淺議大氣揮發(fā)性有機(jī)物排放清單的建立

摘 要：大氣揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）對(duì)人體健康和空氣質(zhì)量具有不利影響，需要對(duì)VOCs的排放進(jìn)行控制，以降低大氣中VOCs及其二次產(chǎn)物（O3和SOA）的濃度水平，進(jìn)而改善空氣質(zhì)量，降低對(duì)人體健康的危害。因此，建立準(zhǔn)確可靠詳盡的VOCs排放清單是制定有效控制措施的前提和關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：大氣；揮發(fā)性有機(jī)物；排放清單

中圖分類(lèi)號(hào)：S03 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180732001

引言

揮發(fā)性有機(jī)物一般指常溫狀態(tài)下易揮發(fā)的有機(jī)化合物，通常具有較高的飽和蒸汽壓（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下大于0.1mmHg）、較低的沸點(diǎn)和較小的分子量[1，2]。環(huán)境大氣中的VOCs之所以受到 廣泛關(guān)注主要有2方面原因：VOCs對(duì)人體健康的影響。甲醛、苯、1，3-丁二烯和氯乙烯已被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（International Agency for Research on Cancer，IARC）列為一類(lèi)致癌物。另外有研究表明芳香烴類(lèi)化合物（如：甲苯、二甲苯等）可能會(huì)對(duì)人體呼吸系統(tǒng)和大腦功能造成損傷[3]；VOCs是大氣中光化學(xué)反應(yīng)的“燃料”，是近地面臭氧和二次有機(jī)氣溶膠（SOA）生成的重要前提物[4]；VOCs 的光化學(xué)氧化過(guò)程會(huì)擾亂大氣中臭氧和OH自由基的循環(huán)，進(jìn)而影響大氣的氧化能力；由于VOCs對(duì)人體健康和空氣質(zhì)量的不利影響，需要對(duì)VOCs的排放進(jìn)行控制，以降低大氣中VOCs及其二次產(chǎn)物（O3和SOA）的濃度水平，進(jìn)而改善空氣質(zhì)量，降低對(duì)人體健康的危害。因此建立準(zhǔn)確可靠的VOCs排放清單是制定有效控制措施的前提和關(guān)鍵。

1 VOCs來(lái)源構(gòu)成

揮發(fā)性有機(jī)物的來(lái)源研究和排放清單建立是一項(xiàng)非常具有挑戰(zhàn)的工作，主要是因?yàn)閂OCs來(lái)源種類(lèi)繁多，而且包括很多無(wú)組織排放過(guò)程，同時(shí)VOCs排放特征具有顯著的地域差異而且隨著法規(guī)政策和控制措施的改變而成動(dòng)態(tài)變化，有些VOC組分還可能存在二次源和未知源。

由于產(chǎn)生VOCs的工業(yè)行業(yè)眾多，包括石油煉制、有機(jī)化工、醫(yī)藥、食品、日用品、輪胎制造等VOCS生產(chǎn)行業(yè)，以及包裝印刷、機(jī)械制造、電子產(chǎn)品制造、交通設(shè)備制造、人造板與家具制造等以VOCs產(chǎn)品為原料的制造行業(yè)，不同行業(yè)VOCS排放的環(huán)境、排放的物質(zhì)、排放特征以及治理技術(shù)都不盡相同。因此，需要結(jié)合行業(yè)排放特征，建立排放清單，制定適宜的VOCs行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

近幾年，我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量持續(xù)快速增長(zhǎng)，汽油、柴油的使用量逐年增大，機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放VOCs也已成為空氣污染的首要因素。在日常生活中，能產(chǎn)生VOCs的環(huán)節(jié)主要有新居涂料裝潢、生物質(zhì)燃燒和炒菜做飯產(chǎn)生的油煙等。我國(guó)有些農(nóng)村特別是北方及中西部地區(qū)，把植物秸稈和木柴等生物質(zhì)作為取暖、做飯的燃料。在收割播種時(shí)節(jié)，有些地方的農(nóng)民將秸稈就地燃燒，向空氣中排放大量煙塵和VOCs，上述來(lái)源的VOCs無(wú)組織性排放及建立排放清單也不容忽視。

2 我國(guó)現(xiàn)有VOCs排放清單及其存在的問(wèn)題

空氣質(zhì)量與污染排放是直接或間接相關(guān)的，建立詳細(xì)準(zhǔn)確的污染源排放清單是了解、控制和解決空氣污染問(wèn)題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，因此建立詳細(xì)準(zhǔn)確的污染源排放清單是了解、控制和解決空氣污染問(wèn)題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。污染物排放清單是管理部門(mén)制定減排法規(guī)政策和控制措施、相關(guān)企業(yè)開(kāi)發(fā)或改進(jìn)處理技術(shù)或工藝的重要依據(jù)，同時(shí)也是跟蹤減排策略實(shí)施情況并評(píng)估其有效性的必要手段。在利用“化學(xué)傳輸模型”模擬會(huì)預(yù)測(cè)近地面臭氧和SOA濃度以及探討其生成機(jī)理和控制措施時(shí)，細(xì)化到具體物種的VOCs源排放清單是必須的輸入數(shù)據(jù)，其不確定性是影響當(dāng)前“化學(xué)傳輸模型”模式研究結(jié)果準(zhǔn)確性的重要因素。有研究表明在城市地區(qū)，VOCs排放數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性可以直接影響近地面O3和SOA的模擬效果，并且會(huì)進(jìn)一步影響有效控制措施的制定。

我國(guó)現(xiàn)有VOCs源排放清單所給出的排放量是通過(guò)“自下而上”方式收集各排放過(guò)程的排放因子和活動(dòng)水平數(shù)據(jù)，并將二者相乘然后求和計(jì)算得到。由于VOCs的來(lái)源非常復(fù)雜，而且包括一些無(wú)組織排放過(guò)程（如：居民源和工業(yè)上的逸散性排放），這會(huì)給VOCs排放特征和活動(dòng)水平數(shù)據(jù)的收集工作帶來(lái)很大困難，進(jìn)一步導(dǎo)致清單計(jì)算結(jié)果的高不確定性。針對(duì)所有可能的VOCs排放過(guò)程收集其活動(dòng)水平數(shù)據(jù)并測(cè)量VOCs排放特征數(shù)據(jù)是不現(xiàn)實(shí)的，因此在利用“自下而上”方式建立VOCs排放清單時(shí)只能根據(jù)已有研究篩選最主要并且具有代表性的排放過(guò)程來(lái)計(jì)算VOCs排放量，但這樣操作會(huì)導(dǎo)致較大誤差，另外，所收集到的排放因子和活動(dòng)水平數(shù)據(jù)本身存在很大的不確定性。VOCs排放因子的不確定性可從2方面分析：空間代表性，我國(guó)本土化的排放因子和源成分譜庫(kù)數(shù)據(jù)不完整，很多排放過(guò)程仍主要采用歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家所建立的排放因子庫(kù)，如美國(guó)AP-42和SPCIATE數(shù)據(jù)庫(kù)和歐盟的CORINAIR排放因子庫(kù)；我國(guó)不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和VOCs控制措施也存在顯著差異，現(xiàn)在我國(guó)大部分針對(duì)VOCs排放特征的研究主要集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)（如：京津冀、江浙滬等），將這些研究結(jié)果推廣等到全國(guó)范圍可能會(huì)引入誤差；時(shí)間代表性，隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的逐步加嚴(yán)、控制措施的改進(jìn)和生產(chǎn)工藝的變更，VOCs的排放因子和源成分譜也會(huì)隨之改變，但我國(guó)VOCs排放因子和源成譜數(shù)據(jù)庫(kù)的更新明顯滯后。從活動(dòng)水平的不確定性主要來(lái)自2方面：統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)自身的誤差和這些信息被用來(lái)代表某個(gè)部門(mén)活動(dòng)水平時(shí)的應(yīng)用誤差；統(tǒng)計(jì)量外推引入的誤差。VOCs來(lái)源中包含很多無(wú)組織排放（如民用液化石油氣揮發(fā)，生物燃料的燃燒等），這些排放過(guò)程中的數(shù)據(jù)難以獲得，通常使用人口密度、GDP等其他統(tǒng)計(jì)量外推。

3 排放清單的建立及管理

3.1 分類(lèi)及采樣建立清單

將VOCs源分為固定源、移動(dòng)源和無(wú)組織排放源3大類(lèi)，以離線(xiàn)或在線(xiàn)的方式于各廠(chǎng)區(qū)、工業(yè)區(qū)及人口密集區(qū)等地域，按不同季節(jié)、不同時(shí)間段布點(diǎn)采樣解析，逐步建立完善的排放清單。

3.2 清單管理

清單建立后，保持良好的清單管理將確保有效、及時(shí)地完成清單編制工作，清晰的清單編制過(guò)程，解析關(guān)鍵源類(lèi)別及其活動(dòng)水平，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹贫劝才?，明確清單編制工作任務(wù)和分工，嚴(yán)格的質(zhì)量保證體系，確保各類(lèi)數(shù)據(jù)合乎要求，結(jié)果真實(shí)、可靠。

3.3 質(zhì)量保證與控制計(jì)劃

質(zhì)量保證與控制計(jì)劃能夠確定清單編制過(guò)程中程序上及技術(shù)上的問(wèn)題，保證清單編制質(zhì)量，是內(nèi)部控制必不可少的一環(huán)。質(zhì)量保證是由不直接參與清單編制過(guò)程的人員進(jìn)行審查的過(guò)程。通過(guò)第3方對(duì)清單編制全過(guò)程的評(píng)價(jià)，確保在可獲得的數(shù)據(jù)水平下，清單代表最接近真實(shí)的排放量。

3.4 驗(yàn)證

驗(yàn)證提供清單改進(jìn)信息并作為質(zhì)量保證與控制計(jì)劃的一部分。驗(yàn)證包括清單與其它單位或個(gè)人得到的排放量的對(duì)比，相一致則能夠增加清單的真實(shí)性和可靠性。若有較大的差異則意味著其中一方或雙方存在問(wèn)題，在不知道孰優(yōu)孰劣的情況下，應(yīng)對(duì)清單進(jìn)行重新計(jì)算和評(píng)價(jià)。一旦進(jìn)行驗(yàn)證，應(yīng)在報(bào)告中反映驗(yàn)證的結(jié)果，將清單改進(jìn)建議納入質(zhì)量保證與控制計(jì)劃中，并應(yīng)審查驗(yàn)證本身的局限性和不確定性，這樣的驗(yàn)證結(jié)果才是可信的。

4 針對(duì)企業(yè)的VOCs排放清單的確認(rèn)方法

通過(guò)在線(xiàn)或離線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備的多種監(jiān)測(cè)方式，針對(duì)某企業(yè)的VOCs進(jìn)行監(jiān)測(cè)和排放清單的整合，方式如：進(jìn)行連續(xù)性監(jiān)測(cè)、污染源氣袋采樣監(jiān)測(cè)、排放污水頂空進(jìn)樣監(jiān)測(cè)、成品頂空取樣進(jìn)樣監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)工藝及過(guò)程的理論產(chǎn)物清單等方式整合排放清單。以某化工企業(yè)為例，建立該企業(yè)的排放清單。該化工企業(yè)共檢出43種VOCs成分，其中定量分析34種化合物（詳見(jiàn)表1），定性分析出9種化合物，其中7種是噻吩類(lèi)化合物。該化工企業(yè)的特征VOCs為丙烯、丙酮、乙醇、苯、甲苯、二甲苯、萘等7種。

5 小結(jié)

不同于顆粒物污染所表現(xiàn)出來(lái)的霧霾、沙塵等比較極端的表象，VOCs的污染悄無(wú)聲息，從各省市研究發(fā)現(xiàn)，目前城市揮發(fā)性VOCs污染還是比較嚴(yán)峻的，并且其的強(qiáng)氧化性，不穩(wěn)定性，生成原因的復(fù)雜性，防治難度甚至比PM2.5更高，我國(guó)目前尚處于治理PM2.5超標(biāo)的途中，在此過(guò)程中揮發(fā)性有機(jī)物VOCs的污染已凸顯出來(lái)，建立分物種VOCs排放清單需要利用各類(lèi)污染源VOCs的化學(xué)組成特征（即VOCs源成分譜）將計(jì)算出的VOCs排放總量細(xì)化到具體物種。此外，受體模型也需要VOCs源譜作為輸入數(shù)據(jù)或者用于對(duì)解析結(jié)果的解釋?zhuān)鍐蔚木幹七^(guò)程是一項(xiàng)十分復(fù)雜細(xì)致的工作，完善的大氣污染物排放清單需要嚴(yán)格的清單管理及質(zhì)量保證和控制計(jì)劃，確保清單的完整性和準(zhǔn)確性，并根據(jù)質(zhì)量保證、控制計(jì)劃的結(jié)果和驗(yàn)證環(huán)節(jié)對(duì)清單，因此在將VOCs納入監(jiān)測(cè)，制定標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，各省市建立詳盡的VOCs排放清單也是污染防治重要一環(huán)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：祖彪（1982-），男，遼寧阜新人，碩士，工程師，研究方向：大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)與分析。