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摘要:挥发性有机物(VOCs)管控已成为现阶段我国大气环境领域的工作重点,但是由于国内相关研究起步较晚,目前仍处于探索阶段。作为世界上最早立法并形成了有效和完整的VOCs管控体系的国家,美国经历了VOCs定义变更及管控思路不断完善的过程,通过分析可以得出,VOCs定义是管控政策的集中体现,并深刻影响最终减排效果。通过对中美两国以及国内各地区、各标准中VOCs定义的比较,结合我国实际,提出采用反应性定义的建议,并建议建立相应的反应性管控政策,在此基础上进行VOCs有毒有害性的管控。
近年来,挥发性有机物(VOCs)日益受到社会的关注,如何有效控制VOCs已成为现阶段我国大气环境治理领域中的热点问题。与其他污染物相比,VOCs较为特殊,反应性是该类污染物最大的特点,该特点不仅体现在VOCs自身的活性上,也体现在该类污染物与其他污染物的相互反应上,其复杂性和管控难度要远远大于其他常规污染物,因而需要制定科学的、有针对性的管控政策,而VOCs的定义是管控政策的集中体现。
美国是世界上最早开始立法管控VOCs的国家。自美国根据光化学反应活性定义VOCs后,该定义便为世界各国广泛接受,并将VOCs作为常规污染物之一进行管控。通过对美国VOCs定义和管控政策的变化历程进行梳理,以及对比不同地区VOCs定义情况,分析挥发性定义与反应性定义对VOCs管控的影响,并针对我国目前VOCs国家定义缺失、地方和行业定义不一致的现状,结合美国管控经验,对我国VOCs的定义及管控提出建议。
1中美VOCs管控现状及VOCs定义对管控的重要性
1.1中美大气污染及VOCs管控现状
1.1.1中国大气污染及VOCs管控现状
近年来,随着我国工业化的快速发展、能源消费和机动车保有量的快速增长,排放的大量NO与VOCs导致细颗粒物、臭氧等二次污染呈加剧态势。有关资料显示,部分城市臭氧超过国家二级标准的天数达到20%,有些地区多次出现臭氧最大小时浓度超过欧洲警报水平(240I.zg/m)的重污染现象。复合型大气污染导致能见度大幅度下降,京津冀、长三角、珠三角等区域每年出现灰霾污染的天数达100天以上,个别城市甚至超过200天。灰霾的产生与臭氧和PM,环境浓度密切相关,VOCs是两者共同的重要前体物,而我国对VOCs的控制起步较晚,这对我国大气污染管控提出了新的挑战。
为应对我国近几年突然出现的持续性大面积灰霾天气,国家连续出台了《重点区域大气污染防治“十二五”规划》、《大气污染防治行动计划》、《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》、《石化行业挥发性有机物综合整治方案》等一系列政策文件来控制颗粒物及VOCs等主要污染物,“十二五”规划进一步指出了“对细颗粒物和臭氧影响较大的NO和挥发性有机物控制薄弱”的现状。为积极推进VOCs减排工作,各行业正积极制定VOCs排放标准和治理技术标准,某些重点行业已经颁布实施。此外,国家和地方也在拟定VOCs排污收费标准,北京已开始实施。
1.1.2美国大气污染及VOCs管控现状
第二次世界大战后,美国工业及交通迅猛发展,在缺乏环境法律法规约束的情况下,造成了十分严重的大气污染。为此,美国政府开始对大气环境质量进行管控,美国空气质量控制法先后经历了1955年的《空气污染控制法》、1963年的《清洁空气法》(CAA)、1967年的《空气质量控制法》、1970年的《清洁空气法》修正案以及后来的1977年修正案、1990年修正案等。这些法律文件系统覆盖了污染源排放管控和环境质量达标管控。有赖于这些法律文件,各类污染物的环境质量浓度均有大幅下降,环境质量状况得到了很大改善。
1.2VOCs定义对其管控的重要性
管控政策是否科学有效关乎管控成本和最终效果。最初,美国EPA的VOCs控制策略集中于总的VOCs排放削减。之后,EPA开始了一些尝试并考虑不同VOCs反应性的差异,最终形成了对于微反应性VOCs进行豁免的政策。伴随管控政策的调整,VOCs的定义也经历了从挥发性到最终的反应性定义阶段。VOCs反应性定义确定后,在某些光化学反应强烈、臭氧持续超标的地方,美国EPA开始进行高反应性物质优先控制策略的尝试并取得了良好的效果。
我国对于VOCs的管控刚刚起步,尚未形成明确的管控政策,这些不确定性集中体现在VOCs的定义上。定义不同,涵盖的物质不同,管控的方向也不同,这给VOCs污染源统计、监测、管控等都带来了困难,严重制约了我国VOCs的环境管控。定义的不统一也给研究工作带来了困惑,近期VOCs相关研究文献中也都没有给出明确的定义,仅从其危害特性如光化学反应活性和有毒有害特性进行描述。历史上,美国曾就挥发性定义和反应性定义对于VOCs管控的影响进行了深入分析。对该历程进行研究有助于我国确定科学的VOCs定义,建立和完善先进的管控政策,以实现我国大气污染管控的后发优势。
2VOCs污染特征及VOCs定义下的管控研究
2.1VOCs污染特征研究
VOCs最明显最广泛的污染特征是其对于环境空气质量的影响,美国开始管控VOCs是由于光化学烟雾,中国开始管控VOCs是由于灰霾现象的严重性。但除环境空气质量的影响外,个别的VOCs物质还有可能会引起其他各种环境问题。在美国早期VOCs管控文件中,明确指出几乎所有的VOCs都参与大气光化学反应,部分VOCs本身具有毒性或会消耗破坏平流层臭氧等。随着气候变化引发世界关注以及研究的深入很明显能看出一些温室气体物质也属于VOCs。在PM,引发关注之后,研究表明大于一定分子量的VOCs能参与光化学反应而生成二次有机气溶胶(SOA),引发细颗粒物浓度升高。
综上所述,VOCs的危害特性可以归纳为:1)反应性,即光化学反应活性,具体体现为VOCs是臭氧和PM,的前体物,或存在生成臭氧和PM的潜势;2)有毒有害特性,具体体现为增加罹患癌症的概率和引发生育问题;3)破坏或消耗平流层臭氧特性;4)温室气体特性,能直接或间接地引发地球变暖。
2.2VOCs定义对比及管控手段研究
为清晰对比VOCs定义之问的差异,本文将各类定义从等级和类型进行区分。根据等级不同,将VOCs定义分为国家定义和地方或行业定义;根据类型不同,将VOCs定义分为反应性(是否参与光化学反应)和挥发性(沸点和蒸气压限值)定义。
2.2.1美国定义及管控手段研究
美国VOCs国家定义为:除CO、CO,、H,CO、金属碳化物、金属碳酸盐、碳酸铵之外,任何参加大气光化学反应的碳化合物。在该定义中,对微反应性物质进行了豁免。截至2014年12月30日,EPA总共豁免了60种(类)微反应性物质。美国VOCs地方定义大多直接引用其国家定义,少数地区如加州在国家定义的基础上加严了豁免物质。美国行业定义是在国家定义的基础上,强调了可监测、核算等可操作性相关内容,如美国新污染源标准的通用条款定义为:VOCs是指任何参与大气光化学反应的有机化合物,或者依据法定方法、等效方法、替代方法测得的有机化合物,或者依据条款规定的特定程序确定的有机化合物。
可以看出:1)美国的国家定义指明了VOCs的管控目的和方向,在其指导下,地方和行业定义都采用了反应性定义,国家定义具有很强的指导作用;2)国家和地方定义明确了哪些物质不属于VOCs,可免于管控,行业定义则易于进行监测和定量,国家和地方
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