楊一鳴,周學雙,崔積山,童莉,王艷琪,6
(1.環境保護部環境工程評估中心,北京 100012; 2.中國海洋石油總公司,北京 100010;
3.北京工業大學,北京 100124; 4.海南省生態環境保護廳,海口 570203;5.中華人民共和國環境保護部,北京 100035; 6.中國石油大學(華東),青島 266580)
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揮發性有機物定義對我國管控思路的影響
楊一鳴1,2,3,周學雙4,崔積山1,童莉5,王艷琪1,6
(1.環境保護部環境工程評估中心,北京100012; 2.中國海洋石油總公司,北京100010;
3.北京工業大學,北京100124; 4.海南省生態環境保護廳,海口570203;5.中華人民共和國環境保護部,北京100035; 6.中國石油大學(華東),青島266580)
摘要:揮發性有機物(VOCs)管控已成為現階段我國大氣環境領域的工作重點,但是由于國內相關研究起步較晚,目前仍處于探索階段。作為世界上最早立法并形成了有效和完整的VOCs管控體系的國家,美國經歷了VOCs定義變更及管控思路不斷完善的過程,通過分析可以得出,VOCs定義是管控政策的集中體現,并深刻影響最終減排效果。通過對中美兩國以及國內各地區、各標準中VOCs定義的比較,結合我國實際,提出采用反應性定義的建議,并建議建立相應的反應性管控政策,在此基礎上進行VOCs有毒有害性的管控。
關鍵詞:揮發性有機物;定義;管控思路
近年來,揮發性有機物(VOCs)日益受到社會的關注,如何有效控制VOCs已成為現階段我國大氣環境治理領域中的熱點問題。與其他污染物相比,VOCs較為特殊,反應性是該類污染物最大的特點,該特點不僅體現在VOCs自身的活性上,也體現在該類污染物與其他污染物的相互反應上,其復雜性和管控難度要遠遠大于其他常規污染物,因而需要制定科學的、有針對性的管控政策,而VOCs的定義是管控政策的集中體現。
美國是世界上最早開始立法管控VOCs的國家。自美國根據光化學反應活性定義VOCs后,該定義便為世界各國廣泛接受,并將VOCs作為常規污染物之一進行管控。通過對美國VOCs定義和管控政策的變化歷程進行梳理,以及對比不同地區VOCs定義情況,分析揮發性定義與反應性定義對VOCs管控的影響,并針對我國目前VOCs國家定義缺失、地方和行業定義不一致的現狀,結合美國管控經驗,對我國VOCs的定義及管控提出建議。
1中美VOCs管控現狀及VOCs定義對管控的重要性
1.1中美大氣污染及VOCs管控現狀
1.1.1中國大氣污染及VOCs管控現狀
近年來,隨著我國工業化的快速發展、能源消費和機動車保有量的快速增長,排放的大量NOx與VOCs導致細顆粒物、臭氧等二次污染呈加劇態勢。有關資料顯示,部分城市臭氧超過國家二級標準的天數達到20%,有些地區多次出現臭氧最大小時濃度超過歐洲警報水平(240 μg/m3)的重污染現象。復合型大氣污染導致能見度大幅度下降,京津冀、長三角、珠三角等區域每年出現灰霾污染的天數達100天以上,個別城市甚至超過200天。灰霾的產生與臭氧和PM2.5環境濃度密切相關,VOCs是兩者共同的重要前體物,而我國對VOCs的控制起步較晚,這對我國大氣污染管控提出了新的挑戰。
為應對我國近幾年突然出現的持續性大面積灰霾天氣,國家連續出臺了《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》、《大氣污染防治行動計劃》、《京津冀及周邊地區落實大氣污染防治行動計劃實施細則》、《石化行業揮發性有機物綜合整治方案》等一系列政策文件來控制顆粒物及VOCs等主要污染物,“十二五”規劃進一步指出了“對細顆粒物和臭氧影響較大的NOx和揮發性有機物控制薄弱”的現狀。為積極推進VOCs減排工作,各行業正積極制定VOCs排放標準和治理技術標準,某些重點行業已經頒布實施。此外,國家和地方也在擬定VOCs排污收費標準,北京已開始實施。
1.1.2美國大氣污染及VOCs管控現狀
第二次世界大戰后,美國工業及交通迅猛發展,在缺乏環境法律法規約束的情況下,造成了十分嚴重的大氣污染。為此,美國政府開始對大氣環境質量進行管控,美國空氣質量控制法先后經歷了1955年的《空氣污染控制法》、1963年的《清潔空氣法》(CAA)、1967年的《空氣質量控制法》、1970年的《清潔空氣法》修正案以及后來的1977年修正案、1990年修正案等。這些法律文件系統覆蓋了污染源排放管控和環境質量達標管控。有賴于這些法律文件,各類污染物的環境質量濃度均有大幅下降,環境質量狀況得到了很大改善。
1.2VOCs定義對其管控的重要性
管控政策是否科學有效關乎管控成本和最終效果。最初,美國EPA的VOCs控制策略集中于總的VOCs排放削減。之后,EPA開始了一些嘗試并考慮不同VOCs反應性的差異,最終形成了對于微反應性VOCs進行豁免的政策。伴隨管控政策的調整,VOCs的定義也經歷了從揮發性到最終的反應性定義階段。VOCs反應性定義確定后,在某些光化學反應強烈、臭氧持續超標的地方,美國EPA開始進行高反應性物質優先控制策略的嘗試并取得了良好的效果。
我國對于VOCs的管控剛剛起步,尚未形成明確的管控政策,這些不確定性集中體現在VOCs的定義上。定義不同,涵蓋的物質不同,管控的方向也不同,這給VOCs污染源統計、監測、管控等都帶來了困難,嚴重制約了我國VOCs的環境管控。定義的不統一也給研究工作帶來了困惑,近期VOCs相關研究文獻[1- 4]中也都沒有給出明確的定義,僅從其危害特性如光化學反應活性和有毒有害特性進行描述。歷史上,美國曾就揮發性定義和反應性定義對于VOCs管控的影響進行了深入分析。對該歷程進行研究有助于我國確定科學的VOCs定義,建立和完善先進的管控政策,以實現我國大氣污染管控的后發優勢。
2VOCs污染特征及VOCs定義下的管控研究
2.1VOCs污染特征研究
VOCs最明顯最廣泛的污染特征是其對于環境空氣質量的影響,美國開始管控VOCs是由于光化學煙霧,中國開始管控VOCs是由于灰霾現象的嚴重性。但除環境空氣質量的影響外,個別的VOCs物質還有可能會引起其他各種環境問題。在美國早期VOCs管控文件中,明確指出幾乎所有的VOCs都參與大氣光化學反應,部分VOCs本身具有毒性或會消耗破壞平流層臭氧等。隨著氣候變化引發世界關注以及研究的深入很明顯能看出一些溫室氣體物質也屬于VOCs。在PM2.5引發關注之后,研究表明大于一定分子量的VOCs能參與光化學反應而生成二次有機氣溶膠(SOA),引發細顆粒物濃度升高。
綜上所述,VOCs的危害特性可以歸納為:1)反應性,即光化學反應活性,具體體現為VOCs是臭氧和PM2.5的前體物,或存在生成臭氧和PM2.5的潛勢;2)有毒有害特性,具體體現為增加罹患癌癥的概率和引發生育問題;3)破壞或消耗平流層臭氧特性;4)溫室氣體特性,能直接或間接地引發地球變暖。
2.2VOCs定義對比及管控手段研究
為清晰對比VOCs定義之間的差異,本文將各類定義從等級和類型進行區分。根據等級不同,將VOCs定義分為國家定義和地方或行業定義;根據類型不同,將VOCs定義分為反應性(是否參與光化學反應)和揮發性(沸點和蒸氣壓限值)定義。
2.2.1美國定義及管控手段研究
美國VOCs國家定義為:除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽、碳酸銨之外,任何參加大氣光化學反應的碳化合物。在該定義中,對微反應性物質進行了豁免。截至2014年12月30日,EPA總共豁免了60種(類)微反應性物質。美國VOCs地方定義大多直接引用其國家定義,少數地區如加州在國家定義的基礎上加嚴了豁免物質。美國行業定義是在國家定義的基礎上,強調了可監測、核算等可操作性相關內容,如美國新污染源標準的通用條款定義為:VOCs是指任何參與大氣光化學反應的有機化合物,或者依據法定方法、等效方法、替代方法測得的有機化合物,或者依據條款規定的特定程序確定的有機化合物。
可以看出:1)美國的國家定義指明了VOCs的管控目的和方向,在其指導下,地方和行業定義都采用了反應性定義,國家定義具有很強的指導作用;2)國家和地方定義明確了哪些物質不屬于VOCs,可免于管控,行業定義則易于進行監測和定量,國家和地方及行業定義之間實現互補;3)美國反應性定義的核心在于豁免基準和豁免物質,EPA認為豁免低反應性的物質可以有效加強對于高反應性物質的管控,并且可以鼓勵企業采用豁免物質替代VOCs物質。
在反應性定義的指導下,多年來美國圍繞VOCs的反應性開展了系統深入的研究,產出了豐碩的成果并成功應用于實踐,對于大氣光化學反應的理解大大提升。在VOCs定義的基礎上,美國EPA在臭氧的州實施計劃中頒布了VOCs控制的臨時指南,其中對于在已經采取了規定的VOCs控制措施,但臭氧濃度仍然難以達標的地區,鼓勵使用高反應性VOCs優先控制政策。
2.2.2中國定義及管控手段研究
我國目前缺乏VOCs國家定義;在地方定義中,如香港引用了美國國家定義,而天津[5]則采用了揮發性定義;在行業定義中,某些行業采用了反應性定義[6- 9],某些采用了揮發性定義[7- 11]。總體而言,我國各類VOCs定義并不統一,相互之間也缺乏一致性和互補性。最為關鍵的是,由于缺乏國家定義對于豁免物質的規定,我國未對大量的微反應性物質進行豁免,這就使得微反應性物質也被管控,企業無法用微反應性物質替代高反應性物質,將會增加管控成本,并影響管控效果。
我國目前主要采用削減污染物排放量的方式來改善環境質量,但在涉及大氣光化學反應時,排污量削減和環境質量改善之間沒有必然關系。目前已知的大氣光化學反應有100多萬個,污染物具體的環境濃度不僅與排放量有關,還受氣候氣象、地理條件、排放參數、排放的具體物質等因素影響。而美國的實踐也表明,削減排污量可能是有效的,但在某些地區可能還不足以實現環境質量達標,因而必須靈活應用反應性政策才能取得更好的效果。
2.3VOCs管控有效性研究
從美國臭氧和PM2.5的環境濃度趨勢圖(圖1和圖2)可以清晰看出,美國反應性定義和反應性管控政策取得了良好的效果。

圖1 美國1980—2014年臭氧空氣質量趨勢Fig.1 Diagram of ozone air quality national trend in the United States

圖2 美國2000—2014年PM2.5空氣質量趨勢Fig.2 Diagram of PM2.5 air quality national trend in the United States
由圖1可知,1980—2014年美國總體環境空氣中臭氧濃度穩定下降,2014年全美平均臭氧濃度比1980年下降了33%。由圖2可知,2000—2014年美國總體環境空氣中PM2.5濃度穩定下降,2014年全美平均PM2.5濃度比2000年下降了35%。
3揮發性與反應性定義對比及對VOCs管控的影響
美國現行VOCs定義為反應性定義,由美國EPA制定并于1992年寫入聯邦法典,但美國最初采用的也是揮發性定義。美國VOCs定義經歷了前VOCs階段、揮發性定義階段和反應性定義階段。其VOCs定義的變化過程既是揮發性定義轉變為反應性定義的過程,也是美國VOCs管控政策的變化過程,其實質是美國對于VOCs環境影響和危害特性的認識不斷深入的過程。
3.1美國VOCs管控政策變化歷程
美國VOCs的管控歷程可分為如圖3所示的四個階段。

圖3 美國VOCs管控政策歷程示意圖Fig.3 The VOCs control policy history in the United States
3.1.1單一的VOCs總量減排及提出有機物替代設想階段
美國VOCs控制規定的最初版本可以追溯到1971年EPA發布的證明臭氧達標的州實施計劃(SIPs)指南。該指南主要強調的是有機物的排放總量減排,但也提出了從反應性進行管控的設想,“當替代導致了空氣中反應活性的顯著降低,并且光化學氧化劑(臭氧)濃度呈現降低趨勢時,有機物之間的替代可能是有效的”。正是這一設想,推進了反應性政策(豁免政策)的實施,推進并完善了美國VOCs特性管控政策,最終豐富和拓展了VOCs的管控思路。
3.1.2單一的VOCs反應性控制及豁免物質引發爭議階段
使用有機物替代的設想鼓勵了很多地區進行嘗試,其中最著名的是洛杉磯地區的“66規定”,該規定允許豁免很多微反應性的VOCs物質。但是之后的實地研究結果表明,臭氧濃度與污染物的輸送狀況有關,而“66規定”的某些豁免物質被證明是顯著的臭氧前體物。由于這一原因,該規定飽受質疑。
因此,EPA在1977年頒布了《VOCs推薦政策》,提出了豁免名單。該政策的基礎是在設定條件下,使用“KOH”方法來確定具體化合物的反應速率并與乙烷進行比較。其中,只有12種有機物被認定具有“微反應性”,且只有4種被豁免。但隨著研究的深入,其他一些化合物(主要是鹵代烴)也因具有“微反應性”而被豁免。
但總體而言,該政策仍強調傳統的VOCs控制措施,也就是通過增加處理設施和改進生產工藝,而不是通過對VOCs進行豁免或替代等反應活性控制方式來實現減排。除了光化學反應機理存在爭議之外,主要有以下幾個方面的原因:1)有毒有害特性,一些具有微光化學反應活性的VOCs(如苯)已被確認可致癌、致突變及致畸或與此相關;2)消耗平流層臭氧特性,豁免物質中的鹵代烴(三氯甲烷和氟利昂)可能會破壞臭氧層。
3.1.3VOCs和NOx協同控制及按危害特性管控階段
隨著1990年《清潔空氣法案修正案》(CAA)的實施,EPA突出了大氣污染物的危害特性管控,VOCs也因特性不同分別受控:1)反應性特性控制,臭氧達標策略的關注點從以往的單一VOCs控制轉為VOCs和NOx的協同控制。當制定光化學污染達標策略時,EPA突出了綜合污染物評估的需求。2)有毒有害特性控制,EPA頒布了HAPs(有毒有害空氣污染物)名單,共包含了189種(現調整為187種)空氣污染物。3)平流層臭氧保護,制定了防止有害化學物質進入平流層的方法,頒布了Ⅰ類和Ⅱ類ODS(臭氧層消耗物質)名單,并給出相應的淘汰時間表。4)溫室氣體特性管控,EPA自此開始了對溫室氣體物質的管控。
3.1.4高反應性物質優先控制階段
EPA認為,傳統的削減排放量的管控方式對某些地區是足夠的,但基于反應活性區分不同VOCs的管控方法似乎更有效。而且,高反應活性替代是特定地區降低臭氧濃度的關鍵策略,主要包括以下地區:臭氧持續不達標地區;NOx濃度較高、對VOCs排放變化較敏感的地區;已經實施VOCs最佳可行減排(RACT)措施和需要VOCs額外減排的地區。EPA認為在上述地區可以運用反應活性實施SIPs,以實現臭氧達標。具體措施包括:1)鼓勵各州完善VOCs排放清單,包括具體VOCs物質的排放量估算,而不是VOCs總量估算。2)優先采用反應活性控制措施。考慮到控制VOCs排放的成本,大部分州優先執行控制措施。通過優先控制最具活性的污染源類型,各州就可能以較小的代價實現達標。3)采用特定控制措施控制高反應性VOCs的排放。結合具體物種的排放情況,各州可以針對高反應性VOCs制定相關控制措施。4)鼓勵使用VOCs替代物質和反應活性加權排放限值。對于一些重要的VOCs排放行業,例如油漆、涂料和黏合劑等,生產商可通過優化工藝進而改變物質組分、削減VOCs總排量。
3.2美國VOCs定義變化歷程
3.2.1前VOCs階段
美國EPA成立于1970年12月,之前尚未使用VOCs這一名詞。例如1970年3月由國家空氣污染控制管理部門發布的《固定源排放的碳氫化合物和有機溶劑的控制技術》(AP-68)[8],使用的名稱為“碳氫化合物和有機溶劑”。
3.2.2揮發性定義階段
EPA認識到“碳氫化合物和有機溶劑”會帶來概念上的混淆。“碳氫化合物”指的是所有有機化合物的集合,但是一些有機物不屬于“碳氫化合物”,也不作為溶劑使用,卻是光化學氧化劑的前體物。因此,EPA開始使用“VOCs”這一名詞[9]。
但是由于對大氣光化學反應認識不足,在EPA成立之后很長一段時間內,一直沒有給出明確的VOCs定義。直至20世紀70年代末,EPA出版了《污染物控制技術指南》(CTG)系列,首次提出了VOCs的定義(以下簡稱“CTG定義”):除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽、碳酸銨之外,標準狀態下蒸汽壓大于0.1 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)的碳化合物。
然而,在CTG給出VOCs定義之前,洛杉磯地區在1966年就已給出了類似定義(以下簡稱“66定義”):220℉(約104℃)時蒸汽壓大于0.5 mmHg的有機化合物。如果只看蒸汽壓限值,CTG定義(0.1 mmHg)比66定義(0.5 mmHg)更為嚴格,管控的物質也更多。然而,不同溫度對應不同的蒸汽壓,考慮到溫度的不同,CTG定義反而更不嚴格。
進一步的研究表明,常溫下,氣體中存在碳原子數遠遠大于12甚至直到18的有機物,部分碳原子數大于24的有機物在常溫下有時也可以存在于氣態中;高溫時,低揮發性的有機物也能變成氣體并參與光化學反應。因而化合物是否揮發很大程度上取決于使用時的加熱方式和程度,但管理機構對此并不能預先確定,故難以規范。根據2014年EPA頒布的數據,目前美國發現的VOCs物質共有1 497種(類),其中可確定沸點大于250℃的有308種,小于250℃的有1 011種,未能確定沸點的有178種。也就是說,至少有308種美國管控的VOCs物質是不包含在揮發性定義內的,該數值約占已知VOCs種類的20.57%。
3.2.3模型反應性定義的提出及揮發性定義的廢除階段
因為揮發性定義豁免了許多實際上能揮發到大氣中并參加光化學反應的有機物,EPA認為應該對定義進行修訂,應將蒸汽壓限值從VOCs定義中去除。
1987年11月,EPA發布了《新的臭氧和CO政策提案》。該提案附錄D中包含了一系列與當時的SIPs及CAA不一致的內容,并要求各州改正。EPA在聯邦法令通知中聲明,“很多法規不正確地包含了蒸汽壓限值(如0.1 mmHg),導致了很多具備光化學活性的化合物被豁免而不受管控”,并且該通知提供了一個不包含蒸汽壓限值的VOCs的模型定義,該定義為:任何參與光化學反應的有機化合物,但不包含甲烷、乙烷等11種化合物。
1988年5月,EPA發布了《與VOCs蒸汽壓限值不足和差異相關的問題》。該文檔認為,各州VOCs管理規定應與EPA的反應活性政策保持一致,VOCs定義不能使用0.1 mmHg蒸汽壓作為限值,因為這樣的定義豁免了低揮發性但在特定過程會揮發并參與光化學反應的有機物。各州必須在SIPs中修改相關內容。
1990年修訂版CAA將EPA的SIPs“聲明”編成法典,要求各地區在合理可行控制技術(RACT)中糾正現有不足。隨后,各州按照要求修改了相關內容,從VOCs定義中刪除了0.1 mmHg蒸汽壓限值的規定。
3.2.4反應性定義確認階段
鑒于VOCs定義的復雜性,各地方執行過程混亂,EPA認為應該給出一個正式的VOCs定義并列入聯邦法典[40 CFR 51.100(s)],以結束長期以來關于VOCs定義的爭議,以便今后有據可依。1992年2月,EPA頒布了VOCs定義,隨后被編入法典,該定義為:除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽、碳酸銨之外,任何參加大氣光化學反應的碳化合物。此外,還包括豁免名單及6項豁免條款。截至2014年12月30日,EPA在已有24種(類)豁免名單的基礎上,又陸續增加了36種(類)豁免物質。
3.3兩類定義對VOCs管控的影響
綜上所述,VOCs定義是管控政策的集中體現,在很大程度上決定了管理思路、管控重點、研究方向、企業減排目標等,并深刻影響了最終管控效果,因此VOCs的定義至關重要。對比美國不同階段的兩類定義,可以看出:
3.3.1揮發性定義對于VOCs管控的影響
揮發性定義存在諸多不足,主要體現在揮發性限值難以確定、“適當條件”難以規范、管控物質遺漏并且會阻礙先進的管控策略的推進和實施。相關影響主要包括如下方面:1)揮發性限值難以確定。美國相關研究表明,揮發性很低的化合物也可以以氣態形式存在。從美國20世紀70年代前后出現過不同限值的定義可以看出,揮發性定義面臨的最大的問題是如何確定揮發性限值。2)監管存在困難。有機化合物是否揮發很大程度上取決于使用過程中的加熱方式和程度,但這些條件不能預先確定,難以規范,也給監管帶來很大的困難。3)豁免了某些反應性物質。揮發性定義豁免了許多實際上能揮發到大氣中并參加光化學反應的有機物,這也是EPA廢除揮發性定義的主要原因。
3.3.2反應性定義對于VOCs管控的影響
美國反應性定義既是科學研究的結果,也是VOCs控制策略的體現。反應性定義由兩部分組成,第一部分強調參與光化學反應的有機化合物,第二部分強調對于微反應活性物質的豁免。在該定義的基礎上,EPA實施了基于反應性的VOCs控制措施。反應性定義對VOCs管控的影響主要包括以下幾個方面:1)明確了管控的目的和方向。目前灰霾天氣是我國面臨的主要大氣環境問題之一,其實質是臭氧和PM2.5這兩項常規污染物的環境濃度超標。VOCs作為它們共同的前體物,反應性是關鍵,反應性定義指明了管控的目的和方向。2)具有較強的科學性和實用性。豁免物質是美國反應性定義的重要組成部分。微反應性化合物廣泛存在于各類污染源中,豁免微反應性化合物可大大減少管控成本。以加州為例,固定源中豁免物質占比86.99%,區域源中占比69.54%,移動源中占比69.87%。實施豁免政策,對于管理部門而言,可以集中精力加強對活性較高有機化合物的監管;而對于企業而言,使用豁免物質替代VOCs就可免于管控,具有明顯的經濟效益。EPA每年都會收到大量來自企業的豁免申請,客觀上提高了企業參與的熱情,也促進了有機化合物反應性的研究,最終有效降低了空氣中二次污染物的濃度。3)為反應性控制策略的提出提供了基礎。基于反應性定義,EPA逐漸發展出一系列反應性控制措施,包括完善VOCs排放清單、優先使用反應活性指標控制措施、采取特定控制措施控制高反應活性VOCs的排放、鼓勵使用VOCs替代物質和反應活性加權排放限制。這些措施的實施正有效改善或解決某些特殊地區的臭氧持續不達標問題。
4美國經驗對中國的啟示及明確中國VOCs定義的建議
4.1美國VOCs定義對中國VOCs管控的啟示
從美國VOCs定義的變化歷程可以看出,不同的VOCs定義對應不同的管控階段,VOCs定義的變化體現了對VOCs環境影響科學認識的變化。大量科學研究和實踐證明,VOCs的反應性是光化學污染控制的關鍵,而對于微反應性物質豁免可以使管理部門集中精力管控具有高反應活性的物質,并且可以激勵企業使用豁免物質替代高反應性VOCs物質。美國反應性定義是科學研究的成果,明確了VOCs管控的目的,指明了VOCs管控的方向,并根據不同層次分為國家定義、地方定義和行業定義,不同定義各有側重,互為補充,為反應性政策的制定提供了堅實的基礎。此外,美國反應性定義還體現了按危害特性管控的思路,為按危害特性管控制度的建立和完善提供了基礎,對我國VOCs管控具有很強的借鑒意義。
4.2明確中國VOCs定義及管控對策的建議
4.2.1盡早明確國家定義
與美國VOCs定義歷程類似,中國目前也出現了地方和行業定義先于國家定義出現的情況。總體而言,我國的VOCs定義處于較為混亂和矛盾的局面,體現在反應性定義和揮發性定義同時存在,揮發性定義中揮發性限值不統一,反應性定義中缺乏豁免物質等方面。
借鑒美國的VOCs定義歷程,我國應盡快給出一個明確的VOCs國家定義,以結束長期以來關于定義的爭議。建議環境保護部科技標準司以國家標準發布,以便今后有據可依。作為國家定義,一定要堅持科學性和嚴謹性,應采用反應性定義并明確豁免基準。鑒于國內VOCs反應性研究起步較晚,可考慮暫時借鑒美國國家定義。
4.2.2盡快統一地方和行業定義
國家定義指明了VOCs的管控方向,明確了VOCs的具體物質,起到指導和規范作用,而具體執行還需要地方政府和行業部門的配合。因此應在國家定義的指導下,盡快統一和完善地方和行業定義。地方定義在與國家定義反應性保持一致的前提下,可以對豁免物質加嚴。行業定義在不違背國家定義的前提下,可強調可監測、核算等可操作性內容。
4.2.3建立VOCs反應性管控體系
VOCs的反應性是最復雜也是最需要投入大量精力進行研究的方面。對于臭氧而言,目前已知的大約有上千種VOCs物質能夠反應生成臭氧,但并不是所有的VOCs都具有相同的生成臭氧的能力。一些反應活性較低的VOCs對臭氧的貢獻率十分有限;一些VOCs能更快地生成臭氧,或者生成更多的臭氧;還有一些VOCs不僅自身具有生成臭氧的能力,還可以提高其他VOCs生成臭氧的能力。反應性不僅僅是化合物本身的性質,還與化合物所處的自然環境密切相關。一種有機化合物的絕對活性隨著VOCs與NOx的比值、氣象條件、空氣中其他VOCs的混合以及反應時間的不同而存在差異。
因此,反應性定義指明了VOCs的管控目的和方向,可引導國內相關機構開展一系列VOCs反應性基礎研究,包括監測方法、表征方法、基于具體物質的排放量管理和光化學反應機理研究等,以此為基礎逐步建立和完善我國VOCs反應性管控體系。
4.2.4加強VOCs其他危害特性管控
在制定VOCs控制政策時,除首先應確定哪種危害特性影響最大,需要優先控制外,還需要全面考慮VOCs的其他各種危害特性。美國針對VOCs的不同危害特性,建立了全面覆蓋VOCs其他危害特性的管控體系,包括有毒有害特性、破壞臭氧層和溫室氣體特性,值得我國借鑒。
對于臭氧層消耗物質和溫室氣體物質,作為《蒙特利爾公約》和《京都議定書》的締約國,我國正積極履行國際公約中所要求的義務,因此除了對VOCs破壞臭氧層特性和溫室氣體特性進行管控外,還應加強對VOCs有毒有害特性的管控。
對有毒有害空氣污染物的控制是對常規空氣污染物進行管控的補充,是環境空氣質量管控的下一階段,其管控難度不亞于常規污染物。對此,我國應早作準備。美國的HAPs管控體系設計較為科學,為我國提供了很好的參考。建議我國根據自身污染物排放的特點,在美國HAPs清單的基礎上,有取舍、有補充地制定中國的有毒有害大氣污染物清單,進而完善有毒有害空氣污染物管控體系。
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The Impact of VOCs Definition on Environmental Control Policies
YANG Yi-ming1,2,3, ZHOU Xue-shuang4, CUI Ji-shan1, TONG Li5, WANG Yan-qi1,6
(1.Appraisal Center for Environment and Engineering of Ministry of Environmental Protection, Beijing 100012, China;2.China National Offshore Oil Corporation, Beijing 100010, China; 3.Beijing University of Technology,Beijing 100124, China; 4.Department of Environmental Protection of Hainan Province, Haikou 570203, China;5.Ministry of Environmental Protection, Beijing 100035, China; 6.China University of Petroleum, Qingdao 266580, China)
Abstract:Volatile organic compounds (VOCs) control has become the focus of atmospheric environmental protection in China. However, related researches started relatively late and are still in an early stage. As the first country in the world to establish a complete and effective VOCs control system, the United States has undergone a process of continuous improvement in the forming of the definition of VOCs and its control system. The findings suggest that the definition of VOCs is a key feature of the control policy and strongly affects the emission reduction. By comparing different definitions in different countries and industries, it is proposed that China should take the definition defined by reactivity and establish corresponding VOCs control policies.
Key words:volatile organic compounds (VOCs); definition; control policy
收稿日期:2016-02-23
基金項目:環保部縱向課題——石化行業揮發性有機污染控制環境管理對策研究(2110301)
作者簡介:楊一鳴(1980—),男,江蘇武進人,工程師,碩士,主要從事大氣污染控制研究,E-mail:yangym@coes.org.cn通訊作者:崔積山(1966—),男,黑龍江大慶人,高級工程師,碩士,主要從事環保管理,E-mail:cuijs@acee.org.cn
DOI:10.14068/j.ceia.2016.02.010
中圖分類號:X515
文獻標識碼:A
文章編號:2095-6444(2016)02-0041-07