組分特征極為相似,各組分占比基本一致,其芳香烴占比在65%左右,烷烴占比接近18%。對于汽車的中漆噴涂和面漆噴涂工藝,面漆的芳香烴和醛酮類物質(zhì)質(zhì)量占比大于中涂,而烷烴和鹵代烴質(zhì)量占比低于中涂。鐵路船舶設(shè)備制造業(yè)排放的芳香烴在溶劑使用源類行業(yè)中占比最高,為84.76%,其他的烷烴、醛酮類、鹵代烴和酯類物質(zhì)占比相似,均在3%左右。
圖4 工藝過程源類各行業(yè)VOCs化學(xué)組成
圖5 溶劑使用源類各行業(yè)VOCs化學(xué)組成
從VOCs對臭氧的生成貢獻(xiàn)來看,芳香烴和烯炔烴由于化學(xué)性質(zhì)較為活潑,一般對臭氧的生成貢獻(xiàn)最大,所以需要優(yōu)先對鐵路船舶制造、汽車制造、金屬制品制造的溶劑涂料使用過程進(jìn)行管控。應(yīng)加強(qiáng)涂料和農(nóng)藥的制造過程中芳香烴類溶劑的使用管控。此外石油煉化和化學(xué)品制造行業(yè)烷烴和烯烴的排放較多,應(yīng)重點加強(qiáng)生產(chǎn)運(yùn)維監(jiān)管及LDAR檢測等。
通過重點行業(yè)重點企業(yè)入場調(diào)研和實測研究,可以初步了解部分行業(yè)的VOCs本地化排放水平。通過實測法得出玻璃制品業(yè)生產(chǎn)平板玻璃的VOCs排放系數(shù)為0.008kg/t,基于燃料的排放系數(shù)為0.327 kg/t。通過實測法得出輪胎制造行業(yè)生產(chǎn)輪胎的VOCs排放系數(shù)為0.038kg/條。通過源項解析法得出啤酒制造業(yè)生產(chǎn)啤酒的VOCs排放系數(shù)為0.0084 kg/t。基于物料衡算法和實測法得出包裝印刷行業(yè)使用的油性油墨的VOCs排放系數(shù)為0.43kg/kg,水性油墨的VOCs排放系數(shù)為0.1kg/kg,稀釋劑的VOCs排放系數(shù)為1kg/kg,防黏劑的VOCs排放系數(shù)為0.01kg/kg,膠黏劑的VOCs排放系數(shù)為0.3kg/kg。通過物料衡算法得出制鞋業(yè)生產(chǎn)運(yùn)動鞋的VOCs排放系數(shù)為19.0g/雙。通過物料衡算法和實測法得出汽車制造業(yè)生產(chǎn)轎車和大車的VOCs排放系數(shù)分別為4.43kg/輛和41.08kg/輛。通過物料衡算法得出集裝箱制造行業(yè)生產(chǎn)集裝箱的VOCs排放系數(shù)為12.73kg/TEU。通過物料衡算法和實測法得出金屬表面處理行業(yè)使用油性涂料和水性涂料的VOCs排放系數(shù)分別為0.41kg/kg和0.08kg/kg,使用稀釋劑和清洗劑的VOCs排放系數(shù)均為1kg/kg,使用固化劑的VOCs排放系數(shù)均為0.4kg/kg,使用乳液的VOCs排放系數(shù)均為0.02kg/kg,使用色漿的VOCs排放系數(shù)均為0.08kg/kg,使用保護(hù)蠟的VOCs排放系數(shù)均為0.05kg/kg,使用密封膠的VOCs排放系數(shù)均為0.055kg/kg,使用樹脂的VOCs排放系數(shù)均為0.02kg/kg,使用防油劑的VOCs排放系數(shù)均為0.2kg/kg。上述因子的研究受限于調(diào)研和實測的企業(yè)數(shù)量,玻璃制造業(yè)、輪胎制造業(yè)、汽車制造業(yè)(大車)以及化工行業(yè)的本地化因子的不確定性很大,尚不具備普適性,其余行業(yè)的本地化排放系數(shù)不確定性相對較小,已在本地清單編制中得以運(yùn)用。
本研究對青島市主要工業(yè)企業(yè)的治理設(shè)施情況進(jìn)行了統(tǒng)計分析,其中約49%的企業(yè)安裝了相關(guān)VOCs治理設(shè)施。在已安裝VOCs處理設(shè)施的企業(yè)中(圖6),治理技術(shù)以吸附(26%)、吸收(22%)、UV光解技術(shù)(21%)為主。已安裝設(shè)施的企業(yè)中,存在處理效率偏低的情況。
圖6 青島市VOCs控制技術(shù)現(xiàn)狀
研究中在企業(yè)正常生產(chǎn)狀態(tài)下,于治理設(shè)施前后同時采樣并收集企業(yè)的排氣筒風(fēng)量,以評估企業(yè)VOCs去除效果,但從現(xiàn)場來看,多數(shù)企業(yè)的治理前的開口不滿足采樣條件,因此本研究在調(diào)研實測中僅采集到2家企業(yè)的UV光催化設(shè)施前后和RTO設(shè)施前后的VOCs樣品,評估了其去除效率。具體數(shù)據(jù)如表1所示,UV光催化技術(shù)去除效率為41.0%,RTO治理技術(shù)去除效率為99.5%。建議后續(xù)研究持續(xù)關(guān)注不同治理技術(shù)的實測評估,以科學(xué)評估去除效率,較準(zhǔn)確核算企業(yè)VOCs排放量。
表1 青島市不同VOCs治理技術(shù)去除效率
(1)本研究首次將青島市天然源VOCs排放納入全市大氣源清單體系內(nèi),計算出青島市2017年全市域VOCs排放總量約為12.97萬t。清單初步識別了全市排放VOCs占比較高的源類及行業(yè),其中排放占比較高的源類依次為工藝過程源、天然源、溶劑使用源等,在工藝過程源類中排放占比較高的行業(yè)依次為橡膠和塑料制品業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、原油加工及石油制品制造業(yè)等,在溶劑使用源類中排放占比較高的行業(yè)依次為金屬制品業(yè)、皮革皮毛羽毛制品和制鞋業(yè)、印刷業(yè)、鐵路船舶航空等設(shè)備制造業(yè)、汽車制造業(yè)等。從源排放量而言,建議加強(qiáng)青島市工藝過程源和溶劑使用源類中高排放行業(yè)類別的VOCs管控。
(2)通過本地化實測研究初步獲得了青島市玻璃制造行業(yè)、輪胎制造行業(yè)、塑料制品業(yè)、農(nóng)藥制造和涂料制造業(yè)、石油煉化、鋼鐵行業(yè)、啤酒制造行業(yè)、包裝印刷行業(yè)、紡織印染、金屬制品行業(yè)、汽車制造行業(yè)等VOCs排放的主要環(huán)節(jié)及組分特征。從VOCs對臭氧的生成貢獻(xiàn)來看,芳香烴和烯炔烴由于化學(xué)性質(zhì)較為活潑,一般對臭氧的生成貢獻(xiàn)最大,所以需要對鐵路船舶制造、汽車制造、金屬制品制造的溶劑涂料使用進(jìn)行優(yōu)先管控,對石化和化工行業(yè)進(jìn)行重點管控。
(3)青島市49%的工業(yè)企業(yè)安裝了相關(guān)VOCs治理設(shè)施,已安裝處理設(shè)施的企業(yè)中,尚存在處理效率偏低的情況,在已安裝VOCs處理設(shè)施的企業(yè)中,治理技術(shù)以吸附(26 %)、吸收(22%)、UV光解技術(shù)(21%)為主。建議加強(qiáng)青島市工業(yè)企業(yè)VOCs治理的技術(shù)引導(dǎo)及提標(biāo)改造工作。
(4)清單的編制存在一定的不確定性,受限于活動水平數(shù)據(jù)和排放因子缺失,本地化因子的研究受限于調(diào)研和實測的企業(yè)數(shù)量,如本次研究中玻璃制造業(yè)、輪胎制造業(yè)以及化工行業(yè)的本地化因子的不確定性十分大,還不具備普適性。建議繼續(xù)夯實清單編制工作并及時更新清單,隨著行業(yè)管理水平和治污技術(shù)的提高,清單的本地化工作仍需持續(xù)深入開展。