北京环科院邵霞:大气雾霾与VOC的关系 2014年06月10日
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北京市环境科学研究院 邵霞

  邵霞:各位嘉宾、各位领导:非常高兴今天能有机会在这里跟大家进行VOC相关一些方面的交流。我是北京市环科院大气所的邵霞,其实今天本来应该来这里是我们北京市环保局污防处的领导,今天他们在局里跟我们局领导讨论关于VOC排污收费的一些相关政策的具体内容,所以今天他们来不了这里。

  说到大气雾霾,然后首先要了解一下什么是雾霾。雾霾它的定义在气象学上的定义,它是定义成这样的:霾天气的定义是大量及细微干尘粒均匀浮游在空气中,使水平能见度小于十千米的空气普遍有浑浊现象,使远处光亮物微带黄色、红色,使黑色微带蓝色,它也成为大气金色云。但是在我们环保当中,对霾的定义是这样子的,它说的是空气中的灰尘、硫酸盐、硝酸盐等颗粒物组成气溶胶系统造成的视觉障碍我们叫做霾。经常说雾和霾联在一起,大家一说就是雾霾,但是雾和霾是有区别,最大的区别在于水分的含量,但水分含量达到90%以上,我们叫做雾,水分含量低于80%的时候我们叫做霾,在80和90之间是雾霾的混合物。雾和霾有一些肉眼看得见的东西,雾的颜色是乳白色、青白色,霾的颜色是黄色呈灰色,雾的边界非常清晰,过了雾区可能大家就能看到晴空万里,霾与周边环境边界看不清楚,霾的原因是城市化、工业化一个主要因素。当出现雾霾天气的时候,天空会呈现阴灰色,能见度不够,霾与城市空气污染相关联,当霾严重的时候,对人们的生产生活和身体健康产生一定的影响。我们北京地区霾天气雾霾等级分为三级,轻度霾、中度霾、重度霾。轻度霾指相对湿度小于80%,能见度大于5公里,小于10公里,中度霾空气湿度小于80%,能见度在2公里到5公里之见,重度霾指能见得要小于2公里的情况。这几张照片北京从去年下半年到今年年初典型雾霾天气的照片,大家都感同身受,从去年下半年好今年上半年雾霾天气爆发频率是比较多。

  说到雾霾,雾霾和PM2.5经常联系在一起,其实雾霾天的情况下PM2.5经常超标,PM2.5指大气中空气动力学直接小于或者等于2.5微米颗粒物,也称之为可吸入颗粒物,他的直径不要人体头发丝20分之一,可吸入颗粒物进入到人体系统以后可以进入到人体的血液参与全身的循环,对人体的健康是有非常严重的影响。空气中PM2.5来源主要有两个:一是直接排放一次源,他有自然源,交通扬尘、农田扬尘,风的扰动下造成排放。另外就是人为源,我们通常是固定源和移动源。固定源的来源通过燃烧,工业生产生产过程排放。移动源指机动车行驶过程中造成的排放。另外他是二次形成,通过排放到大气当中二氧化硫、氮氧化物和VOC在空气当中满足一定条件发生一定的化学反映,形成硝酸盐、硫酸原和二次有机其溶剂造成2.5的升高。VOC现在很多研究就表明,VOC是PM2.5非常的重要的前提,VOC来源很多后面会有介绍。作为涂料生产和使用是VOC最主要的贡献源。这张照片刚才环保部朱博士已经给大家演示过,VOC的定义在不同的国家和不同领域对VOC定义是不完全一样,朱博士也提到咱们国家在制定咱们国家VOC定义,关于咱们国家VOC定义涂料协会杨秘书长多次会议提到,因为咱们国家在这块没有明确的定义,不同的定义包含VOC种类也是不一样的,所以这是咱们现在面临很重要的问题,好像环保部也已经有了初步的定义,包括VOC一些物种都有了一个指南,相信很快大家会见到一些内容。

  关于挥发性有机物分类和特点给大家做一个简单介绍。挥发性有机物是挥发性化合物的统称,种类有几千种。它的特点分子量非常小,在一般情况条件下比较容易气化,有机物质生成过程中形成,也可以在有机物质发生化学分解或者生物降解过程中形成,排放到大气环境当中。挥发性有机物含量和种类往往测定方法条件的不同而不同。关于现在咱们国家对挥发性有机物,尤其有一些污染源的排放方法和测定方法还没有特别系统、特别全面的监测方法,现在环保部在组织专家编制这些方法。VOC特点有非常强的活性,是一种性格比较活泼的气体,在大气当中以一次性挥发物气态存在,在紫外线照射下在一定环境条件下发生变化生成固态、液态或者二次并存颗粒物存在。随着天气变化漂移扩容进入水和突然,污染到我们环境。VOC种类非常多,VOC来源同样也分为人为源和天然源,天然源比较简单,咱们植物通常也会排放VOC,植物排放VOC也是活性比较高。火山爆发也会排放VOC。人为源主要包括固定燃烧源,像电场、锅炉燃料燃烧过程中排放VOC。还有排放量比较炼油、石化这一块,还有工业活动溶剂使用装置的活动,像溶剂使用装置跟咱们家具生产有关系,还有移动源,移动源是2.5最主要的来源,北京大概占到30%左右。还有油品储与销,还有生活源,生活源主要是咱们从去年开始炒的比较热餐饮油烟,干洗行业干洗过程中造成的排放,还有汽修,北京汽修划归生活源。还有农业源,使用化肥、农药造成的排放。

  大家生产涂料都知道VOC的毒性,毒性VOC种类占到30%左右,不光是比较轻对皮肤、眼睛、呼吸道造成刺激性或者腐蚀性。重的对我们神经系统,影响我们神经系统、肝脏、肾脏、胃这些器官。最严重就是致癌性,VOC大气环境和其他发生反映,形成光化学烟雾。VOC排放的甲烷可以增加温室效应,还有VOC在大气当中和氮氧化物、二氧化硫、铵盐之类发生反映,形成二次有机其溶剂,对PM2.5贡献非常大。VOC排放到高空和臭氧发生反映,形成臭氧空洞,可以增加紫外线的辐射。VOC排放在近地面排放有可能形成臭氧,近地面臭氧对人体健康不利,在高空中可以加剧臭氧的消耗,VOC的排放不管在近地面还是高空都是非常不好的一件事情。这是VOC在大气当中反映的图,VOC加强大气氧化活性,加强PM2.5形成,在反映过程中还能够形成臭氧,还可以和二氧化硫、氮氧化物发生反映形成二次有机其溶剂。根据我们北京市的研究发展,二次有机其溶剂在PM2.5成分占到20%左右的比例。VOC现在在北京市是我们PM2.5和臭氧这两大空气质量难题当中扮演非常重要的角色,而且VOC很多种类是有毒,直接危害人体的健康。

  下面给大家简单介绍一下北京市空气质量的现状。这张图是咱们近几年从统计2005年到2009年空气当中臭氧小时浓度,大家可以看到空气当中臭氧小时浓度呈上升的趋势。这张图片是咱们近几年控制二氧化硫、氮氧化物、PM10通过控制以后呈比较明显下降趋势。这张图片是对于2013年PM2.5北京市分布情况,去年年均浓度89.5微克每立方米,超标了156%。所以现在北京市环境空气质量的两大首要污染物就是PM2.5和臭氧。

  因为PM2.5和臭氧的产生都跟咱们VOC息息相关,我简单给大家介绍一下咱们北京市工业污染VOC的排放现状。这张图北京污染企业区域分布图表,我们可以看到在北京通州、顺义、朝阳、房山、大兴、昌平、丰台这些污染源,工业企业比较多,排放源也是比较大、比较多。有了污染源的排放情况,根据我们这几年在做的对北京市挥发性有机物排放清单统计工作,我们统计出来污染物VOC排放量区域分布情况。这张图我们可以看到顺义是北京VOC排放量最大的,因为它有大的汽车工业基地,这块浅绿色代表是工业涂装行业排放,黄色的代表汽车制造行业排放的。对于咱们化学品制造,像生产涂料属于化学品制造,化学品制造在大兴、通州、丰台、房山这一块,咱们家具制造黄色分布在顺义、大兴、怀柔这一带。

  说到VOC污染,我们就讨论一下工业VOC污染源控制现在存在的几个主要问题。

      第一个,VOC排放底数不清,VOC排放行业太多、企业数多,企业活动水平获取途径对我们来说还是比较欠缺,我们去年通过各个区县环保局统计北京家具行业企业的时候,这个数值一半还不太到。VOC排放特征也不太明确,因为它存在排放环节比较多,不同装备和生产工艺水平造成VOC排放也是不一样,不同的排放源排放的组分也是不一样,使用不同材料造成排放组分差别非常大。

      另外各个行业缺乏有效对VOC污染控制技术,这些工业VOC污染源排放特征图,再生产活动当中有VOC的输入,整个生产活动当中VOC有进入到产品,随着残留在产品里面,随着产品进入流动渠道。生产过程中由于管理、工艺操作等方面会形成大组织泄漏和排放。管理比较好的企业对生产无组织环节进行一定的收集,再好一些的企业加装一定净化装置,对产生VOC销毁以后再排放。可能会有一些VOC进入到废水收集系统,随着残留物留在残留物和废弃物。好的企业在生产供应环节使用溶剂进行回收,进行循环利用,所以它的排放特征还是成分复杂,排放环节多,影响因素也比较多,有这么一个特征。

  知道VOC排放特征,我们就要了解一下对VOC污染管控。首先给大家介绍一下国外对VOC污染管控历程。美国在1970年清洁空气法案修正案当中首次提出要控制VOC的排放,在1990年清洁空气法案修正案明确提出到2000年VOC排放量比1990年减少70%,怎么达到减少70%,主要是控制限定原辅材料和成品当中VOC的含量来控制VOC的排放,并且首次规定消费品和商业品必须遵守联邦的VOC标准。1990年之前主要通过采取末端治理的措施来控制VOC的排放,美国环保局也编制汽车行业、石化行业、彩钢板等重点VOC污染行业控制技术指南和可达控制技术来指导企业在生产过程当中控制VOC的排放。之后对指南进行了修订,控制技术也从最初控制废气治理到控制原材料当中的VOC含量这项要求。另外对消费品和商业品VOC含量的控制,被限制的产品包括建筑和工业维护表面涂装产品,汽车维修产品、消费品,包括清洁产品和个人护理用品等三个领域24类,涵盖所有在美国使用的产品。

  限制要求有以下几个方面:

      第一,注册管理。所有被限制对象都必须填写初始报告表,包括公司的信息和产品的信息。

      第二,VOC含量要满足标准的限值。

      第三,产品包装贴上标签,部分产品标识VOC含量。这一条可能未来制定北京标准会借鉴,要求企业在产品包装上提供你VOC含量这一条要求。他对溶剂使用设施和过程规定各种建筑涂料品种VOC的上限,对于金属部件和产品涂装使用要求使用高效涂装设备和低VOC含量的涂料,要提高治理设备的效率。对塑料、橡胶、玻璃使用低挥发VOC含量。要求使用水性、UV或者活性稀释胶黏剂等等。其他的措施包括低VOC消费品和清洁涂料认证,鼓励生产商和消费者使用低VOC产品。对VOC管控涉及到各个方面。

  欧盟针对VOC污染控制发布一系列指令管控VOC排放,规定汽油储备挥发性有机物排放控制,对有机溶剂使用装置和活动挥发性有机物排放限值有199313AC指令,对于涂料、汽车修理产品使用有机溶剂VOC排放限制200442C1指令,他们这些指令在使用过程当中,还可以不断的加严。

  对于我们北京参考国外VOC污染控制历程过程当中,我们制定北京VOC控制思路。因为工业VOC污染源控制是一个系统的工程,具体实施过程当中,因为结合各个行业自身的具体情况,从材料选择、生产设备、生产工艺、过程管理四个方面选择适合行业的技术、设备水平的控制措施,来实现VOC的减排。国外的经验表明,从原料、工艺操作管理入手,可以有效降低VOC产生量。现在因为咱们国内外有机类原辅材料替代涂装工艺这些方面,咱们装备水平和工艺水平跟国外有明显的差距,要尽快达到VOC达标排放减排的目标,目前来说末端处理是多数行业企业考虑主要的减排手段。

  环保部制定一系列相关政策法规,我们也给大家简单介绍一下,像国家环境保护“十二五”科技发展规划里面,也提到针对挥发性有机物要研发控制技术综合评价指标体系和定量评估方法,在国家环境保护“十二五”规划里面加强挥发性有机污染物和有毒废气的控制,在重点领域大气污染防治“十二五”规划里面提到完善挥发性有机物污染防治体系,完善重点行业挥发性有机物排放要求和政治体系。北京市国民经济和“十二五”规划纲要提到完善挥发性有机物产品准入标准和监控体系,要有效治理化工、涂料、家具制造、包装印刷等行业挥发性有机物的污染。在北京市大气污染防治行动计划提到推进挥发性有机物污染治理,加强挥发性有机物控制技术研发。北京市清洁空气行动计划加强挥发性有机物治理,不断推进重点行业挥发性有机物综合治理。所以未来对VOC的治理会是我们各个行业、各个领域面临一个很重要的问题。

  我们现在针对VOC开展了一系列的研究,主要包括下面几个方面:

      开展了VOC污染源排放特征的研究,

      开展了VOC污染源识别与解析的技术研究,

      开展VOC污染控制技术研发和集成的研究。国家和各个省市组织编制VOC污染源清单技术研究,北京市环科院北京市最早开始编制VOC排放清单的单位,2007年开始调查北京市整体VOC排放情况,编制北京VOC排放清单,这几年不断进行更新。

      开展了VOC污染控制技术筛选和评估,在VOC管理政策法规和标准研究方面做了大量的工作。我们现在北京因为针对VOC污染治理,每年我们环保局在我们编制清单基础上,给各个区县下达VOC减排任务,减排任务都是由各个企业来落实,所以为了更好的完成咱们VOC减排任务,我们北京市从去年开始,环保局给我们下达的任务我们现在正在修订针对VOC标准有下面一些。因为以前没有专门针对VOC的排放标准,主要是在北京市大气污染综合排放标准当中体系,从这一系列标准要制定出台之后,各个行业几乎都涵盖了所有的行业VOC排放清楚。首先木门家具制造行业大气污染排放标准、包装印刷行业挥发性有机物排放标准、汽车制造行业挥发性有机物排放标准、汽修行业挥发性有机物排放标准等等,说到这一块,因为木质家具制造行业是我们环保局和北京市政府要的比较紧的一个标准,前段时间一直在做家具行业的调研,根据我们掌握的情况,北京市目前使用水性涂料的企业并不是太多,可能只有几家。未来家具制造行业要想在北京留下来,水性替代可以说是唯一的途径。

      因为咱们从题目上看到,木质家具行业定的大气污染物排放标准,不光包括挥发性有机物的排放,同时也包括颗粒物的排放,因为跟咱们行业的特点有一定的关系,因为本身在木材加工过程当中会产生一定的粉尘排放。另外一个非常重要的排放环节,就是说咱们家具在喷完漆之后都一定的打磨工序,打磨排放的含漆粉尘,实际上是污染最严重的,因为按照我们现在调研的情况来看,至少北京的企业对打磨环节含漆粉尘控制技术都不算太到位,控制效果不算太好,可能在去年的时候我们接到这项任务的时候,当时跟我们说的是凡是含打磨工序的家具都要清退出北京,但是再后来调研过程当中也了解咱们家具行业打磨工序是必不可少。今天参加会很多是涂料生产企业,是不是也可以在未来涂料研发过程当中,也考虑一下这方面,能不能生产出我喷完漆不需要打磨这种涂料,因为我是外行,只是针对我在调研过程中发展问题的一个想法。

  从我们现在北京正在制定这一系列标准我们可以看到,涉及咱们涂料、木质家具、汽车制造、汽修、工业涂装工序类,这都是跟咱们涂料使用相关的。有机化学品制造行业也包括了咱们涂料生产工艺这一块。另外对我们这些标准一个突破点,建筑类涂料和胶黏剂、挥发剂有机物限值的标准,以前按照不同部门分管工作内容来说,其实产品含量限值以前环保是不能涉及,因为这一块可能归技术监督局来管。但是今年统一把这一类标准加到我们要编这些标准里头,这个标准出台之后,可能未来会有一系列的,有可能在我们出台其他标准当中,可能会提到VOC限值要求。我们还在制定一系列相关其他制度,像排污收费制度,以前排污收费制度更多针对氮氧化物、二氧化硫,今年我们正在制定北京市VOC排放标准,国家层面在指定VOC排污收费标准,北京制定排污收费标准比国家层面要严得多,具体现在是多少,我还不是特别清楚,因为今天相关处室领导进行一轮一轮的商讨,还在制定的过程当中,应该很快出来。应该比二氧化硫、氮氧化物要高得多。还在研究排污许可证制度,针对排污许可证制度凡是需要向环境排放各种污染物单位和个人,必须事先向环境保护部门申领排污许可证手续,经环保部门批准获得排污许可证以后才能向环境排放污染物。在美国有一个化工厂因为化学产品,VOC排污许可证针对不同产品,排放的成分都会设定排污许可证,光VOC排污许可证达到150多项,未来国家会不会到这么细我还不太敢说,也许应该是一个趋势。

  今天给大家介绍就这些,谢谢大家。
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