淺析綠色環(huán)保油墨對大氣污染防治的推動(dòng)作用

任慧 馮晶 曹磊 王曉萌 伊麗娜

（中日友好環(huán)境保護(hù)中心，北京市，100029）

引言

中國已成為全球第二大油墨生產(chǎn)國，近幾年我國油墨生產(chǎn)水平整體保持穩(wěn)中略升的發(fā)展態(tài)勢，2018年中國油墨產(chǎn)量達(dá)76.8萬噸，同比2017年增長3.5%。長期以來溶劑型產(chǎn)品仍占主要比重[1]，因此油墨行業(yè)一直是國內(nèi)外揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）控制的重點(diǎn)領(lǐng)域[2]。隨著綠色印刷的推行，綠色環(huán)保油墨已得到較好的推廣使用[3]。2007年《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 膠印油墨》與《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 柔印油墨和凹印油墨》標(biāo)準(zhǔn)的制定，從改善環(huán)境質(zhì)量和降低對人體健康的影響方面對油墨的有害物和污染物做出了限定，成為印刷相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的重要依據(jù)之一，為綠色環(huán)保油墨奠定了標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)，引導(dǎo)了環(huán)保發(fā)展方向，得到了企業(yè)的積極響應(yīng)。隨著我國生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)環(huán)境保護(hù)意識的加強(qiáng)，對綠色印刷材料提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保要求。2016年《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 膠印油墨》的修訂，提高了膠印油墨在生態(tài)環(huán)保的相關(guān)要求[4]，增加了輻射固化油墨光引發(fā)劑的規(guī)定，與此同時(shí)柔印和凹印油墨的標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過多年發(fā)展變化，現(xiàn)行的環(huán)境標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)對部分企業(yè)來說還具有一定的先進(jìn)性，但就其中最主要的環(huán)境指標(biāo)揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）來說，HJ/T 371-2007已不符合國家VOCs減排政策的需要，塑料包裝行業(yè)VOCs減排也對凹印[5]和柔印油墨的綠色化[6]提出了新要求。

1. 油墨VOCs管控政策法規(guī)

《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》提出推進(jìn)對包裝印刷行業(yè)的VOCs污染治理工作，我國陸續(xù)出臺(tái)了多項(xiàng)相關(guān)政策及法規(guī)不斷完善加嚴(yán)油墨及印刷企業(yè)的VOCs排放。2015年修訂的《大氣污染防治法》，為改善大氣環(huán)境質(zhì)量，對油墨及印刷企業(yè)的過程管理提出了較高要求。第四十五條指出：“產(chǎn)生含揮發(fā)性有機(jī)物廢氣的生產(chǎn)和服務(wù)活動(dòng)，應(yīng)當(dāng)在密閉空間或者設(shè)備中進(jìn)行，并按照規(guī)定安裝、使用污染防治設(shè)施；無法密閉的，應(yīng)當(dāng)采取措施減少廢氣排放”；第四十七條指出：“石油、化工以及其他生產(chǎn)和使用有機(jī)溶劑的企業(yè)，應(yīng)當(dāng)采取措施對管道、設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)、維修，減少物料泄漏，對泄漏的物料應(yīng)當(dāng)及時(shí)收集處理”。

2016年工業(yè)和信息化部、財(cái)政部聯(lián)合發(fā)布了《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物削減行動(dòng)計(jì)劃》（工信部聯(lián)節(jié)〔2016〕217號），其中提到“油墨行業(yè)應(yīng)重點(diǎn)研發(fā)推廣使用低（無）VOCs的非吸收性基材的水性油墨（VOCs含量低于30%）、單一溶劑型凹印油墨、輻射固化油墨?！辈⑻岢觥暗?018年，工業(yè)行業(yè)減少苯、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺（DMF）等溶劑使用量20%以上，低（無）VOCs的綠色油墨產(chǎn)品比例分別達(dá)到70%以上”。2018年公布的《中國中央國務(wù)院關(guān)于全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù) 堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見》也提出了到2020年，揮發(fā)性有機(jī)物排放總量比2015年下降10%以上的目標(biāo)。

2019年生態(tài)環(huán)境部印發(fā)《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案中》提到“對于企業(yè)采用符合國家有關(guān)低VOCs含量產(chǎn)品規(guī)定的油墨等，排放濃度穩(wěn)定達(dá)標(biāo)且排放速率、排放績效等滿足相關(guān)規(guī)定的，相應(yīng)生產(chǎn)工序可不要求建設(shè)末端治理設(shè)施。使用的原輔材料VOCs含量（質(zhì)量比）低于10%的工序，可不要求采取無組織排放收集措施?！边@一規(guī)定大大調(diào)動(dòng)了印刷企業(yè)使用低VOCs油墨產(chǎn)品的積極性，通過源頭替代實(shí)現(xiàn)VOCs減排,減少企業(yè)在末端治理設(shè)施的投入。

2. 研究技術(shù)路線

標(biāo)準(zhǔn)的修訂建立在對凹印油墨和柔印油墨的全生命周期分析基礎(chǔ)上，從設(shè)計(jì)階段（原材料）、生產(chǎn)階段、使用階段和廢棄階段對產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。環(huán)境影響主要為大氣污染物排放和其他有害物質(zhì)兩個(gè)方面，從這兩個(gè)方面考慮，水性油墨和UV油墨較溶劑型油墨有著極大的優(yōu)勢[7]。參考《綠色產(chǎn)品評價(jià)通則》（GB/T 33761-2017）要求與《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 編制技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 454-2009）的編制原則構(gòu)建指標(biāo)體系框架，并根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及國外環(huán)境標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行指標(biāo)篩選與確定。主要政策目標(biāo)導(dǎo)向是希望達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)要求的綠色油墨產(chǎn)品VOCs可以滿足《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案中》中末端治理設(shè)施豁免條件，減排的同時(shí)減少企業(yè)在末端治理的投入。

3. 指標(biāo)體系構(gòu)建

3.1 綠色產(chǎn)品評價(jià)指標(biāo)體系

遵循“生命周期理念”原則，從原材料獲取、制造、使用、廢棄等生命周期階段出發(fā)，重點(diǎn)分析產(chǎn)品在不同階段的資源能源消耗、生態(tài)環(huán)境影響及人體監(jiān)看安全影響因素，選取能夠表征該類產(chǎn)品主要綠色特性并可量化和可檢測驗(yàn)證的指標(biāo)構(gòu)成綠色產(chǎn)品評價(jià)指標(biāo)體系。由于是對油墨產(chǎn)品進(jìn)行綠色評價(jià)體系的搭建，參考《綠色產(chǎn)品評價(jià)通則》（GB/T 33761 -2017）要求，從基本要求、資源屬性、能源屬性、環(huán)境屬性、品質(zhì)屬性5個(gè)方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)搭建。并結(jié)合《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 編制技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 454-2009）的原則，對油墨的相關(guān)基本要求和技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行篩選，形成符合環(huán)境標(biāo)志技術(shù)要求的指標(biāo)體系，見表1。

表1 油墨產(chǎn)品環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求指標(biāo)體系

3.2 國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對比

本文比較了韓國、日本、中國香港等三個(gè)國家和地區(qū)的油墨（Printing inks）生態(tài)標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)。其中日本環(huán)境標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)與我國最為相近，都是從環(huán)境守法、生產(chǎn)過程、禁用物質(zhì)、限量物質(zhì)等方面進(jìn)行規(guī)定，規(guī)定的類別也有相似之處。但VOCs指標(biāo)都有詳細(xì)的要求，在對VOCs的限定方面，除韓國對所有產(chǎn)品統(tǒng)一要求VOCs質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于25%以外，其它國家都分類分別限定VOCs含量，香港綠色標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)（GL-004-004）水性油墨中VOCs應(yīng)小于5%；油型油墨中VOCs應(yīng)小于4%；紫外型油墨中VOCs應(yīng)小于2%；溶劑型油墨中VOCs應(yīng)小于50%。

日本規(guī)定凹版油墨應(yīng)含有少于20%的VOC成分，并應(yīng)設(shè)計(jì)成可以在低于30%VOC組分的條件下進(jìn)行印刷；樹脂版印刷油墨應(yīng)含有少于5%的VOC成分；UV固化的紙張印刷油墨VOC成分少于3%。

4. VOCs指標(biāo)控制

溶劑作為油墨的重要組成部分，傳統(tǒng)的溶劑基油墨添加有機(jī)溶劑的量高達(dá)70%-80%，使用過程還需添加3-5倍的溶劑用于稀釋和清洗設(shè)備，所有溶劑幾乎100%以揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）的形式排放到大氣中，造成嚴(yán)重污染。因此VOCs是油墨產(chǎn)品中最主要的環(huán)保指標(biāo)，在設(shè)置過程中考慮到末端治理設(shè)施豁免條件，對所有油墨進(jìn)行水性化方向的設(shè)計(jì)。

指標(biāo)的設(shè)定主要依據(jù)不同VOCs含量的油墨在平均速度、統(tǒng)一墨量、相同風(fēng)速下印刷的VOCs排放濃度設(shè)定。按照滿版印刷100-120米/分鐘的印刷速度計(jì)算，每臺(tái)印刷機(jī)每天用墨量60公斤/天，每臺(tái)印刷機(jī)每天的風(fēng)量約為70000立方米/天，不同含量對應(yīng)的VOCs排放濃度如表2。

按照里印滿版100-120米/分鐘的印刷速度計(jì)算，每臺(tái)印刷機(jī)每天用墨量60公斤/天，每臺(tái)印刷機(jī)每天的風(fēng)量約為70000立方米/天，不同含量對應(yīng)的VOCs排放濃度如表3。

由表2、表3測算數(shù)據(jù)可以看出，速度快用墨量大排放較高，采用5%以下VOCs含量的油墨即使不進(jìn)行廢氣處理即可滿足目前全國最嚴(yán)格的50.0毫克/立方米的排放限值（上海地方標(biāo)準(zhǔn)和北京地區(qū)I時(shí)段標(biāo)準(zhǔn)）。

另外，我們同時(shí)對22個(gè)國內(nèi)認(rèn)證企業(yè)的水性凹印油墨和柔印油墨進(jìn)行檢測，檢測方法依據(jù)《色漆和清漆 揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）含量的測定氣相色譜法》（GB/T 23986-2009），測試的數(shù)據(jù)見表4。

表2 表印油墨中VOCs含量與排放濃度理論值

表3 里印油墨中VOCs含量與排放濃度理論值

表4 樣品中VOCs含量測試值

由以上測試結(jié)果可以看出，22個(gè)水性油墨樣品中仍有4個(gè)不符合要求，但大多數(shù)水性油墨是可以符合VOCs5%以下要求的。

另外，經(jīng)過進(jìn)一步實(shí)證，低VOCs的水性油墨已在紙張凹印及柔印中得到了廣泛的應(yīng)用，在塑料軟包裝表印中的應(yīng)用也已較為成熟，目前只有在塑料軟包裝里印上，由于要配合后道復(fù)合工藝，其應(yīng)用剛剛處于起步階段，但經(jīng)過實(shí)證，目前已有使用VOCs含量在5%以下的油墨進(jìn)行里印復(fù)合的成功案例。因此，無論從環(huán)保、安全還是經(jīng)濟(jì)性方面考慮，推廣VOCs含量不超過5%的油墨都是共贏舉措。

污染物減排效益：溶劑型油墨通常含有VOCs 70%左右，采用低VOCs水性油墨和低VOCs的UV油墨替代溶劑型油墨可減少VOCs產(chǎn)生量95%以上。

5. 結(jié)論

根據(jù)VOC污染的問題導(dǎo)向和現(xiàn)有的政策導(dǎo)向，水性化油墨是當(dāng)前低VOCs凹印油墨和柔印油墨產(chǎn)品的重要方向，此次標(biāo)準(zhǔn)修訂將VOCs限量定為5%是通過充分考量環(huán)保、安全和經(jīng)濟(jì)性衡量所得到的共贏局面。

按照2015年油墨總產(chǎn)量70萬噸的數(shù)據(jù)計(jì)算，凹印油墨約占總產(chǎn)量的 39%，柔印油墨約占總產(chǎn)量的 11%。其中柔印油墨的水性化程度較高，按照90%計(jì)算，但凹印油墨幾乎為溶劑型（包括醇水型），因此按照溶劑型油墨占油墨總量的40%計(jì)算，產(chǎn)量約為28萬噸。按照1千克油墨向環(huán)境中排放3.7千克溶劑計(jì)算，如全部替換為VOCs低于5%的水性油墨，可減排VOCs約100萬噸，占全國VOCs 排放量3100 萬噸的3.2%。

因此，借助環(huán)境標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)的影響力引導(dǎo)和推動(dòng)行業(yè)內(nèi)的水性化轉(zhuǎn)變對于大氣污染物VOCs的減排具有重要意義。凹印和柔印油墨的綠色化尤其為塑料包裝行業(yè)VOCs源頭治理提供了最佳可行路徑。

同時(shí)，新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了更為嚴(yán)格的有害物質(zhì)控制要求，這對保護(hù)消費(fèi)者健康、保護(hù)印刷工人健康、推行綠色印刷、推動(dòng)綠色消費(fèi)有積極的作用。