揮發(fā)性有機物測算評價及控制措施

劉鐵軍 邱大慶

揮發(fā)性有機物測算評價及控制措施

劉鐵軍 邱大慶

針對目前部分地區(qū)較為嚴重的霧霾現(xiàn)象，本文簡述了揮發(fā)性有機物的環(huán)境危害，從其定義和表征指標入手，初步分析了排放量測算與達標評價方法，最后分析了我國揮發(fā)性有機物控制的有關環(huán)保政策和標準體系現(xiàn)存問題，并總結了常用的工程處理措施。

揮發(fā)性有機物；非甲烷總烴；測算方法；控制措施

揮發(fā)性有機物污染問題已經(jīng)成為影響城市環(huán)境質量和可持續(xù)發(fā)展的重要因素。當前，我國對于揮發(fā)性有機物的控制仍然處于起步階段，面臨多種困境，需要進一步加強揮發(fā)性有機物的基礎研究和探索，為環(huán)境空氣質量的持續(xù)改善提供技術和管理支撐。

揮發(fā)性有機物的表征指標

雖然目前世界衛(wèi)生組織、歐盟等有關揮發(fā)性有機物的定義并不完全相同，但通常是指在常溫常壓下具有高蒸氣壓、易揮發(fā)的有機化學物質。揮發(fā)性有機物主要包括烴類、酮類、酯類、醇類、酚類、醛類、胺類、腈（氰）類等。揮發(fā)性有機物不同于其他污染物，其造成的危害主要表現(xiàn)在三方面：部分具有毒性和致癌性；參與光化學煙霧反應；參與大氣中二次氣溶膠的形成。

由于包含物質種類眾多，一般以非甲烷總烴和幾種特定的單項物質，例如苯、甲苯、二甲苯、環(huán)氧乙烷、1,3-丁二烯、甲醛、乙醛等，作為表征指標，對排放濃度、速率設定限值進行控制。在建設項目環(huán)評過程中，通常以非甲烷總烴作為揮發(fā)性有機物的表征指標?！洞髿馕廴疚锞C合排放標準詳解》中規(guī)定，非甲烷總烴是指除甲烷以外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，實際上是指C2～C12的烴類物質。這是我國對于非甲烷總烴較早的權威定義。也有以監(jiān)測方法來定義非甲烷總烴，例如北京市《大氣污染物綜合排放標準》規(guī)定，采用HJ/T38規(guī)定的監(jiān)測方法，檢測器有明顯響應的除甲烷外的碳氫化合物總稱為（以碳計）非甲烷總烴。

揮發(fā)性有機物的測算與評價

以非甲烷總烴為指標的測算方式

由于多數(shù)排放控制標準中都規(guī)定了非甲烷總烴的限值，因此通常以其作為表征指標對揮發(fā)性有機物進行間接控制，或者近似估算揮發(fā)性有機物的排放量。

但是，兩者并不完全等同。不僅揮發(fā)性有機物包含的物質遠多于非甲烷總烴，而且兩者間存在計量方式不統(tǒng)一的問題。非甲烷總烴一般以碳折算量進行計量，而揮發(fā)性有機物則以實際量進行計量，一般以0.8 作為兩者間的經(jīng)驗系數(shù)進行粗略換算。

典型行業(yè)的測算方法

研究表明，北京大氣中揮發(fā)性有機物主要來源于機動車、溶劑揮發(fā)、液化氣泄漏和工業(yè)排放。其中，煉油石化和汽車制造是北京市的兩類重點工業(yè)項目。煉油石化行業(yè)揮發(fā)性有機物產(chǎn)生源主要包括工藝尾氣有組織排放和物料儲運、裝置密封點泄漏等無組織排放。有組織排放源一般按照物料衡算或壓力、溫度、物料理化特性等進行嚴格的理論計算，或者類比同種污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)，用濃度乘以氣量進行計算。對于物料儲運可按照儲罐大、小呼吸公式進行計算。對于裝置密封點一般按照經(jīng)驗值，即以物料使用量的萬分之一至萬分之五進行估算，排放量計算不精確；或者借鑒美國環(huán)保署的推薦方法進行計算，實際是一種抽樣監(jiān)測和統(tǒng)計的方法，煉油工業(yè)密封點類型主要包括閥門、泵密封墊、連接件、開口管線等，合成有機化工業(yè)主要包括氣體閥、輕液閥、輕液泵、連接件等，監(jiān)測濃度在量程范圍內的按相關排放速率方程計算，超量程的按規(guī)定系數(shù)計算。

汽車制造行業(yè)揮發(fā)性有機物產(chǎn)生源主要為涂裝工序，其中，噴涂、流平工段排放特點是風量大、濃度低，不易進行處理，多收集后高空排放；烘干工段廢氣濃度較高，多采用焚燒方式處理，去除效率大于85 %。一般按照物料衡算法計算排放量，自動涂裝噴涂效率較高，可按照噴涂流平工段產(chǎn)生量占比65 %、烘干段占比35 %進行估算；手動涂裝噴涂效率較低，可按照噴涂流平工段產(chǎn)生量占比80 %、烘干段占比20 % 進行估算。

揮發(fā)性有機物的達標評價

環(huán)評中，一般在集中排放口和廠界對排放濃度、速率進行達標分析，預測在敏感點的貢獻濃度，并依據(jù)質量標準計算防護距離，最后做出環(huán)境影響評價綜合結論。目前多以標準中規(guī)定的揮發(fā)性有機物表征指標非甲烷總烴和特定的單項物質作為分析評價指標。

有關文件或地方標準中也規(guī)定了部分重點行業(yè)單位產(chǎn)品的揮發(fā)性有機物總量排放限值。例如北京市《大氣污染物綜合排放標準》規(guī)定，汽車制造行業(yè)小汽車單位涂裝面積的揮發(fā)性有機物排放量限值為45 g/m2；《清潔空氣行動計劃》又將新建項目限值進一步提升至35 g/m2。

主要控制對策與工程措施

在現(xiàn)階段經(jīng)濟快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化進程加快等現(xiàn)實國情條件下，嚴控揮發(fā)性有機物是降低PM2.5、保證大氣環(huán)境持續(xù)改善的重要舉措。

主要控制對策

加強環(huán)保政策與規(guī)劃。環(huán)保政策和規(guī)劃的加強可以為揮發(fā)性有機物的全面控制治理提供重要的機遇和條件。2010 年1月發(fā)布的《環(huán)境保護部門關于推進大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質量指導意見的通知》首次正式從國家層面上提出開展揮發(fā)性有機物防治工作。2012年底最新出臺的《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》明確提出，要控制揮發(fā)性有機物，要提高揮發(fā)性有機物排放類項目建設要求，開展重點行業(yè)治理，完善揮發(fā)性有機物污染防治體系。

完善環(huán)境保護標準和基準。污染物控制執(zhí)行標準是落實具體建設項目污染控制措施的實際約束性條件。國外的一些先進經(jīng)驗值得借鑒，例如美國在煉油、精細化工、表面涂裝等特定行業(yè)都制訂有揮發(fā)性有機物的行業(yè)排放標準。我國也已在一些重點區(qū)域、重點行業(yè)開展了防控行動，北京、上海、廣東等地通過制訂相關標準，明確了揮發(fā)性有機物的控制要求。環(huán)境基準是污染物控制執(zhí)行標準的重要制定依據(jù)。我國目前基于人體健康或者生態(tài)系統(tǒng)保護的大氣揮發(fā)性有機物環(huán)境基準還不健全，需要大量毒理學基礎研究成果的支撐。

＞＞控制揮發(fā)性有機物要提高揮發(fā)性有機物排放類項目建設要求，開展重點行業(yè)治理，完善防治體系。

工程治理措施

揮發(fā)性有機物治理技術可分為回收法和分解法?；厥辗ㄊ峭ㄟ^物理方法，在一定溫度、壓力下，用選擇性吸收劑、吸附劑或滲透膜等分離揮發(fā)性有機物，直接或經(jīng)過純化后返回工藝過程再利用，常用的主要有冷凝法、吸收法、吸附法等；消除法是通過化學或生物反應，在光、熱、催化劑和微生物等作用下將有機物轉化為水和二氧化碳，常用的方法有燃燒法、低溫等離子體分解法、生物法等。其中，冷凝回收法去除效率較低（70 %以上），蓄熱式催化燃燒法去除效率較高（85 %以上）。目前，蓄熱式催化燃燒法應用較廣，利用蜂窩狀陶瓷作為蓄熱體，將催化反應過程所產(chǎn)生的熱能儲存并用于加熱待處理廢氣，可有效降低能耗。也可以將兩類方法進行優(yōu)選組合，例如某電子生產(chǎn)企業(yè)采用沸石轉輪吸附+燃燒的方式處理有機廢氣，經(jīng)過沸石轉輪的吸附/脫附過程，將低濃度、大風量有機廢氣轉換成高濃度、小風量有機廢氣，再進行燃燒處理，處理后非甲烷總烴監(jiān)測濃度范圍在0.1 ～ 6.4 mg/m3，去除效果較好。

邱大慶，北京市環(huán)境影響評價評估中心副主任，高工；劉鐵軍，北京市環(huán)境影響評價評估中心高工。