美國人為源VOCs管控經(jīng)驗(yàn)及其對(duì)我國的啟示

曹 娟，毋振海，鮑捷萌，儲(chǔ)王輝，畢 方，紀(jì)元元，高 健，柴發(fā)合，

李 紅1*

1. 中國環(huán)境科學(xué)研究院，環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012

2. 湖北省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，湖北 武漢 430070

大氣揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)是PM2.5中二次有機(jī)組分和臭氧(O3)生成的主要前體物之一，此外，大氣VOCs還會(huì)影響氣候、能見度和臭氧層等[1]；其中，有毒有害大氣VOCs會(huì)影響人體健康[2]，部分有毒有害VOCs甚至具有“三致”性. 因此，大氣VOCs的污染防治已受到高度重視[3-4].

近年來我國PM2.5與O3復(fù)合污染問題突出，這與大氣VOCs密切相關(guān)[5]. 我國自2012年開始將VOCs治理提上議程[6]. 2021年3月，第十三屆全國人民代表大會(huì)第四次會(huì)議通過的《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》(簡(jiǎn)稱“‘十四五’規(guī)劃”)[7]提出，我國“十四五”期間要推進(jìn)PM2.5和O3協(xié)同控制，地級(jí)及以上城市PM2.5濃度要下降10%，要有效遏制O3濃度增長(zhǎng)趨勢(shì)，基本消除重污染天氣，要加快VOCs排放綜合整治，NOx和VOCs排放總量需要分別下降10%以上. 生態(tài)環(huán)境部在2021年2月的例行新聞發(fā)布會(huì)上表示，VOCs將取代SO2成為我國“十四五”期間空氣質(zhì)量改善目標(biāo)約束性指標(biāo)中的總量指標(biāo)[8]. 由此說明，大氣VOCs管控對(duì)我國“十四五”期間推進(jìn)PM2.5和O3協(xié)同控制、持續(xù)改善空氣質(zhì)量非常關(guān)鍵.

美國是世界上最早立法管控VOCs的國家[9]，其對(duì)天然源、人為源及室內(nèi)VOCs排放源均有管控. 自1970年開始，美國國家環(huán)保署(US EPA)正式管控人為源VOCs，經(jīng)過不懈探索，對(duì)VOCs的認(rèn)識(shí)逐步加深，管控VOCs的目的也逐步增多，形成了較為完整的VOCs管控體系，VOCs年排放量和O3、PM2.5的年均濃度大幅下降. 由于起步較晚，我國尚未形成完善的VOCs管控體系，仍存在基礎(chǔ)支撐薄弱、創(chuàng)新發(fā)展不足和公眾參與較少等問題. 因此，學(xué)習(xí)借鑒美國人為源VOCs管控經(jīng)驗(yàn)將有利于推進(jìn)我國大氣VOCs管控. 該研究通過總結(jié)美國人為源VOCs管控歷程、取得的成效與經(jīng)驗(yàn)，梳理我國已有的大氣VOCs管控工作及所存在的不足，最后結(jié)合美國的經(jīng)驗(yàn)提出適用于我國大氣VOCs管控的對(duì)策建議，以期為“十四五”期間我國大氣VOCs管控提供參考與借鑒.

1 美國人為源VOCs管控歷程

大氣VOCs來源廣泛且復(fù)雜[10-12]，既有一次來源，也有光化學(xué)反應(yīng)生成的二次來源. 一次來源又可分為天然源和人為源. 天然源主要包括植物源、土壤微生物、火山噴發(fā)、森林大火等；人為源主要來自人類生產(chǎn)、生活，美國將其分為固定源和移動(dòng)源，其中固定源包括燃料燃燒行業(yè)源(細(xì)分為電氣燃料燃燒、工業(yè)燃料燃燒、其他燃料燃燒)、化學(xué)制品制造行業(yè)源、金屬加工行業(yè)源、石油及相關(guān)產(chǎn)品行業(yè)源、其他工業(yè)源、溶劑使用行業(yè)源、儲(chǔ)存與運(yùn)輸行業(yè)源、廢物處理與回收行業(yè)源及其他源(如餐飲業(yè))，移動(dòng)源包括公路機(jī)動(dòng)車源、非公路移動(dòng)源和跨界大尺度移動(dòng)源.

美國管控人為源VOCs至今已有70多年，根據(jù)管控工作逐步推進(jìn)和對(duì)VOCs認(rèn)識(shí)的不斷更新，將其管控歷程分為4個(gè)階段（見表1）：萌芽階段(1970年以前)、探索階段(1970-1977年)、發(fā)展階段(1977-1997年)、成熟階段(1997年至今).

表 1 美國人為源VOCs管控歷程(1947年至今)Table 1 The processes of anthropogenic VOCs management and control in the USA since 1947

1.1 萌芽階段(1970年以前)

20世紀(jì)40年代至60年代，伴隨著人們對(duì)大氣光化學(xué)污染現(xiàn)象的逐步認(rèn)識(shí)，美國開始了對(duì)VOCs地區(qū)層面的管控. 20世紀(jì)40年代，美國加州洛杉磯市發(fā)生了光化學(xué)煙霧污染，嚴(yán)重影響了人們的身體健康. 為應(yīng)對(duì)該問題，1947年美國加州洛杉磯市率先成立了空氣污染控制區(qū)并開始研究光化學(xué)煙霧污染.20世紀(jì)50年代初，Haggen Smit初步確定了空氣中的刺激性物質(zhì)為O3，并認(rèn)為O3是由汽車尾氣排放的NOx和VOCs發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生，此后美國開始關(guān)注VOCs[13]. 美國政府在1955年頒布了《空氣污染控制法》(APCA)，1962年進(jìn)一步制定了汽車尾氣治理?xiàng)l例，1965年頒布《清潔空氣法案》(CAA)和《機(jī)動(dòng)車污染控制法》，1966年美國加州洛杉磯市頒布了著名的“66 規(guī)定”(Rule 66)以限制有機(jī)溶劑的排放，得到了美國政府的贊許，美國對(duì)VOCs的關(guān)注度進(jìn)一步提升. 在此期間，美國加州各區(qū)也陸續(xù)成立了空氣資源委員會(huì)(CARB)〔現(xiàn)為加州環(huán)保局(CalEPA)的一個(gè)部門〕、南海岸空氣質(zhì)量管理局(SCAQMD)、圣華金谷空氣質(zhì)量管理局(SJVAQMD)和灣區(qū)空氣質(zhì)量管理局(BAAQMD)等如今在空氣質(zhì)量管理上依然處于領(lǐng)跑地位的機(jī)構(gòu)以管控環(huán)境空氣質(zhì)量[14-15]，為美國下一步管控VOCs創(chuàng)造了良好條件.

1.2 探索階段(1970-1977年)

1970-1977年為美國在國家層面正式管控VOCs的階段. 由于認(rèn)識(shí)不足，在這一階段VOCs被統(tǒng)稱為碳?xì)浠衔铮涔芸啬康臑榭刂乒饣瘜W(xué)污染. 1970年美國政府加嚴(yán)CAA并成立US EPA[16]，隨即US EPA發(fā)布光化學(xué)污染管控標(biāo)準(zhǔn)-《光化學(xué)氧化劑空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(AQCD)，以及其前體物管控技術(shù)文件-《碳?xì)浠衔锖陀袡C(jī)溶劑控制技術(shù)》(AP-68)，正式從國家層面管控VOCs. 這一階段US EPA開展的光化學(xué)污染防治工作是控制機(jī)動(dòng)車尾氣排放，鼓勵(lì)使用光化學(xué)氧化活性較低的物質(zhì)，推薦使用AP-68技術(shù).US EPA在1971年提出VOCs大氣光化學(xué)反應(yīng)活性(簡(jiǎn)稱“反應(yīng)性”)替代的議案，即通過有機(jī)物之間的替代來降低光化學(xué)氧化性，但這一議案與當(dāng)時(shí)的科學(xué)研究結(jié)果相悖，最終只是呼吁，未被落實(shí)[17]；1975年制定了《國家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(NAAQS)并納入光化學(xué)氧化劑的標(biāo)準(zhǔn)，并定義其為常規(guī)污染物(CAP)，這即是O3環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前身.

1.3 發(fā)展階段(1977-1997年)

1977-1997年，美國加深了對(duì)VOCs的認(rèn)識(shí)，并給出了明確的VOCs定義[17]，發(fā)現(xiàn)VOCs本身具有不同的反應(yīng)性，部分VOCs為有毒有害污染物(HAPs)；還確定O3是光化學(xué)煙霧的主要組成，證實(shí)了NOx和VOCs是O3生成的主要前體物. 該階段的VOCs管控包含了控制O3污染和管控HAPs的雙重目的. 1977年US EPA發(fā)布的《VOCs控制推薦政策》提出，根據(jù)VOCs與羥基自由基的反應(yīng)速率(KOH)，將VOCs分為反應(yīng)性VOCs和低反應(yīng)性VOCs，并管控反應(yīng)性VOCs，豁免低反應(yīng)性VOCs[18]，自此VOCs管控步入發(fā)展階段. 為控制O3污染和減少VOCs排放，美國政府在1990年再次修改CAA，要求US EPA督促各州正式公布HAPs的主要排放源[19]，并要求各州主要排放源按照最大可達(dá)控制技術(shù)(MACT)的最大限度來減少HAPs[20]；發(fā)布9份以上文件來管控排放VOCs的固定源[21-22]和移動(dòng)源；將大量的高排放源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移至發(fā)展中國家；此外，發(fā)布O3標(biāo)準(zhǔn)替代光化學(xué)氧化劑標(biāo)準(zhǔn). 這期間，在美國政府允許下，加州成為唯一能獨(dú)立管控環(huán)境空氣的地區(qū)，其在1987年頒布了本地的清潔空氣法案(比CAA嚴(yán)格)，并于1991年成立了CalEPA[14].

1.4 成熟階段(1997年至今)

1997年至今，美國對(duì)VOCs的認(rèn)識(shí)和管控更為全面，VOCs的反應(yīng)性研究和豁免政策也繼續(xù)實(shí)施；此時(shí)美國環(huán)境空氣中O3濃度較1970年已大幅下降，但NAAQS標(biāo)準(zhǔn)不斷加嚴(yán)，O3污染防治仍在繼續(xù)；美國在上一階段(1988年)立項(xiàng)研究VOCs與顆粒物的相關(guān)性，1997年修訂NAAQS時(shí)首次設(shè)立PM2.5環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其防治也成為VOCs管控的重要一環(huán)，同年美國與加拿大簽訂《關(guān)于開展O3及PM跨界污染的合作協(xié)定》，要求進(jìn)一步削減VOCs排放量，自此開始多方位管控VOCs. 另外，1999年美國將HAPs中的除草劑、殺蟲劑及殺菌劑類VOCs均歸為農(nóng)藥類，進(jìn)一步細(xì)化管控HAPs. 該階段VOCs管控任務(wù)較多，1997年起，US EPA通過發(fā)布多項(xiàng)排放源標(biāo)準(zhǔn)[23-24]管控固定源、移動(dòng)源；減少機(jī)動(dòng)車燃料中的苯、甲醛、1,3-丁二烯等21種VOCs含量，重新定義汽油和傳統(tǒng)汽油的默認(rèn)基準(zhǔn)值；發(fā)布多個(gè)行業(yè)的源頭材料替代明細(xì)；發(fā)布工藝改進(jìn)技術(shù)指南[25]；發(fā)布多個(gè)行業(yè)的末端VOCs處理標(biāo)準(zhǔn)和指南等措施落實(shí)VOCs管控. 美國在該階段從政策管控、工藝源頭替代、工藝改進(jìn)和尾氣末端治理等多方面開展VOCs管控，同時(shí)視O3及顆粒物的達(dá)標(biāo)情況及時(shí)調(diào)整以上涉及的政策、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù).

2 美國人為源VOCs管控成效

自1970年正式從全國層面管控人為源VOCs以來，美國不斷更新和加嚴(yán)法案、標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)VOCs反應(yīng)性和毒性研究，發(fā)布并實(shí)施各項(xiàng)技術(shù)指南和行動(dòng)計(jì)劃以防治O3污染和顆粒物污染，取得了較好成效，不僅降低了VOCs年排放量以及VOCs、HAPs、O3、PM2.5濃度，還產(chǎn)生了良好的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益和衛(wèi)生效益[26]. 該文主要概括美國VOCs減排量與環(huán)境濃度降低的成效以及HAPs、O3、PM2.5污染防控方面的成效.

2.1 VOCs排放量變化

US EPA公開的VOCs排放數(shù)據(jù)(見圖1)顯示，1970-2001年美國VOCs排放總量以及自然源、人為源和其他源的排放量均呈逐年波動(dòng)下降趨勢(shì)，2002-2020年VOCs排放總量呈先升高后下降的趨勢(shì)，自然源及其他源的排放量呈逐年波動(dòng)增加趨勢(shì)，人為源排放量持續(xù)呈波動(dòng)下降趨勢(shì). 1970-2001年，美國人為源VOCs排放量占VOCs總排放量的91.0%以上，2002-2016年占83.5%以上，2017-2020年占72.4%以上，人為源排放占比的逐漸降低證實(shí)了不斷增加的管控力度及其管控成效. 美國2020年人為源VOCs排放量較1970年減少了64.3%，約2.2×107t.以1970年為基準(zhǔn)年，1970-2001年，美國人為源VOCs的減排量對(duì)VOCs總減排量的貢獻(xiàn)率為91.5%~98.8%(1980年為103.0%、1990年為100.6%、1996年為106.9%除外)，2002-2016年為108.1%~115.9%，2017-2020年為120.3%~120.9%. 綜上，美國VOCs管控中人為源VOCs管控的貢獻(xiàn)大、成效高.

圖 1 美國1970—2020年大氣VOCs排放量的變化趨勢(shì)Fig.1 The emission variation of atmospheric VOCs in the USA from 1970 to 2020

US EPA公開數(shù)據(jù)顯示，1970-2020年美國人為源VOCs管控中人為源的累積減排量為5.4×109t，其中固定源的貢獻(xiàn)率為36.7%，移動(dòng)源的貢獻(xiàn)率為69.3%，其他源(如跨界大尺度移動(dòng)源、跨界傳輸?shù)萚27-28])的貢獻(xiàn)率為-6%. 美國政府曾頒布多項(xiàng)政策、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指南進(jìn)行公路機(jī)動(dòng)車、溶劑使用和石油相關(guān)產(chǎn)品等多個(gè)行業(yè)管控，其中溶劑使用行業(yè)、公路機(jī)動(dòng)車管控成效最好(見圖2、3).

溶劑使用行業(yè)對(duì)固定源減排量的貢獻(xiàn)最大，為48.0%；廢物處理與回收、化學(xué)制品制造、儲(chǔ)存與運(yùn)輸和金屬加工行業(yè)對(duì)固定源減排量的貢獻(xiàn)率分別為26.0%、16.9%、11.9%和5.5%；而其他工業(yè)過程、燃料燃燒和石油及相關(guān)產(chǎn)品行業(yè)多年減排量加權(quán)后對(duì)固定源減排量的貢獻(xiàn)呈現(xiàn)負(fù)值(見圖2).

美國1970-2020年管控移動(dòng)源VOCs排放過程中非公路移動(dòng)源的VOCs減排量大都為負(fù)(2015-2020年除外)，其對(duì)移動(dòng)源VOCs總減排量的貢獻(xiàn)率為-7.0%；公路機(jī)動(dòng)車源的VOCs減排量呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，1985-1990年VOCs減排量較大，2020年其累積減排量共減少了3.8×108t，占移動(dòng)源VOCs總減排量的107.0%(見圖3).

圖 2 美國1970—2020年固定源VOCs年減排量的變化趨勢(shì)Fig.2 The annual emission reductions of stationary VOCs in the USA from 1970 to 2020

圖 3 美國1970—2020年移動(dòng)源VOCs年減排量的變化趨勢(shì)Fig.3 The annual emission reductions of mobile sources in the USA from 1970 to 2020

2.2 污染物濃度變化

美國NAAQS中O3的標(biāo)準(zhǔn)限值自1979年發(fā)布至今已修訂多次，現(xiàn)使用2015年修訂版本(濃度低于0.07×10-6屬于達(dá)標(biāo))；對(duì)于PM2.5，使用的是2012年修訂版本(濃度低于12 μg/m3屬于達(dá)標(biāo)).

美國大氣環(huán)境中VOCs在1997年以前呈大幅波動(dòng)下降趨勢(shì)(見圖4)，1997年之后波動(dòng)較小. 2020年VOCs濃度較1980年降低了約89.4%. 1990年美國政府頒布CAA修正案并正式統(tǒng)一公布需要重點(diǎn)控制的189種(后為187種)HAPs[29]后，HAPs濃度在1990年達(dá)到峰值，隨后呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，1990-2020年降低了85.2% (因1990年前后HAPs物種數(shù)相差較大，故從1990年開始計(jì)算). 2015年O3濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，2020年O3濃度為0.068×10-6，較1980年降低了33.3%. 2000-2020年P(guān)M2.5濃度整體呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，2006-2020年穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，到2020年為8.0 μg/m3，較2000年降低了約40.6%.

圖 4 美國1980—2020年VOCs、HAPs、O3、PM2.5濃度的變化趨勢(shì)Fig.4 The trend of VOCs, HAPs, O3 and PM2.5 concentrations in the USA from 1980 to 2020

2000年之前，VOCs、HAPs濃度的變化趨勢(shì)與O3濃度相似，出現(xiàn)同步變化，2000年后變化趨勢(shì)呈現(xiàn)差異，另外，三者的濃度變化均出現(xiàn)2000年以前下降快、2000年之后下降變慢的情況；2000-2005年P(guān)M2.5濃度變化與HAPs相似，2005年后二者變化呈現(xiàn)差異. 綜上，VOCs、HAPs的減排對(duì)O3、PM2.5濃度的降低起到較大作用. 在不懈努力下，美國政府正式管控人為源VOCs 50多年后，環(huán)境空氣質(zhì)量得到明顯改善.

3 美國人為源VOCs管控經(jīng)驗(yàn)及問題分析

3.1 完善的管控體系

美國1970年正式設(shè)立US EPA以保護(hù)自然環(huán)境及人體健康，其管控發(fā)展至今已形成了較為完善的管控體系，可概括為以下步驟(見圖5)：①確定管控要求；②在各區(qū)域搭建精細(xì)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)以分析其區(qū)域污染狀況；③搭建標(biāo)準(zhǔn)化排放清單系統(tǒng)以定位污染源；④運(yùn)用數(shù)值模擬(包括風(fēng)險(xiǎn)暴露評(píng)估、可執(zhí)行性評(píng)估、成本效益評(píng)估、可達(dá)性評(píng)估等)以確定最佳減排方案；⑤發(fā)布政策、法規(guī)、制度及技術(shù)方案以促進(jìn)及支撐減排方案落實(shí)；⑥聽取公眾意見及接受公眾監(jiān)督以落實(shí)環(huán)境空氣防治目的. 其中VOCs管控根據(jù)其管控目的(如管控HAPs、緩解O3及PM2.5污染)設(shè)定了不同的管控要求，進(jìn)行多層次的管控. 另外，美國加州在VOCs管控中承擔(dān)了重要的試點(diǎn)工作，其CARB、SCAQMD、SJVAQMD和BAAQMD等機(jī)構(gòu)在改善本地環(huán)境空氣污染方面開展了大量科學(xué)研究，并提出了創(chuàng)新性管控政策、制度及技術(shù)方案，加速了本地VOCs管控進(jìn)度，減緩了O3及PM2.5污染[15]. 美國加州的管控工作取得成效后也激發(fā)了美國其他地區(qū)改善環(huán)境空氣污染的行動(dòng)力.

圖 5 美國人為源VOCs的管控體系Fig.5 The system of anthropogenic VOCs management and control in the USA

3.2 科學(xué)的分層管理

美國政府制定的法規(guī)確保人為源VOCs管控得到高度重視和高效執(zhí)行，監(jiān)督并賦權(quán)US EPA，讓其制定標(biāo)準(zhǔn)的具體限值，同時(shí)逐級(jí)下派任務(wù). 美國人為源VOCs管理結(jié)構(gòu)可概括為固定源(見圖6)和移動(dòng)源(見圖7)兩種. 原法定各級(jí)單位每5年根據(jù)實(shí)際執(zhí)行情況調(diào)整各法案、標(biāo)準(zhǔn)(管控限制、污染物)以及實(shí)施計(jì)劃和調(diào)整管理規(guī)范，但實(shí)際上美國每次調(diào)整時(shí)間約為10年. 調(diào)整時(shí)需公示、收集整理意見、開庭審理及判決等步驟完成后才能修改[16,30-31]，其中開庭審理內(nèi)容包括綜合審查計(jì)劃、綜合科學(xué)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)暴露評(píng)估及政策評(píng)估.

圖 6 美國固定源VOCs管理結(jié)構(gòu)Fig.6 Stationary sources management structure in the USA

圖 7 美國移動(dòng)源VOCs管理結(jié)構(gòu)Fig.7 Mobile sources management structure in the USA

美國固定源VOCs管控大部分為“自上而下”逐級(jí)管控(見圖6)，而《國家環(huán)境空氣達(dá)標(biāo)實(shí)施計(jì)劃》(SIP)的制定是“自下而上”的過程，即各州根據(jù)自身情況制定SIP并按期提交給上級(jí)，上級(jí)單位評(píng)定SIP是否合理，合理即執(zhí)行，不合理則需重新修改提交審核直至合格[32]. 各州制定SIP時(shí)，首先根據(jù)歷史數(shù)據(jù)將州內(nèi)區(qū)域劃分為達(dá)標(biāo)區(qū)和未達(dá)標(biāo)區(qū)，而州際間共同區(qū)域由相關(guān)幾個(gè)州成立的聯(lián)合委員會(huì)管理，各區(qū)域再根據(jù)分區(qū)情況制定不同計(jì)劃開展管控工作. 另外，各州采用的許可證制度也存在不同[33]. 需要注意的是，加州的SIP不需要US EPA審核，其各區(qū)固定源SIP由各區(qū)的空氣管理機(jī)構(gòu)(如SCAQMD、SJVAQMD及BAAQMD)制定，并遞交于CARB，CARB審核通過后即可實(shí)施.

美國逐級(jí)劃分移動(dòng)源VOCs管控任務(wù)(見圖7)，通過管控源頭和末端以減少VOCs排放. 源頭控制主要通過機(jī)動(dòng)車燃油標(biāo)準(zhǔn)控制機(jī)動(dòng)車燃料、汽車油耗能源效率，末端控制主要通過生產(chǎn)者責(zé)任要求、用戶用車責(zé)任及各州制定的管控措施控制機(jī)動(dòng)車污染.

3.3 多方位的基礎(chǔ)支撐

各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)、政策、制度、技術(shù)方案、減排實(shí)施方案的制定及數(shù)值模擬，均與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及科學(xué)研究密切相關(guān)[16].

a) 精確有效的觀測(cè)支撐. 美國1970年組建并運(yùn)行空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測(cè)物質(zhì)包括PM10、PM2.5、O3、NO、NO2、Pb，發(fā)展到2013年共有4 000多個(gè)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，另設(shè)有光化學(xué)的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)78個(gè)，PM2.5監(jiān)測(cè)站點(diǎn)1 500多個(gè)，HAPs監(jiān)測(cè)站點(diǎn)27個(gè)[34]. 為保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，US EPA發(fā)布了數(shù)據(jù)質(zhì)量管理計(jì)劃，并制定了標(biāo)準(zhǔn)的流程來檢驗(yàn)、核對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量[35-36].精細(xì)化的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、完整且高質(zhì)量的數(shù)據(jù)是提出問題并制定科學(xué)有效目標(biāo)的基礎(chǔ)，也是進(jìn)行減排方案模擬的基礎(chǔ).

b) 清晰準(zhǔn)確的排放清單. 美國形成了污染物排放源譜庫及模型系統(tǒng)(SPECIATE、BEIs)，一方面要求基層的環(huán)保局提供HAPs物質(zhì)排放數(shù)據(jù)，另一方面收集企業(yè)的統(tǒng)計(jì)資料、臺(tái)賬等基本信息[37]. 數(shù)據(jù)需按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行審核. 系統(tǒng)、精確的排放信息及技術(shù)對(duì)找出污染源并開展下一步管控工作具有指示性作用.

c) 深入科學(xué)的研究支撐. 美國SCAQMD專門成立了工作組研究VOCs反應(yīng)性，提出優(yōu)先控制活性高的物種；公共衛(wèi)生部開展了機(jī)動(dòng)車尾氣的健康效應(yīng)研究[38]，提出需要控制HAPs；US EPA成立了環(huán)境與健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估機(jī)構(gòu)，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)期、大跨度、廣空間的公共健康研究，建立了空氣質(zhì)量模型(CMAQ)、環(huán)境效益評(píng)價(jià)模型(BenMAP)等；為保障移動(dòng)源管控成效和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)制度的有效實(shí)施，US EPA下設(shè)評(píng)估與標(biāo)準(zhǔn)處、合規(guī)保障處、測(cè)試與先進(jìn)技術(shù)處、交通與氣候處等部門開展專項(xiàng)研究. 大量的科學(xué)研究及數(shù)值模擬計(jì)算是管控目標(biāo)及環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、減排方案制定的關(guān)鍵.

3.4 強(qiáng)有力的執(zhí)法力度

美國政府與地方政府屬于“合作制”關(guān)系，在開展VOCs管控時(shí)，大量措施僅為推薦執(zhí)行而非強(qiáng)制執(zhí)行. 為激勵(lì)各州開展并落實(shí)管控措施，美國政府制定多項(xiàng)制度以推動(dòng)VOCs減排方案的落實(shí).

a) 政府態(tài)度. 美國政府在人為源VOCs管控中起到了關(guān)鍵作用，它先與各方利益團(tuán)體反復(fù)磋商來立法明確環(huán)境污染問題；并在法案和各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)施行時(shí)監(jiān)督檢查[39]；為保證治理順利及措施落地，牽頭組建管理制度及相關(guān)規(guī)范.

b) 制度建設(shè). 美國從1995年發(fā)布并執(zhí)行VOCs排污收費(fèi)規(guī)定[40]，以VOCs排放量為依據(jù)，分等級(jí)收費(fèi)，制定“泡泡”排污交易政策[29]，即在VOCs排放總限額不變的前提下，各區(qū)域自主地交易排放限額；減免/增加環(huán)境稅收來促使各行業(yè)、企業(yè)、消費(fèi)者落實(shí)環(huán)境改善計(jì)劃；獎(jiǎng)勵(lì)提供創(chuàng)新性方案的人員[41]等手段促進(jìn)人為源VOCs管控.

3.5 積極的公眾參與

a) 信息公開. US EPA公布了所有的觀測(cè)數(shù)據(jù)及排放數(shù)據(jù)，包括各監(jiān)測(cè)物質(zhì)的小時(shí)值、日值、年度值；按照時(shí)間順序公布了所有的法律法規(guī)及相關(guān)文件；公布了各州的環(huán)境保護(hù)咨詢處聯(lián)系方式及污染物處理機(jī)構(gòu)的聯(lián)系方式；公布了公眾投訴電話，且會(huì)及時(shí)更新所有信息.

b) 全面培訓(xùn). 美國各州會(huì)根據(jù)制定的SIP安排專業(yè)培訓(xùn)員為當(dāng)?shù)叵胍略O(shè)/重建廠房、需處理污染物、投訴環(huán)境問題的人進(jìn)行培訓(xùn)或解答，極大程度地促進(jìn)了公眾參與.

c) 非政府組織. 美國有很多教會(huì)、工會(huì)、公益組織參與到環(huán)境保護(hù)中，通過資助、投訴、游行等方式監(jiān)督環(huán)境管理，積極地反映出公眾的環(huán)境保護(hù)意見[42].

3.6 美國人為源VOCs管控存在的問題分析

雖然美國取得了明顯的人為源VOCs管控成效，但是也存在一定的問題，簡(jiǎn)要說明如下.

a) 早在1971年，US EPA便提出了VOCs“反應(yīng)性”替代的設(shè)想，但是受當(dāng)時(shí)科學(xué)認(rèn)識(shí)水平所限，該設(shè)想未馬上實(shí)現(xiàn). 美國直到1977年才開始實(shí)施VOCs替代[17]，在一定程度上可能延緩了美國人為源VOCs的管控進(jìn)度.

b) US EPA匯編了有助于地方減排人為源VOCs和國家SIP實(shí)施VOCs污染源管控的、包含了系列措施的文件，并不斷更新，但是并沒有明確措施實(shí)施機(jī)制，即沒有說明每條措施屬于強(qiáng)制執(zhí)行或自愿執(zhí)行[43]. 這一情況可能會(huì)在一定程度上降低美國人為源VOCs的管控力度.

c) 20世紀(jì)七八十年代美國將制造業(yè)大規(guī)模外遷，當(dāng)時(shí)很大程度地緩解了美國人為源VOCs減排壓力.近年美國啟動(dòng)《先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計(jì)劃》，不少企業(yè)選擇回流美國[44]，未來可能會(huì)存在人為源VOCs排放量增加的可能性.

4 我國人為源VOCs管控進(jìn)展

2010年國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)原環(huán)境保護(hù)部等九部門聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量指導(dǎo)意見》，我國首次從國家層面提出VOCs治理. 2011年原環(huán)境保護(hù)部發(fā)布了《國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》，提出需加強(qiáng)大氣VOCs和有毒廢氣控制，再次突出了VOCs治理的必要性. 2012年國務(wù)院批復(fù)了《國家“十二五”重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治規(guī)劃》，正式將VOCs列為控制指標(biāo)，標(biāo)志著我國開始正式管控VOCs. 我國大氣VOCs管控至今，可大致分為3個(gè)階段：萌芽階段(2010年以前)、探索階段(2010-2020年)、發(fā)展階段(2020年之后).

4.1 萌芽階段(2010年以前)

2010年以前我國大氣管控的重點(diǎn)是SO2、NOx和PM10，對(duì)VOCs關(guān)注較少. 這期間原環(huán)境保護(hù)部發(fā)布了HJ/T 400-2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測(cè)定辦法》等標(biāo)準(zhǔn)辦法，發(fā)布了汽油車的國Ⅰ~國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)，以及柴油車的國Ⅰ~國Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)[45]. 系列政策的發(fā)布為正式探索大氣VOCs管控做了充分準(zhǔn)備. 同期，地方政府為針對(duì)性解決當(dāng)?shù)匚廴締栴}也出臺(tái)了系列VOCs管控政策文件[46]，特別是中國香港、上海市、廣東省和北京市(見表2)[47]. 期間我國不少研究團(tuán)隊(duì)開始組建VOCs排放清單系統(tǒng)，如天然源排放清單、珠江三角洲排放清單，于2010年開始組建多尺度大氣污染物和溫室氣體排放清單系統(tǒng)(MEIC).

4.2 探索階段(2010-2020年)

2010年我國首次從國家層面提出VOCs治理，2012年原國家環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》提出，到2015年重點(diǎn)行業(yè)VOCs排放量需削減10%~18%，自此我國正式開始管控VOCs. 我國在重點(diǎn)區(qū)域開展VOCs組分觀測(cè)，編制排放因子數(shù)據(jù)集，開展OVOCs排放源測(cè)試工作，在部分地區(qū)開展立體監(jiān)測(cè)試驗(yàn)(見表3). 在以上工作的積累下，我國已基本獲得重點(diǎn)區(qū)域較完整的VOCs數(shù)據(jù)和VOCs源成分譜. 2013年以來我國發(fā)布了汽油車的國V~國Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)以及柴油車的國Ⅳ~國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了歐美國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)水平[45]. 此外，2015年全國人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)修訂了《中華人民共和國大氣污染防治法》，首次從國家法律層面將VOCs列為重點(diǎn)控制對(duì)象，確定了違法責(zé)任. 2018年取消征收VOCs排污費(fèi)及環(huán)境保護(hù)稅. 2019年生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)展和改革委員會(huì)等11個(gè)部門聯(lián)合印發(fā)《柴油貨車污染治理攻堅(jiān)戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃》，要求從柴油車、柴油機(jī)、運(yùn)輸和油品等四方面加強(qiáng)清潔管控.

表 3 中國大氣VOCs管控探索階段相關(guān)文件及措施Table 3 The documents and measures to control VOCs at the exploration stage in China

4.3 發(fā)展階段(2020年之后)

2020年6月24日生態(tài)環(huán)境部印發(fā)的《2020年揮發(fā)性有機(jī)物治理攻堅(jiān)方案》提出，通過源頭替代、標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)和運(yùn)銷監(jiān)管等措施全面降低VOCs排放量，我國VOCs管控邁向新的階段. 到目前為止，在為期1年多的時(shí)間內(nèi)我國發(fā)布了多個(gè)行動(dòng)計(jì)劃、指導(dǎo)意見、多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)等指導(dǎo)并促進(jìn)VOCs管控(見表4).

表 4 中國大氣VOCs管控發(fā)展階段相關(guān)文件及措施Table 4 The documents and measures to control VOCs at the developing stage in China

為實(shí)現(xiàn)VOCs治理攻堅(jiān)計(jì)劃，2020年6月生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了17部指導(dǎo)手冊(cè)、2個(gè)行動(dòng)方案，并聯(lián)合國家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局發(fā)布7項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)修改單來支撐VOCs管控(見表4)，在國家生態(tài)環(huán)境科技成果轉(zhuǎn)化綜合服務(wù)平臺(tái)上線了“VOCs污染防治”專欄[48]以推薦VOCs源頭防控、過程管理和末端治理的適用技術(shù)與方案，并繼續(xù)在重點(diǎn)區(qū)域開展“夏病冬治”行動(dòng)，持續(xù)推進(jìn)秋冬季VOCs治理，同時(shí)繼續(xù)落實(shí)2019年印發(fā)的《柴油貨車污染治理攻堅(jiān)戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃》. 這一階段我國多個(gè)省份推出VOCs原輔材料源頭替代、VOCs走航監(jiān)測(cè)、VOCs違法排放監(jiān)督檢查、機(jī)動(dòng)車錯(cuò)峰出行和夜間加油等方案推動(dòng)VOCs攻堅(jiān)行動(dòng). 在系列舉措下，2020年全國和重點(diǎn)區(qū)域O3濃度自2015年來首次實(shí)現(xiàn)下降，O3超標(biāo)天數(shù)同比明顯下降.

生態(tài)環(huán)境部深入貫徹落實(shí)“十四五”規(guī)劃并結(jié)合實(shí)際工作情況，提出將公開深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)信息，其中在空氣質(zhì)量提升行動(dòng)方面，將公布《空氣質(zhì)量全面改善行動(dòng)計(jì)劃(2021-2025年)》[49]；積極推進(jìn)PM2.5與O3污染協(xié)同防控“一市一策”駐點(diǎn)跟蹤研究工作[50-51]；2021年8月發(fā)布了《關(guān)于加快解決當(dāng)前揮發(fā)性有機(jī)物治理突出問題的通知》，該文件的發(fā)布明確了我國將開展秋冬季VOCs管控工作，是VOCs治理思路的顯著轉(zhuǎn)變. 2021年10月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》[52]要求，加大工業(yè)污染協(xié)同治理力度，提出重點(diǎn)行業(yè)VOCs綜合治理對(duì)策；11月印發(fā)的《關(guān)于深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見》[53]指出，著力打好O3污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，要大力推進(jìn)VOCs和NOx協(xié)同減排，以石化等行業(yè)領(lǐng)域?yàn)橹攸c(diǎn)，推進(jìn)VOCs綜合治理，完善VOCs產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系，建立低VOCs含量產(chǎn)品標(biāo)識(shí)制度，完善VOCs監(jiān)測(cè)技術(shù)和排放量計(jì)算方法，在相關(guān)條件成熟后，適時(shí)將VOCs納入環(huán)境保護(hù)稅征收范圍.

4.4 我國VOCs管控存在的不足

我國從2010年提出VOCs管控以來，管控成效較低. 根據(jù)MEIC清單V1.3版本數(shù)據(jù)[54]得到2010-2017年全國水平(不含港澳臺(tái)地區(qū)數(shù)據(jù)，全文同)、北京市、上海市、廣東省的VOCs年度排放量變化情況(見圖8). 2010-2017年，我國電廠源、居民源、交通源和工廠源VOCs年排放量在全國和廣東省均呈波動(dòng)下降的趨勢(shì)，在北京市呈先下降后增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在上海市呈逐年增加趨勢(shì)，其中VOCs排放總量表現(xiàn)為廣東?。旧虾Ｊ校颈本┦? 2017年全國尺度上VOCs排放總量為2.8×107t，與美國1980年人為源VOCs排放量(2.9×107t)水平相當(dāng). 全國水平、北京市、上海市和廣東省的VOCs排放量均呈現(xiàn)出工廠源＞交通源＞居民源＞電廠源的特征. 從全國尺度來看，交通源和居民源VOCs排放量呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，其中交通源的降幅較大，工廠源和電廠源VOCs排放量呈波動(dòng)增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中工廠源的增幅較大；北京市、上海市和廣東省VOCs排放總量變化及各源排放的變化趨勢(shì)均不一致.

圖 8 中國2010?2017年NMVOC年排放量變化Fig.8 The emission variation of NMVOC in China from 2010 to 2017

我國VOCs管控時(shí)間較短，在管控框架、基礎(chǔ)支撐、制度保障等方面都有很大的上升空間[55-57]. 例如，我國VOCs的管控對(duì)象不統(tǒng)一，目前發(fā)布的文件和標(biāo)準(zhǔn)中VOCs定義各不相同，VOCs控制物種中沒有優(yōu)先控制HAPs，尚未確定需重點(diǎn)管控的行業(yè)[58-59]；我國VOCs排放清單和組分觀測(cè)網(wǎng)建立仍不完備，如僅在重點(diǎn)區(qū)域建立了排放清單且存在清單數(shù)據(jù)不確定性大、數(shù)據(jù)間缺乏相互核對(duì)的現(xiàn)象[60]，其他地區(qū)尚未建立排放清單，仍存在VOCs監(jiān)測(cè)技術(shù)不規(guī)范的情況，且組分觀測(cè)網(wǎng)覆蓋度小、精確度低；我國的管理制度保障尚顯不足，如2018年取消征收VOCs排污費(fèi)及環(huán)境保護(hù)稅[40]，VOCs污染控制技術(shù)支撐不夠[61-63]，我國的公眾參與度較低.

5 美國人為源VOCs管控對(duì)我國的啟示

總結(jié)美國人為源VOCs管控歷程和經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，美國通過逐步完善VOCs管控思路和推進(jìn)VOCs管控措施，逐漸認(rèn)清了VOCs與O3、PM2.5污染間的聯(lián)系，最終形成了相互支撐、環(huán)環(huán)相扣的VOCs管控體系.我國人為源VOCs涉及排放源多、排放體量大，各地區(qū)污染源結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，地區(qū)間污染相互影響，故我國在開展人為源VOCs管控工作時(shí)，需在總結(jié)美國人為源VOCs管控經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國環(huán)境空氣現(xiàn)狀及“十四五”期間的環(huán)境空氣改善目標(biāo)，針對(duì)我國大氣VOCs管控的進(jìn)展和存在的不足，得出我國“十四五”期間人為源VOCs的管控啟示.

5.1 優(yōu)化管控體系

我國目前VOCs管控體系尚未完善，構(gòu)建完善科學(xué)的管控體系有利于提高管控效率. VOCs的管控應(yīng)包括四步，即確定管控對(duì)象、確定管控標(biāo)準(zhǔn)、確定最佳減排方案和落實(shí)最佳方案(見圖9). 管控對(duì)象應(yīng)從管控VOCs的目的(其對(duì)O3、PM2.5、臭氧層等環(huán)境的影響，以及對(duì)人體健康的影響決策[58])、重點(diǎn)管控的VOCs物種及污染源等方面確定. 管控標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定應(yīng)分階段、分區(qū)域細(xì)化. 管控方案的制定應(yīng)考慮執(zhí)行時(shí)的成本效益、技術(shù)支撐能力及落實(shí)的可行性. 減排方案的落實(shí)需要?jiǎng)?chuàng)新性技術(shù)支撐、激勵(lì)性制度保障、主動(dòng)的公眾參與. “十四五”期間人為源VOCs的管控的首要目的應(yīng)為遏制我國大氣復(fù)合污染的惡化趨勢(shì)，應(yīng)著重管控高活性VOCs物種，豁免低活性VOCs物種，管控排放量大且逐步增加的工業(yè)源(特別是高活性VOCs物種豐富的有機(jī)溶劑源)和管控效率高的交通源，管控方案落實(shí)時(shí)應(yīng)鼓勵(lì)優(yōu)秀的省份率先開展試點(diǎn)工作.

圖 9 中國人為源VOCs的管控體系建議方案Fig.9 Proposed on the system of anthropogenic VOCs management and control in the China

5.2 提升基礎(chǔ)能力

多方位的基礎(chǔ)支撐是美國成功實(shí)現(xiàn)人為源VOCs管控的基礎(chǔ)，而我國相應(yīng)的基礎(chǔ)支撐相對(duì)薄弱. 因此，建議加快地方排放清單建設(shè)，形成高精度、高質(zhì)量的排放清單數(shù)據(jù)體系；提升VOCs在線觀測(cè)能力，定期更新并規(guī)范化我國VOCs監(jiān)測(cè)技術(shù)和監(jiān)測(cè)流程；拓寬VOCs組分觀測(cè)網(wǎng)的覆蓋度和精度[64-65]；形成可與美國媲美的標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)復(fù)核流程[66]，如“地方上報(bào)-系統(tǒng)審核-人工審核-公布數(shù)據(jù)-公開數(shù)據(jù)的質(zhì)量質(zhì)控文件”；搭建VOCs組分?jǐn)?shù)據(jù)、排放清單共享平臺(tái)；升級(jí)數(shù)值模擬系統(tǒng)中的成本效益分析、可執(zhí)行性分析及技術(shù)可行性分析等板塊以提升科學(xué)決策系統(tǒng).

5.3 完善制度保障

采取財(cái)政鼓勵(lì)制度，對(duì)提出創(chuàng)新性想法和方案的人員給予獎(jiǎng)勵(lì)資金，以財(cái)政促進(jìn)創(chuàng)新性發(fā)展；參考美國做法完善我國“許可證”“排放稅”“排污收費(fèi)”和“排污交易”制度[67]，調(diào)動(dòng)市場(chǎng)積極性和自主性；同時(shí)總結(jié)并借鑒我國大氣污染防治中酸雨[68-69]和《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》的成功經(jīng)驗(yàn)，完善的、科學(xué)的管理制度也能促進(jìn)我國VOCs管控策略的落實(shí)速度與程度.

5.4 促進(jìn)創(chuàng)新發(fā)展

美國人為源VOCs管控歷程證明，只有科技創(chuàng)新才能根本解決環(huán)境污染問題，如只有超低排放及零排放技術(shù)方案的支撐，才能從根本上減少VOCs排放，但我國目前相關(guān)創(chuàng)新性發(fā)展不足，VOCs技術(shù)方案支撐不夠. 因此，建議組建具有綜合創(chuàng)新能力的研究團(tuán)隊(duì)以集中攻克我國清潔生產(chǎn)過程中的“卡脖子”技術(shù)，負(fù)責(zé)環(huán)境管理創(chuàng)新性方案制定、評(píng)估工作，更新我國的環(huán)境效益評(píng)價(jià)模型系統(tǒng). 這一系列舉措的落實(shí)也可為日后“碳達(dá)峰、碳中和”打下基礎(chǔ)[53].

5.5 調(diào)動(dòng)公眾參與

美國非政府組織的監(jiān)督和意見反饋，給美國提供了環(huán)境管控思路、方向和策略，但我國的公眾參與較少. 組織有公眾影響力的人物做好正確的示范、引導(dǎo)工作，調(diào)動(dòng)更多人加入環(huán)境保護(hù)中，能極大地促進(jìn)監(jiān)管工作的開展；定期并系統(tǒng)地開展環(huán)保知識(shí)講座，促進(jìn)公眾學(xué)習(xí)和掌握基礎(chǔ)環(huán)境知識(shí)；公開VOCs監(jiān)管信息及各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)制訂細(xì)節(jié)；公開各地各污染物處理處置機(jī)構(gòu)的聯(lián)系方式；認(rèn)真解答環(huán)境保護(hù)咨詢問題并宣傳投訴渠道，該渠道的開設(shè)不僅利于環(huán)境監(jiān)管，也利于公眾意見反饋，甚至能激發(fā)創(chuàng)新性方案的產(chǎn)生.