在溫室氣體之后臭氧污染已經(jīng)逐漸走到臺前,這個(gè)既是“魔”又是“佛”的氣體讓人又愛(ài)又恨,我國臭氧污染呈加重趨勢,以臭氧為首要污染物的中度及以上污染天數占比呈上升趨勢,臭氧已成為影響我國環(huán)境空氣質(zhì)量的重要因素,VOCs(揮發(fā)性有機物)是目前臭氧治理工作的難點(diǎn)和關(guān)鍵。但我國VOCs防治處于初步階段,政策、技術(shù)方面仍存在短板,亟需高度重視。
一、臭氧污染問(wèn)題嚴重,VOCs治理是臭氧治理的關(guān)鍵因素
臭氧污染形成原因。近地面臭氧污染大部分是由人為排放的氮氧化物(NOx)和揮發(fā)性有機物(VOCs)經(jīng)光化學(xué)反應轉化而形成。氮氧化物和揮發(fā)性有機物等臭氧前體物都是一次污染物,主要來(lái)源于交通工具的尾氣排放、火力發(fā)電、化工等工業(yè)污染源排放及餐飲行業(yè)等排放。臭氧污染區域性特征顯著(zhù),2020年,全國臭氧濃度為138微克/立方米,京津冀及周邊地區和汾渭平原臭氧濃度分別為180微克/立方米、161微克/立方米,均超過(guò)國家二級標準。夏秋季節是臭氧污染發(fā)生的主要時(shí)間。
VOCs是臭氧治理工作的難點(diǎn)和關(guān)鍵。NOx屬于常規污染物,主要源自化石燃料的燃燒,近年來(lái)我國NOx治理成效顯著(zhù),截止目前,NOx排放量較2011年下降約50%。VOCs主要來(lái)源于機動(dòng)車(chē)、石化、化工、汽車(chē)制造、印刷、家具、電子等生產(chǎn)或使用油漆、涂料和溶劑的工業(yè)企業(yè)等。VOCs種類(lèi)繁多,包含甲醛、苯、二甲苯、各種芳香烴等上百種有機物,VOCs排放源點(diǎn)多、分散,無(wú)組織排放占比大,治理基礎薄弱,致使臭氧污染尚未得到有效控制。VOCs同時(shí)也是PM2.5的重要前體物。
那么臭氧對人體的危害有多大呢
低濃度的O?可消毒,但超標的O?則是個(gè)無(wú)形殺手。它的危害包括:
(1)刺激人的呼吸道,造成咽喉腫痛、胸悶咳嗽、引發(fā)支氣管炎和肺氣腫;
(2)造成人的神經(jīng)中毒,頭暈頭痛、視力下降、記憶力衰退;
(3)對人體皮膚中的維生素 E 起到破壞作用,致使人的皮膚起皺、出現黑斑;
(4)還會(huì )破壞人體的免疫機能,誘發(fā)淋巴細胞染色體病變,加速衰老,致使孕婦生畸形兒。
二、臭氧的危害濃度是多少?
拋開(kāi)計量談毒性就是偽科學(xué)。
O?濃度為20~40μg/L時(shí),人體無(wú)不良反應;濃度為100~140μg/L,對眼、鼻、喉黏膜有刺激的感覺(jué);濃度為140~ 160μg/L時(shí),出現口干舌燥、嗓子痛、咳嗽等癥狀;O?濃度超過(guò)10000μg/L時(shí),則對人體有較大危害。
根據我國《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095—2012),居住區、商業(yè)交通居民混合區、文化區、工業(yè)區和農村地區,O?8小時(shí)濃度限值應≤160μg/L,O?1小時(shí)濃度限值應≤200μg/L。當超過(guò)此濃度時(shí),環(huán)境部門(mén)則會(huì )迅速行動(dòng)起來(lái),尋找并削減污染源,保衛人民的身體健康。
由于O?的臭味很濃,濃度超過(guò)200μg/L時(shí),人們就能感覺(jué)到,因此,世界上使用O?已有一百多年的歷史,尚未發(fā)現一例因O?中毒而導致死亡的報道。
三、當下VOCs防治的現狀和短板
技術(shù)方面。一是VOCs末端治理技術(shù)良莠不齊,成效不一。VOCs涉及行業(yè)眾多,不同的VOCs要根據其性質(zhì)和工況條件,合理選擇VOCs末端治理技術(shù)。VOCs末端治理技術(shù)包括吸附技術(shù)、焚燒技術(shù)、催化燃燒技術(shù)等10多種技術(shù)及組合技術(shù)。實(shí)際應用中,多種技術(shù)的組合工藝可以提高VOCs治理效率。如對低濃度、大風(fēng)量廢氣,宜采用活性炭吸附、沸石轉輪吸附、減風(fēng)增濃等濃縮技術(shù),提高VOCs濃度后凈化處理;對高濃度廢氣,優(yōu)先進(jìn)行溶劑回收,難以回收的,宜采用高溫焚燒、催化燃燒等技術(shù);油氣(溶劑)回收宜采用冷凝+吸附、吸附+吸收、膜分離+吸附等技術(shù)。但目前VOCs治理領(lǐng)域市場(chǎng)分散、集中度不高,缺少技術(shù)實(shí)力強的大型龍頭企業(yè),整體專(zhuān)業(yè)性水平不夠,在一些地區,低溫等離子、光催化、光氧化等低效技術(shù)應用甚至達80%以上,治污效果差。二是VOCs源頭削減技術(shù)研發(fā)應用緩慢。含VOCs原輔材料的使用是VOCs產(chǎn)生源,因應用成本、技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量等諸多因素,低VOCs含量原輔材料研發(fā)應用投入不足,企業(yè)源頭削減替代積極性不夠,進(jìn)度遲緩。以家具制造企業(yè)為例,典型家具制造企業(yè)的生產(chǎn)工藝涉及底漆噴涂、面漆噴涂等工序,底漆噴涂過(guò)程若使用水性涂料等低VOCs含量原輔材料,水性溶劑會(huì )滲入木結構深層,導致木料表面含水量較大,底漆干燥時(shí)間變長(cháng)、產(chǎn)品質(zhì)量下降;若底漆工序采用UV 固化涂料,則需配置相應的UV 光固化生產(chǎn)設備,成本相應增加;面漆噴涂過(guò)程若使用水性涂料等低VOCs 含量原輔材料源頭替代,易造成產(chǎn)品表面光澤變差、硬度下降,影響產(chǎn)品的銷(xiāo)售。
政策方面。一是管理基礎薄弱。我國VOCs控制起步晚,管理基礎薄弱,目前國內還沒(méi)有出臺石油化工、有機化工、包裝印刷、家具、電子等重點(diǎn)行業(yè)污染源排放清單,VOCs排放基礎數據統計體系、VOCs管控監測體系不完整,造成底數不清,無(wú)法做到分類(lèi)管控、精準施策、科學(xué)治理。二是標準體系不完善?!吨攸c(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機物綜合治理方案》指出,要加強石化、化工、工業(yè)涂裝、包裝印刷和油品儲運銷(xiāo)等重點(diǎn)行業(yè)的VOCs綜合治理,但國家層面僅發(fā)布了石化、部分化工(如農藥、制藥、涂料、油墨、膠粘劑等)和油品儲運銷(xiāo)行業(yè)標準,工業(yè)涂裝、包裝印刷及部分化工行業(yè)尚未出臺行業(yè)標準。缺少行業(yè)標準的企業(yè),大部分地區有組織排放執行《大氣污染物綜合排放標準》(GB 16297—1996)中非甲烷總烴最高允許排放濃度為120mg/m3的要求,限值相對寬松,無(wú)法滿(mǎn)足當前環(huán)境治理工作的要求;無(wú)組織排放執行《揮發(fā)性有機物無(wú)組織排放控制標準》(GB37822—2019),但該標準屬于綜合性標準,管控適用的范圍大,對于一些特定行業(yè)無(wú)法充分反映行業(yè)實(shí)際特點(diǎn),勢必影響VOCs的有效監管。三是經(jīng)濟政策有待完善。約束政策有待完善,VOCs產(chǎn)品消費稅征收范圍小,我國僅將電池、涂料兩種VOCs排放量大的產(chǎn)品列入消費稅征收范圍,對VOCs含量低于420g/L(含)的涂料免征消費稅,對無(wú)汞原電池、金屬氫化物鎳蓄電池、鋰原電池、鋰離子蓄電池、太陽(yáng)能電池、燃料電池和全釩液流電池免征消費稅,油墨、膠凝劑等其他高VOCs排放的產(chǎn)品尚未納入消費稅征收范疇。激勵政策亟待加強,如企業(yè)對于苯系物等控制要求較高的重點(diǎn)污染源的監測設備投入較高,設備價(jià)格需要50萬(wàn)元~100萬(wàn)元。而國內排放VOCs的企業(yè)里中小型企業(yè)占很大比重,如果儀器設備價(jià)格過(guò)高,企業(yè)配套VOCs監測設備的經(jīng)濟壓力較大。
四、關(guān)鍵活性物種識別方法
VOCs按化學(xué)結構可分為非甲烷總烴(包括烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴)、含氧VOCs(包括醛、酮、酯等)、鹵代烴等。國際上通常使用最大增量反應活性(MIR)指標來(lái)評估不同VOCs物種的光化學(xué)反應活性,物種的MIR值越高,表明其在光化學(xué)反應中的活躍程度越高。已有研究結果發(fā)現,芳香烴、烯烴類(lèi)物質(zhì)的MIR值相對較高,光化學(xué)反應活性也相對更強;含氧有機物中的醛酮類(lèi)物質(zhì)可以直接光解形成自由基,參與光化學(xué)循環(huán),增加大氣氧化性,也已成為大氣化學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
不同物種對臭氧生成的貢獻可用臭氧生成潛勢(OFPs)來(lái)表征,取決于物種的活性特征及其排放至大氣環(huán)境中的量。由于不同地區的VOCs排放特征差異較大,因此關(guān)鍵活性物種的類(lèi)別和來(lái)源也各不相同,通過(guò)開(kāi)展環(huán)境空氣中VOCs組分監測、建立分物種VOCs排放清單,計算不同物種臭氧生成潛勢(OFPs)可識別本地關(guān)鍵活性物種。
五、VOCs防治的幾點(diǎn)建議
一是突出VOCs防治的重要性,加強PM2.5和臭氧的協(xié)同控制。按照PM2.5與臭氧協(xié)同控制的需求,調整污染物減排和污染治理的重點(diǎn),強化對VOCs的減排要求,從管理理念、控制指標、重點(diǎn)任務(wù)、重點(diǎn)措施、環(huán)境政策等方面出發(fā),建立支撐PM2.5與臭氧協(xié)同控制的環(huán)境政策。通過(guò)優(yōu)化大氣污染防治區域劃分、不同時(shí)段重點(diǎn)污染物減排策略設計等,形成有利于協(xié)同控制和精準治理的大氣環(huán)境管理體系。
二是提高VOCs管理的基礎能力,完善基礎數據統計、監測體系。盡快研究建立我國VOCs基礎物質(zhì)清單,參考國外研究成果,結合我國現行研究方法確定VOCs基礎物質(zhì)清單,并形成便于查詢(xún)使用的手冊或工具,針對重點(diǎn)行業(yè)制定“一行一策”差異化、分源項、全過(guò)程的防控措施。完善VOCs排放基礎數據統計體系和管控監測體系,綜合運用各種監測監管手段,加強無(wú)組織排放和有組織排放、廠(chǎng)區環(huán)境和廠(chǎng)界環(huán)境的監測力度。加強對治理設施運行情況的監控,包括設備運行時(shí)間、關(guān)鍵運行參數、耗材或藥劑使用量、危險廢物處置量、有機溶劑消耗量、能源消費量等,通過(guò)連續監測記錄,確保治污設施正常高效運行。
三是加強過(guò)程管控,完善標準體系。調整污染物控制標準體系的設計思路,從污染物產(chǎn)生的全過(guò)程,對污染源實(shí)施精細化管理,從而有效控制污染物的排放。通過(guò)制定污染控制標準,將VOCs的管理重點(diǎn)從末端治理轉移到源頭控制、過(guò)程監管上,引導企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)工藝、強化設備選型選材、提高設計標準和施工質(zhì)量、開(kāi)展設備泄漏檢測與修復、加強日常巡檢要求、規范治理設施。加快涉VOCs行業(yè)排放標準的修訂工作,修訂石油煉制、石油化工等行業(yè)排放標準以及《大氣污染物綜合排放標準》(GB 16297—1996),盡快出臺包裝印刷、家具制造、工業(yè)涂裝等VOCs排放量較大行業(yè)的大氣污染物排放標準。
四是規范技術(shù)路線(xiàn),加快實(shí)施揮發(fā)性有機物減排重大項目。鑒于VOCs物質(zhì)易揮發(fā)、無(wú)組織逸散排放占比大的特征,要打破傳統污染控制偏向于末端排放的控制方法,緊密結合行業(yè)特色、源類(lèi)特點(diǎn),建立起從源頭替代到過(guò)程控制再到末端治理的全過(guò)程防控技術(shù)路徑。編制VOCs治理可行性技術(shù)指南,明確治理措施的適用場(chǎng)景、最佳運行參數、安裝運行維護要求,確保排放濃度穩定達標。在汽車(chē)、家具、工業(yè)涂裝、包裝印刷、化工等行業(yè)大力推廣使用低(無(wú))VOCs含量原輔材料和涂料、膠粘劑等,加快對芳香烴、含鹵素有機化合物的綠色替代,加快生產(chǎn)設備密閉化改造。結合我國VOCs排放特征、分布特點(diǎn)等,建議圍繞京津冀、汾渭平原等重點(diǎn)區域,以工業(yè)涂裝、石化、化工、包裝印刷以及油品儲運銷(xiāo)等為重點(diǎn)領(lǐng)域,全面實(shí)施原輔材料替代、通用設施無(wú)組織排放管理、治污設施“三率”(廢氣收集率、治污設施同步運行率和去除率)提升等重大工程,推動(dòng)實(shí)現VOCs排放大幅削減。
五是完善激勵與約束并舉的經(jīng)濟政策。在激勵層面,加大財政資金治理支持力度,地方利用專(zhuān)項資金、擴大綠色信貸等方式支持企業(yè)VOCs污染防治相關(guān)工作,同時(shí)引導鼓勵各種社會(huì )資金進(jìn)入VOCs防治領(lǐng)域。從約束層面來(lái)看,研究探索將VOCs納入環(huán)境保護稅征管范疇,優(yōu)先選擇VOCs排放量大、光化學(xué)反應活性強,同時(shí)治理技術(shù)、排放核算方法均較為成熟的重點(diǎn)行業(yè)先行征收。擴大含VOCs產(chǎn)品消費稅征收范圍,包括溶劑型涂料、油墨、膠粘劑、稀釋劑等。本文來(lái)源:黑龍江生態(tài)環(huán)境
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