挥发性有机物（VOCs）的防控

■文/ 石晓薇 王帆 刘哲

一、VOCs治理与大气污染防治

中国政府在“十二五”期间逐渐形成了治理挥发性有机物（VOCs）的政策基础，2010年5月，国务院转发九部委《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见》，是中国首次从国家层面提出VOCs污染控制。2012年10月环保部出台《重点区域大气污染防治“十二五”规划》，提出了油气回收、石化化工等重点行业VOCs综合治理工作思路。2013年9月，国务院发布的《大气污染防治行动计划》，其中多项内容涉及VOCs污染控制。2016年11月24日国务院颁布了《“十三五”生态环境保护规划》，对“十三五”期间VOCs排放作出严格规定。2017年9月14日，环保部、国家发改委、财政部等六部委联合发布了《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》，确立了到2020年建立健全以改善环境空气质量为核心的VOCs污染防治管理体系，重点地区、重点行业VOCs排放总量下降10%以上。其中重点地区指：京津冀及周边、长三角、珠三角、成渝、武汉及其周边、辽宁中部、陕西关中、长株潭等区域，涉及北京、天津、河北、辽宁、上海、江苏、浙江、安徽、山东、河南、广东、湖北、湖南、重庆、四川、陕西16个省（市）；重点行业指石化、化工、包装印刷、工业涂装等行业，还包括机动车、油品储、运、销等交通源VOCs污染。

二、什么是VOCs？

中国环境治理领域将VOCs定义为“参与大气光化学反应的有机化合物，包括非甲烷烃类（烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等）、含氧有机物（醛、酮、醇、醚等）、含氯有机物、含氮有机物、含硫有机物等，是形成臭氧和细颗粒物（PM2.5）污染的重要前体物”。然而，在各地进行具体的VOCs管控和治理过程中，对VOCs的定义又存在差异。有学者指出，中国已有的VOCs行业定义、地方定义并不统一，既有从挥发性进行定义的，也有从光化学反应活性进行定义的。如“VOCs是指在标准状态下饱和蒸汽压较高、沸点较低、分子量小、常温状态下易挥发的有机化合物”（龙桂林, 2017），或者“沸点在50—250℃的化合物，室温下饱和蒸汽压超过133.32Pa，在常温下以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物”属于前者。而段首的定义属于后者。

出现不同定义的原因是人们对VOCs的科学属性认识存在一个演变的过程。美国对VOCs的定义和修正历时几十年，先后经历了“反应性”“挥发性”等阶段。不同的认识阶段，对VOCs的定义存在差异，管控手段和环境质量改善效果也存在差异。美国现阶段对VOCs主体的定义为，“除CO、CO2、H2CO3、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”，与这个定义同时存在的还有一系列豁免条款。美国还针对不同的豁免条款出台替代的政策，最终形成一系列完整的、针对不同来源和特征的VOCs的精细化管控措施。这是环境管理政策和手段，随着环境质量要求不断加严和环境科学认知不断深入而发生变化的过程，对中国治理VOCs具有很好的借鉴作用。

VOCs的来源有天然源和人为源。天然源是由森林、草原、海洋等植物排放的VOCs；人为源则可分为固定源和移动源两大类，其中固定源包括化石燃料和生物质燃烧，溶剂使用、工业过程等。移动源指机动车、船、飞机等交通工具的排放，以上这些为一次源。一次源VOCs排放到大气中，在光照等条件下通过化学反应可生成新的VOCs，成为二次源。

三、VOCs的控制技术有哪些？

VOCs治理技术主要从三个方面开展：第一，改进涉及VOCs的产品生产工艺或使用替代材料或新的生产工艺，从源头控制VOCs的产生；第二，对生产过程产生的VOCs尽可能进行分离、回用；第三，末端治理，即对必须排放的VOCs进行独立处理。末端治理技术是适用最广泛的技术。传统的技术手段包括燃烧、吸附、吸收，新技术包括一些集成技术等。具体到重点行业的控制技术主要有以下几各方面：

汽车涂装行业

汽车涂装行业的VOCs废气主要来自于喷涂、干燥过程的漆雾和有机溶剂。漆雾来源于空气喷涂作业中溶剂型涂料飞散。有机溶剂来自于涂料使用过程中的溶剂、稀释剂，绝大部分属挥发性排放，其主要的污染物为二甲苯、苯、甲苯等。喷涂环节，主要通过采用水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料等环保型涂料以降低VOCs排放量。当前，欧美国家所有新建涂装线底涂均采用了电泳底漆或粉末涂料，中涂采用水性涂料或粉末涂料，面涂采用水性底色加高固体分清漆。日本也在积极开发和推广水性涂料、高固体分及超高固体分罩光漆。汽车烘干废气控制技术以蓄热式直接燃烧系统（RTO）为主，另外，回收式热力燃烧系统（TAR）、蓄热式催化燃烧系统（RCO）在部分企业得到使用，催化燃烧技术有少量企业使用。在国外回收式热力燃烧系统（TAR）应用较多。

包装印刷业

包装印刷行业VOCs排放主要来源于油墨调配、印制、烘干过程中油墨溶剂的挥发，以及稀释剂、润版液、清洗剂等的使用。此行业产生的VOCs浓度高，浓度变化大，对回收与销毁技术的要求较高。源头控制旨在推行低VOCs或无VOCs的环保油墨、胶黏剂以及清洗剂等原辅材料使用，即从工艺的开端减少原辅材料的VOCs含量。过程中推广干燥装置优化控制系统是控制该行业VOCs排放量行之有效的技术。末端控制目前使用的治理技术主要包括两类：一是采用吸附的方法对烘干机产生的高浓度部分废气进行回收。吸附剂有活性炭纤维和颗粒活性炭两种。二是采用吸附浓缩催化焚烧的方法对车间排出的低浓度废气进行净化。吸附剂有蜂窝活性炭和颗粒活性炭，净化效率一般在90%以上。有部分企业采用了国外的沸石转轮吸附浓缩装置，效果良好。国内目前在吸附材料沸石的改性方面还没有很好的解决方法。

石油化工行业

石油化工行业的生产装置复杂，因此，排放的污染物众多，成分复杂，浓度变化大。石化行业的污染物排放分为无组织排放和有组织连续排放。石化行业VOCs的有组织排放主要为生产工艺过程中的人为排放。工艺过程产生的有机废气无法彻底回收利用，尽管采用了焚烧、吸附、冷凝等方式处理，但仍有部分有机尾气排放到大气中。主要包括催化裂化催化剂再生烟气、酸性气回收装置尾气、有机废气收集处理装置排气三类。无组织排放是石化行业VOCs排放的重要方式，主要有三个来源：（1）生产、储运过程中存在不同程度的泄漏和人为排放问题。（2）在废水集输及处理系统的开放空间中，暂溶于废水的VOCs会重新逸散，挥发到大气中对环境产生二次影响。（3）轻质油品及挥发性化学药剂和溶剂贮存过程中的逸散也会产生VOCs。根据石油化工行业的典型特点，控制VOCs首先应注重无组织排放的收集。一般使用多级技术串联，集成冷凝、膜和吸附的回收工艺可以实现毫克级的技术标准。目前大气污染源中，有组织的排放在末端处理中基本可以得到处置，而无组织排放的污染则很难控制，末端治理有难以克服的弊病，比如风向的改变也会影响VOCs的控制。所以VOCs的控制重点还是从源头抓起，从生产工艺开始入手。

四、结语

未来中国VOCs的治理将随着人们对大气环境质量日益向好的需求而逐渐深入。2017年11月21日，中国清洁空气联盟发布了《大气VOCs在线监测系统评估工作指南》，为中国进行VOCs的监测，进一步掌握VOCs的排放来源、排放量和地区分布等排放特征等基础性工作提供了框架性的指导。根据中央发布的多项政策文件，各地还将进一步出台细化工作方案，在这个过程中，加强科学与政策互联，不断加深对VOCs形成机理和控制对策的研究，是中国提高政策精细化和精准化水平的必经之路。