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揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是指在常壓下,任何沸點(diǎn)低于250℃的有機(jī)化合物,或在室溫(25℃)下飽和蒸氣壓超過133.32Pa,以氣態(tài)分子的形態(tài)排放到空氣中的所有有機(jī)化合物的總稱。VOCs不僅本身具有較強(qiáng)毒性,還是影響我國區(qū)域大氣復(fù)合污染的重要前體物和參與物。因此,控制VOCs對(duì)改善我國大氣環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。
?VOCs污染的危害性和控制的必要性
VOCs共包括烷烴、芳香烴類、烯烴類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類和其它化合物8類。大約1/3的VOCs是有毒的,芳香烴類、酮類、酯類等可以引起皮膚、眼睛、呼吸系統(tǒng)、血液、肝腎臟、神經(jīng)系統(tǒng)等中毒,如甲醛、苯等。VOCs不僅對(duì)人體有明顯的毒性效應(yīng),還具有多重環(huán)境效應(yīng)。VOCs可以和氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),形成光化學(xué)煙霧;也能與大氣中的·OH、NO3-、O3等氧化劑發(fā)生多途徑反應(yīng),生成二次有機(jī)氣溶膠,對(duì)環(huán)境空氣的O3和PM2.5均有重要影響(圖1)。
圖1 VOCs多重環(huán)境效應(yīng)(左)及近地面臭氧生成機(jī)制(右)(來源: US EPA)
在上,美國、歐盟等很早就認(rèn)識(shí)到了VOCs 對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的重要影響,制定和實(shí)施了一系列 VOCs 污染控制政策。當(dāng)前,我國大氣污染問題復(fù)雜,呈現(xiàn)高污染負(fù)荷、多污染物疊加等特征,已從傳統(tǒng)的煤煙型污染逐漸過渡為以PM2.5和O3為特征的復(fù)合污染。2016年全國環(huán)境空氣質(zhì)量六項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)中O3是*一個(gè)不降反升的污染物。因此,必須加快推進(jìn)O3和PM2.5的協(xié)同控制。VOCs作為PM2.5和O3共同的關(guān)鍵前體物,控制VOCs排放將有利于降低PM2.5和O3的濃度,減少灰霾和光化學(xué)煙霧污染事件。
1:行業(yè)分布
我國VOCs排放來源非常復(fù)雜,工業(yè)門類齊全,產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大,且VOCs污染物種類繁多。根據(jù)《大氣揮發(fā)性有機(jī)物源排放清單編制技術(shù)指南(試行)》(公告2014年第55號(hào)),排放源主要包括交通源、工業(yè)源、生活源和農(nóng)業(yè)源四大類。其中交通源包括道路機(jī)動(dòng)車、非道路移動(dòng)源和油品儲(chǔ)運(yùn)銷等;工業(yè)源包括化石燃料燃燒和工藝過程;生活源包括生活燃料燃燒、環(huán)境管理、居民生活消費(fèi)、建筑裝飾和餐飲油煙;農(nóng)業(yè)源則包括生物質(zhì)露天燃燒源、生物質(zhì)燃料燃燒源和農(nóng)藥使用等。
基于上述技術(shù)指南和相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料計(jì)算,2015年我國VOCs排放總量為2503萬噸。其中工業(yè)源VOCs排放zui多,占總量的43%,其次是交通源排放的VOCs,占總量的28%,生活源和農(nóng)業(yè)源排放的VOCs量比較接近,分別占總量的15%和14%(圖2)。按行業(yè)劃分,工業(yè)源中排放較多的是化工、工業(yè)涂裝、石化和印刷行業(yè);交通源中,道路機(jī)動(dòng)車油品儲(chǔ)運(yùn)銷排放的VOCs較多;農(nóng)業(yè)源中農(nóng)藥排放的VOCszui多;生活源中家居用品、餐飲油煙和化妝品排放的VOCs較多。
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圖2 2015年我國不同VOCs排放源構(gòu)成
? 2:區(qū)域分布
從我國大氣污染防治重點(diǎn)區(qū)域及省份角度看,2015年我國城市(群)VOCs排放量可依據(jù)其在全國總量的占比,分為>10%、5%~10%、3%~4%、1%~2%和<1%五個(gè)檔位(圖3)。其中介于3%~4%的城市數(shù)量zui多,共13個(gè);長三角地區(qū)VOCs排放量zui大,占全國VOCs排放總量的19%;介于5%~10%之間的,從大到小依次為山東(9%)、京津冀地區(qū)(8%)、河南(7%)和珠三角地區(qū)(6%);介于3%~4%之間的,從大到小依次為四川、遼寧、湖北、湖南、黑龍江、福建、內(nèi)蒙古、山西、吉林、云南、陜西、廣西、江西和新疆;介于1%~2%的,從大到小的城市分別為甘肅、重慶、貴州、海南和寧夏;<1%的分別為青海和西藏。
圖3 2015年我國重點(diǎn)區(qū)域及不同省份VOCs排放量占比
理清VOCs對(duì)O3生成的貢獻(xiàn)大小是分區(qū)、分類、有序開展O3污染防治工作的關(guān)鍵。臭氧生成潛勢(Ozone Formation Potential,OFP)代表VOCs物種在*反應(yīng)條件下對(duì)O3生成zui大貢獻(xiàn),是綜合衡量VOCs物種的反應(yīng)活性對(duì)臭氧生成潛勢的指標(biāo)參數(shù);OFP廣泛應(yīng)用于評(píng)估VOCs在某一地區(qū)O3生成中的作用;OFP大小決定于VOCs物種排放量及該物種的zui大增量反應(yīng)活性。通過估算不同區(qū)域、行業(yè)排放VOCs的OFP,確定生成O3的關(guān)鍵源和關(guān)鍵物種,可以有針對(duì)性地開展重點(diǎn)地區(qū)、重點(diǎn)行業(yè)VOCs污染控制。
1:重點(diǎn)控制區(qū)域
根據(jù)重點(diǎn)區(qū)域?qū)θ珖鳲FP的貢獻(xiàn)來看(圖4),我國VOCs源排放的重點(diǎn)控制地區(qū)應(yīng)包括長三角(15%)、京津冀(10%)、珠三角(7%)和成渝地區(qū)(6%),特別要重視山東(10%)和河南(6%),這兩個(gè)省份對(duì)全國OFP的貢獻(xiàn)與重點(diǎn)地區(qū)的貢獻(xiàn)不相上下。
圖4 2015年重點(diǎn)區(qū)域和不同省份對(duì)全國OFP的貢獻(xiàn)
2:重點(diǎn)控制物種和行業(yè)
依據(jù)VOCs臭氧生成潛勢研究結(jié)果,提出重點(diǎn)控制的VOCs排放物種和行業(yè)。
? 3:重點(diǎn)控制區(qū)域
本文數(shù)據(jù)來源于環(huán)保眾論