我國大氣揮發性有機物（VOCs）污染狀況與控制對策
大部分VOCs不僅本身具有較強毒性，而且還是影響我國區域大氣復合污染的重要前體物和參與物。無論是民眾關心熱議的細顆粒物（PM2.5）還是臭氧（O3），都和VOCs有千絲萬縷的聯系。為此，特邀我院張新民研究員就VOCs污染的現狀、來源以及控制對策進行系統介紹。
近日，環境保護部第七輪次“2+26”城市大氣污染防治強化督查發現，揮發性有機化合物（VOCs）問題最突出，占本輪次檢查發現問題總數的38.6%。大部分VOCs不僅本身具有較強毒性，而且還是影響我國區域大氣復合污染的重要前體物和參與物。無論是民眾關心熱議的細顆粒物（PM2.5）還是臭氧（O3），都和VOCs有千絲萬縷的聯系。為此，特邀我院張新民研究員就VOCs污染的現狀、來源以及控制對策進行系統介紹。
VOCs
揮發性有機化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是指在常壓下，任何沸點低于250℃的有機化合物，或在室溫（25℃）下飽和蒸氣壓超過133.32Pa，以氣態分子的形態排放到空氣中的所有有機化合物的總稱。VOCs不僅本身具有較強毒性，還是影響我國區域大氣復合污染的重要前體物和參與物。因此，控制VOCs對改善我國大氣環境質量具有重要意義。
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、血液、肝腎臟、神經系統等中毒，如甲醛、苯等。VOCs不僅對人體有明顯的毒性效應，還具有多重環境效應。VOCs可以和氮氧化物發生光化學反應，形成光化學煙霧；也能與大氣中的·OH、NO3-、O3等氧化劑發生多途徑反應，生成二次有機氣溶膠，對環境空氣的O3和PM2.5均有重要影響（圖1）。
圖1 VOCs多重環境效應(左)及近地面臭氧生成機制(右)（來源： US EPA）
在國際上，美國、歐盟等很早就認識到了VOCs 對環境空氣質量的重要影響，制定和實施了一系列 VOCs 污染控制政策。當前，我國大氣污染問題復雜，呈現高污染負荷、多污染物疊加等特征，已從傳統的煤煙型污染逐漸過渡為以PM2.5和O3為特征的復合污染。2016年全國環境空氣質量六項監測指標中O3是唯一一個不降反升的污染物。因此，必須加快推進O3和PM2.5的協同控制。VOCs作為PM2.5和O3共同的關鍵前體物，控制VOCs排放將有利于降低PM2.5和O3的濃度，減少灰霾和光化學煙霧污染事件。
我國VOCs排放特征
1 行業分布
我國VOCs排放來源非常復雜，工業門類齊全，產業規模龐大，且VOCs污染物種類繁多。根據《大氣揮發性有機物源排放清單編制技術指南（試行）》（公告2014年第55號），排放源主要包括交通源、工業源、生活源和農業源四大類。其中交通源包括道路機動車、非道路移動源和油品儲運銷等；工業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、環境管理、居民生活消費、建筑裝飾和餐飲油煙；農業源則包括生物質露天燃燒源、生物質燃料燃燒源和農藥使用等。
基于上述技術指南和相關統計資料計算，2015年我國VOCs排放總量為2503萬噸。其中工業源VOCs排放最多，占總量的43%，其次是交通源排放的VOCs，占總量的28%，生活源和農業源排放的VOCs量比較接近，分別占總量的15%和14%（圖2）。按行業劃分，工業源中排放較多的是化工、工業涂裝、石化和印刷行業；交通源中，道路機動車油品儲運銷排放的VOCs較多；農業源中農藥排放的VOCs最多；生活源中家居用品、餐飲油煙和化妝品排放的VOCs較多。
圖2 2015年我國不同VOCs排放源構成
2 區域分布
從我國大氣污染防治重點區域及省份角度看，2015年我國城市（群）VOCs排放量可依據其在全國總量的占比，分為＞10%、5%～10%、3%～4%、1%～2%和＜1%五個檔位（圖3）。其中介于3%～4%的城市數量最多，共13個；長三角地區VOCs排放量最大，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（8%）、河南（7%）和珠三角地區（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年我國重點區域及不同省份VOCs排放量占比
我國VOCs治理重點的確定
厘清VOCs對O3生成的貢獻大小是分區、分類、有序開展O3污染防治工作的關鍵。臭氧生成潛勢（Ozone Formation Potential，OFP）代表VOCs物種在最佳反應條件下對O3生成最大貢獻，是綜合衡量VOCs物種的反應活性對臭氧生成潛勢的指標參數；OFP廣泛應用于評估VOCs在某一地區O3生成中的作用；OFP大小決定于VOCs物種排放量及該物種的最大增量反應活性。通過估算不同區域、行業排放VOCs的OFP，確定生成O3的關鍵源和關鍵物種，可以有針對性地開展重點地區、重點行業VOCs污染控制。
1 重點控制區域
根據重點區域對全國OFP的貢獻來看（圖4），我國VOCs源排放的重點控制地區應包括長三角（15%）、京津冀（10%）、珠三角（7%）和成渝地區（6%），特別要重視山東（10%）和河南（6%），這兩個省份對全國OFP的貢獻與重點地區的貢獻不相上下。
圖4 2015年重點區域和不同省份對全國OFP的貢獻
2 重點控制物種和行業
依據VOCs臭氧生成潛勢研究結果，提出重點控制的VOCs排放物種和行業。
3 重點控制區域
我國主要的VOCs控制措施
國家政策
2010年5月，環境保護部等9部門聯合制定了《關于推進大氣污染聯防聯控工作 改善區域空氣質量的指導意見》，正式地從國家層面上提出了加強VOCs染防治工作的要求，并將VOCs和顆粒物等一起列為防控重點污染物。我國VOCs控制工作的政策體系已初步形成，并具有一定的可操作性。2012年10月，《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》出臺，把VOCs污染控制作為建設項目環境影響評價的重要指標，從此VOCs的監測市場被打開，VOCs治理正式進入政府視野。隨后環境保護部陸續發布了《揮發性有機物（VOCs）污染防治技術政策》《大氣揮發性有機物源排放清單編制技術指南（試行）》，為開展我國VOCs排放清單提供技術支撐。2014年石化行業VOCs治理全面啟動，主要控制技術為泄露檢測與修復（Leak Detection and Repair，LDAR）；2015年全面啟動印刷行業VOCs治理，主要控制技術為濃縮轉輪和蓄熱式催化燃燒聯用。其他它重點行業的VOCs治理正在逐步開展。
法律約束
2015年8月頒布的《中華人民共和國大氣污染防治法》修訂版自2016年1月1日起施行。第四章（大氣污染防治措施）新增四個VOCs污染控制條款，包括含揮發性有機物的材料和產品、VOCs有機廢氣治理、建立工業涂裝臺賬以及泄漏管理等，體現了源頭削減、過程控制和終端治理的全過程控制理念。不僅如此，在新修訂的大氣污染防治法中關于罰則的規定大幅度提高。例如在第七章法律責任中多條涉及超標排放、不治理違規排放等規定。超標排放不僅要罰款、停業整頓，嚴重者還要追究法人責任。
標準管控
VOCs標準管控包括排放標準和監測標準兩個方面。概括而言，2010-2015年期間，平均每年發布2-3個VOCs相關標準。涉及物種包括總烴、VOCs、SVOC、揮發性鹵代烴、苯系物、醛、酮、酚8大類；采樣方式包括罐采樣、吸附法和采樣袋等多種方法；分析方法包括氣相色譜法（GC）、氣相色譜-質譜聯用方法（GC-MS）和高效液相色譜（HPLC）等方法。
建議
目前，我國已經具備開展VOCs污染控制的基本條件，但仍有許多技術細節需要研究：
依據O3污染的空間分布格局，劃定O3污染聯防聯控區，開展區域聯防聯控。同時在重點區域探索制定活性VOCs總量減排目標，并完善相關排放系數。
建立互相匹配的高精度VOCs和NOx排放清單，以城市為單位識別O3敏感性，科學協同削減VOCs和NOx。
研究建立VOCs成分譜采樣/分析標準和指南，加強典型行業VOCs排放成分譜研究，甄別VOCs活性物種及相關重點行業。
來源：中國大氣網
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