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郝吉明院士:VOCs治理是大气污染治理的深水区

郝吉明院士:VOCs治理是大气污染治理的深水区




    5月中旬,华北地区遭遇高温天气,臭氧污染也随之加剧,超越细颗粒物PM2.5成为首要污染物。

近地面的臭氧是一种有害气体,甚至会成为“健康杀手”。如果空气中的臭氧浓度过高,很容易引起上呼吸道的炎症病变,出现咳嗽、头疼等症状,还会对皮肤、眼睛、鼻黏膜产生刺激。

臭氧污染从哪来?环保部副部长赵英民表示,臭氧污染不是污染源直接排放产生的,而是排放到空气中的氮氧化物、挥发性有机物(VOCs),在空气中进行复杂的光化学反应产生的。VOCs还是PM2.5的重要前体物质。

自2013年国务院发布“大气十条”以来,二氧化硫、氮氧化物的控制已经达到了一定的效果,但VOCs的排放量却呈上升趋势。有专家估计,全国人为源VOCs年排放量达到2500万吨左右。赵英民指出,中国近几年臭氧污染显现,说明当前氮氧化物和VOCs控制力度不匹配,氮氧化物减排虽然取得了积极进展,但VOCs目前仍未得到有效控制,亟待加强。

种类繁多、性质各异、量大面广、行业分散,VOCs排放的这些特点,给监测和治理都带来了严峻挑战,中国工程院院士、清华大学环境科学与工程研究院院长郝吉明向财新记者表示,VOCs治理是大气污染治理的深水区。

VOCs危害

VOCs是对某一类有机化合物的总称,通常指常温常压下容易挥发的一类非甲烷有机化合物,如苯、甲苯、萘、苯乙烯、丙酮等。广义的VOCs 还包括甲烷、丙烷和一些硫烃、氮烃、氯烃化合物等,有人为源和自然源之分。

因为VOCs庞大复杂,监测又存在较大空缺,导致相关基础数据掌握不足。清华大学环境生物教研所副教授席劲瑛表示,目前尚没有VOCs排放量和排放清单的详细、权威数据,但国内每年VOCs总的排放量一般研究估计在3000万吨左右,有的估计高达3500万吨。

作为一类活性高、浓度不一、种类繁多的污染物,VOCs会对人体、空气、水、土壤等造成危害和污染。

VOCs首先会对人体产生直接危害。其中许多物质对人体和各种感官有刺激作用,且具有一定的毒性,部分有恶臭,有些还会产生致癌、致畸、致突变的 “三致”效应,部分已被列为致癌物。

VOCs还是臭氧和PM2.5的重要前体物,造成光化学烟雾、臭氧浓度升高、雾霾天气次数增加等环境问题,间接影响人体健康。VOCs在阳光照射下会与大气中的氮氧化合物、碳氢化合物等发生光化学反应,生成臭氧、过氧硝基酰、醛类等光化学烟雾,造成二次污染,在危害人体健康的同时危害农作物生长,甚至导致农作物死亡。

除此之外,VOCs还会破坏或消耗平流层臭氧,且具有温室气体特性,能直接或间接引发地球变暖。人为源排放的VOCs已经成为城市以及重点工业区域环境空气污染的重要组成。

“只要VOCs得到控制,臭氧和细颗粒物也会得到有效控制。”郝吉明表示。

VOCs种类繁多,来源也很广泛。席劲瑛介绍,人为VOCs的来源可以分为工业、交通、生活、农业四大类。中华环保联合会VOCs污染防治专业委员会(筹)秘书长吴克食告诉财新记者,工业源VOCs排放涉及上百个行业,包括石油化工、包装印刷、半导体及电子产品制造、家具制造、合成橡胶(纤维)生产、医药化工、装备制造业涂装等,甚至涉及日常生活中的衣服干洗、餐饮等。

清华大学环境学院大气污染控制教研所副研究员、中国环保产业协会废气净化委员会副主任委员、副秘书长马永亮表示:“量大面广、行业分散,这是VOCs排放的一个最大特点。每一个行业污染占的比例最高都不会超过30%。”

席劲瑛介绍,中国历年的VOCs排放清单显示,在各个来源中,工业源排放量最多,可占人为源排放量的一半。因此对工业源VOCs控制非常重要,工业源排放量大、种类多,部分VOCs浓度高、毒性大。另外,由于排放源固定,分布相对集中,责任主体明确,工业源的控制也比移动源等相对容易。

自然源的VOCs主要是植物的挥发,其排放量也很可观。马永亮介绍在某些地方,自然源的排放量比例可达总排放量的50%。来自自然源的VOCs有可能会发生二次反应,生成臭氧或二次有机气溶胶,后者会形成雾霾。

席劲瑛接受财新记者采访时,额外强调了室内VOCs的危害,若长期暴露在室内VOCs(如苯、甲醛)浓度高的环境中,白血病的患病率会大幅升高。“比如早期的箱包制鞋行业,其工人的白血病发病率曾经远远高于一般人群。”席劲瑛说。而普通人会受到室内VOCs 的影响,多数是因为不合格家具的问题。

治理困难

VOCs气体性质千差万别,处理技术也多种多样,不存在一种“包打天下”的技术。目前,比较缺乏关于工业源VOCs特征和控制技术的系统研究,对于不同行业适合用什么技术,还有待进一步实践和摸索。

吴克食介绍,中国未来VOCs治理的趋势应该遵循源头削减、过程控制,兼顾末端治理,实现全过程防治措施。源头上削减VOCs是当前更为鼓励的理想途径,即把原材物料更换为低毒性的或水溶性材料。比如,喷涂行业将油性漆更换为水性漆,极大降低了该行业的VOCs排放量,从根本上控制污染物排放,减轻末端治理压力。

过程治理则是使用工艺管控的办法减少VOCs排放,比如对工艺进行升级改造、减少过程中的跑冒滴漏等。末端治理是最后对排放出来的VOCs进行回收或销毁处理。马永亮认为,在既成事实下要治理VOCs,肯定是末端治理起效最快,“因为现有的设备和工艺厂子都在那了,前头东西都没法动,还要维持生产,就只能最后来治理”。

随着VOCs排放的监管日趋严格,VOCs治理监测行业发展峥嵘初显,预计有千亿级市场规模。吴克食坦言,目前中国VOCs治理和监测的市场出现了“遍地开花”、一哄而上的混乱局面,产品同质化严重,价格竞争激烈。

从治理VOCs技术而言,由于技术种类较多,不同种类的VOCs治理方式也不同。尤其是业内对技术特点缺乏规律性认识,对技术选择缺乏针对性,在工艺设计和净化装备设计上存在较大随意性,导致失败案例非常多、工程重复建设等问题。

如何选择合适有效的技术,这让有治理需求的企业很是头疼。面对鱼龙混杂的市场时,企业往往也无从判断哪个厂家提供的VOCs治理服务好,多数情况下只能靠各个厂家的推销盲目选设备。吴克食总结说:“业内缺乏一个客观的技术工艺评价体系,也缺乏一个基于VOCs污染源提供‘环保管家’一体化服务的第三方咨询服务机构。”

VOCs治理成本高昂也让部分中小型企业望洋兴叹。席劲瑛介绍,如果处理风量较大,一套VOCs处理设备经常都是几十上百万元,有些甚至要上千万。除了一次性投入,VOCs设备的运行成本也不可忽视。

症结何在

“环保的东西肯定不是大家自发去做的,一定是在一定政策、标准和管理体系下,有人去推动这个事情,才有可能实现一个好的治理。这个管理的责任应当主要在政府。”席劲瑛说。

席劲瑛也听到过不少企业的抱怨,一方面确实VOCs比较复杂,市场上技术种类很多,相对来说,企业选择的难度会高一点,但一个容易被忽视的原因是监管和执法成本高。“监管难会导致企业存在应付和糊弄的心理,提供服务的环保企业就会一个比一个报价低。”席劲瑛告诉财新记者,“最终结果是大家轻治理效果而重成本,市场上劣币驱逐良币。”

马永亮也认为,政府应承担起更多的责任。环保部门出台了一些零散的技术指南,“但各地的工业结构不一样,要求也不太一样,环境的重点问题也不一样,环保部门参与得不够”。

而更为尴尬的是,企业就算治理VOCs达到了环保部的标准,仍会受到附近居民投诉。部分VOCs会散发恶臭,甚至排放量达标仍有臭味,附近居民多有怨言。“达标扰民”俨然成为VOCs治理的又一个难题。

实际上在恶臭扰民的问题上,环保部早在1994年就已出台了《恶臭污染物排放标准》。但随着生活水平的提高,人们对恶臭的容忍度也逐渐降低。环保部华东环境保护督查中心官网介绍,VOCs出现“达标扰民”,首先原因在于标准滞后。

席劲瑛则认为,标准的制定不能一蹴而就,“标准的制定有轻重缓急,首先根据源的解析和排放量的分析把主要、重要的污染源先识别出来,优先进行控制。VOCs复杂,不可能用一个标准管所有的事”。

近年来,政府开始重视VOCs治理,相继发布不少政策法规。2010年5月,国务院首次从国家层面提出加强挥发性有机物污染防治工作的要求,将VOCs与二氧化硫、氮氧化物、颗粒物一起列为改善大气环境质量的优控重点污染物。随后几年,一系列相关政策法规和标准方法、技术指南密集出台。据了解,目前涉及VOCs排放的国家标准已扩展至14项,北京、上海、广东、重庆、天津、河北等地颁布了相关的地方标准,40多个城市颁布实施了VOCs相关整治方案。

2016年7月,工信部和财政部发布了《重点行业挥发性有机物削减行动计划》,明确提出计划到2018年,工业行业VOCs排放量要比2015年削减330万吨以上。目前,北京、上海、江苏、河北等18个省份已对VOCs征收排污费用,但各地经济发展水平不一,污染现状不同,导致收费标准差异也非常大。收费最高的是北京,VOCs排放每千克以20元为基准收取排污费,若废气治理设施未安装或运行不正常,挥发性有机物超出市排放标准,则每千克收取高达40元的费用。而其余很多地方每千克仅收取一两元的排污费,根本无法覆盖其治理成本,仅是“象征性”收费。

“排污收费实际上是为了督促企业来治理。收费高的地方能对治理有促进作用,收费低虽然可能起不到这种作用,但也传达了VOCs需要治理的信息,现在收得低不代表以后也收得低。排放量大的企业今后在投资时就需要考虑改进生产工艺,更换原料,该上的设施就得上了。”马永亮解读道。

行业方面,18个省级地区均以石油化工和包装印刷作为本省VOCs排污收费的首批试点行业。原因在于石油化工行业VOCs排放量大,包装印刷排放集中,且相对比较容易核算。而在VOCs排污收费方面领先的北京,已实现了全行业收费。

对排污收费落地实施情况,席劲瑛认为最大的问题还是怎么计量,“VOCs想测准其实挺难,将来还有排污登记管理问题,技术细节上的问题还不少”。

首先,监测从取样到最后测定就有很多可能造成误差的因素。“气体浓度本身就波动比较大,测定结果与温度、取样方法、样品保存时间等都有关系。”席劲瑛说。马永亮还提到VOCs成分复杂,没有一种仪器是对所有种类都有响应的。另外,VOCs的排放口多,测数据也比较麻烦。

VOCs监测与其他大气污染物监测最大的区别还在于,VOCs不是常规监测污染物,所以监测数据并不多。席劲瑛介绍大气污染物监测有两个层面:一是环境质量的监测,二是污染源监测。VOCs在这两个层面的监测都存在很大提升空间。环境质量监测方面,只有少数经济发达地区建的监测站包含了VOCs指标,VOCs尚未被纳入常规监测的主要原因是监测成本较高。污染源监测主要是针对排放VOCs的企业,但企业一般也没有在线监测,原因同样是成本太高,且政府也没有强制企业对VOCs进行在线监测。

2017年4月,时任环保部部长陈吉宁在督查时发现,中石化北京燕山分公司(下称燕山石化)VOCs处理效果不佳,污染问题尚未得到有效解决。在督查过程中,陈吉宁要求调阅燕山石化泄漏检测与修复电子数据台账,然而等候近20分钟后,企业仍难以调取相关数据。相关负责人员对台账不熟悉,平时缺乏分析使用,日常管理较为粗放。

燕山石化暴露出来的,无疑是行业通病。大型企业尚且如此,还未被纳入监管视线的小企业情况更不容乐观。“大气污染治理的目标是分阶段实现的。现在,许多专家和管理部门都在强调不同污染物的同步、协同控制,我认为全面治理VOCs的时代马上就要到来了。”席劲瑛说。

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