國內(nèi)外涂料制造工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)比較

摘要：VOCs(揮發(fā)性有機(jī)物)已成為我國大氣污染防治的重點(diǎn)污染物,涂料的生產(chǎn)和使用是VOCs排放的重要固定源.美國、歐盟于20世紀(jì)90年代制定了涂料工業(yè)的VOCs排放標(biāo)準(zhǔn),而我國自2010年起才開始管控VOCs的排放.通過對(duì)美國、歐盟和我國現(xiàn)行的涂料工業(yè)VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行對(duì)比研究,發(fā)現(xiàn)我國涂料工業(yè)VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)體系完整且嚴(yán)厲,由源頭替代、工藝過程控制、排放限值、監(jiān)控與管理等構(gòu)成,但存在表征方法不明確、分析方法不、總量控制指標(biāo)缺乏等問題,因此基于優(yōu)化VOCs全過程防控標(biāo)準(zhǔn)體系,提出以下4點(diǎn)建議:(1)強(qiáng)化源頭VOCs排放控制,制定高固分涂料、水性涂料(油墨)各類涂料產(chǎn)品的VOCs含量限值,并配以相關(guān)分析方法;(2)加強(qiáng)VOCs工藝過程控制,在強(qiáng)調(diào)密閉要求基礎(chǔ)上,制定吸風(fēng)罩捕集效率的統(tǒng)一判斷標(biāo)準(zhǔn).(3)選用TOC(有機(jī)碳)代替非甲烷總烴(NMHC)作為VOCs的表征指標(biāo),借鑒歐盟的逸散率制定排放績效值,構(gòu)建總量控制指標(biāo).(4)實(shí)施溶劑管理計(jì)劃,污染物釋放和轉(zhuǎn)移登記記錄(PRTR),實(shí)施VOCs減排的長效機(jī)制。

我國大部分地區(qū)正面臨著PM2.5和臭氧(O3)為特征的區(qū)域大氣復(fù)合污染，作為PM2.5和臭氧形成的重要前體污染物，VOCs(揮發(fā)性有機(jī)物)已經(jīng)成為我國當(dāng)前大氣污染防治的重點(diǎn)污染物.其實(shí)VOCs除了對(duì)臭氧和PM2.5有貢獻(xiàn)外，還可能致癌、致畸、致突變作用或者惡臭擾民，威脅人類健康和區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全。

自2010年國務(wù)院通過《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)量的指導(dǎo)意見》將VOCs列為防控重點(diǎn)污染物以來，國家和地方不斷出臺(tái)關(guān)于VOCs排放的控制政策，控制VOCs排放.但是國家和地方的VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)體系尚不統(tǒng)一，甚至VOCs的主要目標(biāo)污染物種類和表征方式也沒有統(tǒng)一，推行VOCs排放的精細(xì)化管理受到了抑制.

由于涂料生產(chǎn)過程中，不可避免地使用揮發(fā)性有機(jī)溶劑、助劑，所以涂料生產(chǎn)和使用成為VOCs的重要排放源.盡管近年來嚴(yán)格的國家環(huán)保政策不斷出臺(tái)，但涂料工業(yè)仍以年均7%左右的速度發(fā)展.根據(jù)中國涂料工業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2016年規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)的涂料年產(chǎn)量達(dá)1899.78×104t，逼近2000×104t大關(guān).隨著法律法規(guī)的日趨嚴(yán)格，監(jiān)管體系的日趨完善，涂料工業(yè)必須從源頭-過程-末端全過程對(duì)VOCs加以管控.該研究通過梳理比較國內(nèi)外涂料工業(yè)VOCs標(biāo)準(zhǔn)體系，結(jié)合我國目前政策法規(guī)的要求，提出了涂料工業(yè)VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化的建議，為推動(dòng)國家制定相關(guān)政策或標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù).

1國內(nèi)外涂料工業(yè)VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)控制要求比較

美國、歐盟是開展VOCs污染控制較早的國家，分別對(duì)VOCs制定了大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，并形成了各自的體系，都針對(duì)涂料工業(yè)有具體的規(guī)定.美國針對(duì)VOCs制定有新固定源排放標(biāo)準(zhǔn)(NSPS,newsourceperformancestandards)，針對(duì)有毒有害空氣污染物(HAPs,hazardousairpollutants)制定有針對(duì)國家排放標(biāo)準(zhǔn)(NESHAP)，涂料生產(chǎn)通過NESHAP標(biāo)準(zhǔn)控制，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為subpartHHHHHof40CFRpart63(68FR69164)，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)新的和現(xiàn)有的涂料的生產(chǎn)操作規(guī)定了排放限值和操作要求.2010年，歐盟頒布了IED(工業(yè)排放指令，DIRECTIVE2010/75/EU)，將1999年頒布的《關(guān)于生產(chǎn)活動(dòng)和裝置中VOCs溶劑控制指令》(1999/13/EC)收錄在附錄中并加以更新，規(guī)定了20種有機(jī)溶劑在特定使用裝置和活動(dòng)中的VOCs排放限值，包括有組織排放、無組織排放和總量排放.

我國自2015年以來，天津、上海、北京、河北、陜西、福建等地出臺(tái)涂料制造業(yè)相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn).國家也啟動(dòng)國家行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)《涂料、油墨及膠黏劑工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，已經(jīng)完成征求意見，等待發(fā)布.新的標(biāo)準(zhǔn)體系中包括工藝過程控制、排放限值、總量控制等，控制方式具有明顯的中國特色.

1.1控制指標(biāo)體系

1.1.1VOCs表征指標(biāo)

針對(duì)VOCs有組織排放，美國融合了技術(shù)要求與排放控制標(biāo)準(zhǔn)，充分考慮了可行技術(shù)(MACT)的原則，用Method18[15]和Method2/B，利用氣相色譜法，F(xiàn)ID(氫離子火焰檢測器)、ECD(電子俘獲檢測器)、ELCD(電導(dǎo)檢測器)、氦離子化等檢測器檢測總的氣態(tài)有機(jī)物(如TOC)，采用“以碳加和”的方式，以體積分?jǐn)?shù)ppm表示TOC(總有機(jī)碳)，要求總HAPs削減98%或者通過收集后經(jīng)過密閉系統(tǒng)進(jìn)入處理裝置(火炬除外)排放口有機(jī)HAP(或TOC)≤20×10-6.

歐盟規(guī)定了不同生產(chǎn)規(guī)模下涂料、油墨及粘合劑的VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)，并出臺(tái)一系列VOCs監(jiān)測的技術(shù)指導(dǎo)文件.針對(duì)VOCs采用BSAEN12619/13526使用氫離子火焰檢測器監(jiān)測TOC.

目前關(guān)于我國固定源VOCs的測定方法尚未確定，目標(biāo)污染物不同，VOCs測定方法不同.當(dāng)使用GC-MS對(duì)VOCs組分進(jìn)行測定，盡管可以定量測定的物種較多，但測試成本相應(yīng)增加，技術(shù)含量高，推行難度大.目前非甲烷總烴(NMHC)是我國工業(yè)企業(yè)表征VOCs的常用指標(biāo)，與美國Method25方法相似，我國2017年頒布新的NMHC分析方法HJ38—2017《固定污染源廢氣總烴、甲烷和非甲烷總烴的測定氣相色譜法》代替了原來的HJ/T38—1999《固定污染源排氣中非甲烷總烴的測定氣相色譜法》.值得注意的是，根據(jù)目前的測試方法，NMHC已經(jīng)不再局限于碳?xì)浠衔?，而是在FID上能響應(yīng)的除甲烷外有機(jī)化合物的總稱.但是NMHC指標(biāo)的合理性值得商榷.因?yàn)镹MHC值通常是總烴和甲烷之差所得，不同方法分離甲烷和非甲烷總烴的效率也不同，NMHC往往偏低，考慮到涂料工業(yè)中甲烷排放量，因此選用TOC或者總碳?xì)?THC)代替NMHC作為VOCs的表征指標(biāo)更為合理.

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圖1給出了國內(nèi)外涂料生產(chǎn)行業(yè)VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)的有組織排放限值，其中北京有機(jī)化學(xué)品制造工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)為嚴(yán)格，有組織ρ(NMHC)(20mg/m3)比歐盟標(biāo)準(zhǔn)(150mg/m3)嚴(yán)格6.5倍，但是根據(jù)企業(yè)實(shí)測結(jié)果溶劑型涂料生產(chǎn)企業(yè)有組織NMHC濃度穩(wěn)定達(dá)到20mg/m3是十分困難的.另外，天津和河北的地方標(biāo)準(zhǔn)未在有組織排放限值中設(shè)置甲苯和二甲苯的濃度限值.從圖1中可以看出，各省市的標(biāo)準(zhǔn)限值差異較大，寬嚴(yán)的差異可能是由于各省市環(huán)境背景值的差異以及減排目標(biāo)的不同，但不同的排放標(biāo)準(zhǔn)可能導(dǎo)致涂料制造企業(yè)的區(qū)域轉(zhuǎn)移.

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1.1.2無組織排放控制指標(biāo)

針對(duì)涂料工業(yè)中VOCs的無組織排放，歐盟基于物料平衡條件使用了3%~25%的溶劑逸散率來控制

VOCs無組織逸散，既控制了無組織排放總量，也通過逸散率可判斷工藝過程中對(duì)VOCs的收集效果.目

前歐盟的溶劑使用行業(yè)正通過基于逸散率的溶劑管理計(jì)劃對(duì)VOCs無組織排放進(jìn)行控制.具體算法：

F=I1－O1－O5－O6－O7－O8

F=O2＋O3＋O4＋O9

E=F/(I1+I2)

式中：F為逸散性排放量(kg)；E為逸散率(%)；I1為VOCs購買量(kg)；O1,2為凈化設(shè)備處理后排放量(kg)；O3為殘留在產(chǎn)品中的VOCs量(kg)；O4為逸散至大氣中的VOCs量(kg)；O5為凈化設(shè)備破壞的VOCs量(kg)；O6為廢棄物種VOCs量(kg)；O7為成品中固有的VOCs量(kg)；O8為回收準(zhǔn)備再利用的儲(chǔ)存VOCs量(kg)；O9為VOCs其他排放量(kg).

圖3給出了我國各省市企業(yè)廠界、廠區(qū)VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)限值的對(duì)比，我國側(cè)重對(duì)廠界濃度[進(jìn)行VOCs無組織管控，上海首先增加了廠區(qū)監(jiān)控濃度限值，河北等省市也開始增加廠區(qū)濃度管控?zé)o組織排放.利用廠界濃度控制指標(biāo)來要求企業(yè)邊界的空氣質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，雖能較為直觀的反映VOCs無組織逸散的情況，但該指標(biāo)受氣象條件、監(jiān)測位點(diǎn)、工況條件、周邊污染源等干擾因素影響，不能針對(duì)性的反映無組織控制效果，進(jìn)行逸散點(diǎn)位排查.對(duì)于廠區(qū)特征污染物濃度限值僅有北京和河北的地方標(biāo)準(zhǔn)有規(guī)定，上海則僅僅對(duì)廠區(qū)的NMHC濃度進(jìn)行限值控制，因此建議在今后標(biāo)準(zhǔn)制定中考慮增加對(duì)廠區(qū)特征污染物的濃度控制，以管控VOCs無組織逸散.

1.1.3總量控制指標(biāo)

在《中華人民共和國大氣污染防治法》中提出了總量控制要求，并要求增一倍減.但核算的基準(zhǔn)尚沒有統(tǒng)一，而針對(duì)北京和上海等較早在環(huán)評(píng)中提出VOCs排放總量備案要求的區(qū)域來說，由于環(huán)評(píng)核算的方法與當(dāng)前方法不一致，導(dǎo)致環(huán)評(píng)核算的總量很小，結(jié)果導(dǎo)致總量控制增一倍減的政策實(shí)施較為困難.我國在國家排放標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿中嘗試增加對(duì)涂料工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)中VOCs的總量進(jìn)行控制，擬設(shè)定排放績效值，即單位產(chǎn)品VOCs排放量來對(duì)排放總量進(jìn)行管控；但涂料品種眾多，排放績效相差太大，難以統(tǒng)一，因此待發(fā)布稿中取消了排放績效值.針對(duì)總量控制，歐盟采用了逸散率(即VOCs排放量與溶劑使用量的比值，單位為%)進(jìn)行控制，基于溶劑使用量來確定排放總量，可以不受產(chǎn)品所限制，因此建議可以考慮借鑒逸散率規(guī)定總量控制指標(biāo).對(duì)于區(qū)域減排來說，排污權(quán)交易制度的實(shí)施可以通過試點(diǎn)工作研究并加以推廣.