国内外挥发性有机物排放标准对比研究

竹涛，朱晓晶，，牛文凤，于洋，任幸，林军

1.中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京 100083；2.环境保护部固体废物与化学品管理技术中心，北京 100029

我国大气环境污染已呈现出复合型污染状态，主要特征包括：二次生成颗粒物(PM2.5)；形成臭氧(O3)；造成光化学污染[1]。挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是颗粒物及臭氧的前体，且能发生光化学反应，其造成的危害日益严重。发达国家从20世纪90年代开始治理挥发性有机物，现阶段已取得较好成效。我国VOCs标准体系从2010年开始建立，杨员、张德亮等研究我国VOCs管控现状，揭示我国VOCs管控稍显不足，排放标准不完善，管理模式亟待升级[2-3]。我们通过开展发达国家挥发性有机物管控措施研究，与我国已有的管控措施对比，学习国外经验，从管控措施、明确管控角度等方面提出挥发性有机物管控建议，以期为我国VOCs管控提供参考。

1 挥发性有机物(VOCs)定义

美国将VOCs 分为室内VOCs和室外VOCs两类。室内VOCs是指能在正常室温和压力条件下蒸发的有机化合物；室外VOCs是指除一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金属碳化物或碳酸盐和碳酸铵之外的任何参与大气光化学反应的碳化合物[4]。美国固定源排放标准及室外VOCs管控相关政策法规均指的是能参与光化学反应的有机物，那些不易发生光化学反应或反应可忽略不计的物质不纳入管控。

日本将VOCs定义为能排放到大气中或在散射时为气体的有机化合物，PM2.5和臭氧的重要前体物。欧盟将VOCs定义为在标准大气压下(101.3 kPa)测量的初沸点小于或等于250 ℃的任何有机化合物。

我国暂无统一的挥发性有机物定义。《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》【环大气[2017]121号】中将VOCs定义[5]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，是形成细颗粒物和臭氧污染的重要前体物。生态环境部科技标准司发布的《大气挥发性有机物源排放清单编制技术指南》中将VOCs定义为在标准状态下饱和蒸气压较高(标准状态下大于13.33Pa)、沸点较低、分子量小、常温状态下易挥发的有机化合物[6]，包括烷烃、烯烃、芳香烃、炔烃的C2—C12非甲烷碳氢化合物、C1—C10含氧有机物、卤代烃、含氮有机化合物、含硫有机化合物等。《GB 31571—2015 石油化学工业污染物排放标准》中将VOCs定义为参与大气光化学反应的有机化合物[7]，或者根据规定的方法测量或核算确定的有机化合物。《GB 18582—2008 室内装饰装修材料 内墙涂料中有害物质限量》中将VOCs定义为在101.3 kPa标准大气压下初沸点小于或等于250 ℃的有机化合物[8]。

各国对VOCs定义的侧重点不同(表1)。美国管控室外VOCs目的在于防止形成臭氧，定义侧重于光化学反应，室内VOCs侧重于物理特性；日本侧重物质物理属性及其活泼程度；欧盟侧重于物质的物理特性；我国工业源排放的VOCs定义，既有侧重光化学反应的，也有侧重物理属性的。我国虽无统一定义，但室内或产品产生的VOCs重点关注的是物质的沸点，即在室内或产品使用中，无其他条件催化，含有的VOCs是否容易挥发进入大气环境；而工业源则重点关注物质能否发生光化学反应，由于在工业生产或使用中，温度大多较高，压强较大，物质极易挥发进入空气，关注沸点意义不大。若物质进入空气后容易发生光化学反应，则对人体或环境会造成危害。因此，较工业源而言，国内外均对是否能发生光化学反应更为关注。

表1 各国VOCs定义的侧重点

2 发达国家对VOCs管控情况

2.1 美国对VOCs管控情况

为改善空气质量、降低污染物排放量，美国建立了三类有关VOCs的标准：① 1970年美国颁布的《清洁空气法案》(Clean Air Act，CAA)授权制定的《新污染源排放标准》(New Source Performance Standards，NSPS)。②1970年颁布的CAA授权制定的《国家有害大气污染物排放标准》(National Emission Standards for Hazardous Air Pollutants，NESHAP)。在CAA之后的两次修订中，美国环保署(Environmental Protection Agency，EPA)于1990年提出NESHAP应根据《有害大气污染物》(Hazardous Air Pollutants，HAPs)名录中包含的物质制定。③ 1990年CAA修订后要求对消费品及产品中VOCs类物质制定的排放标准。三类标准各不相同，均能直接或协同降低VOCs排放量。

2.1.1 美国《新污染源排放标准》(NSPS)

根据美国CAA第111节，考虑削减成本、任何非空气质量的健康和环境影响、能源需求情况，制定污染物排放限值，达到减排目的。NSPS仅对新源进行管控，主要管控二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、颗粒物、铅、氟化物、VOCs等，即常规污染物及其前体物。EPA针对排放VOCs的各行业均制定了VOCs排放限值或操作标准，主要涉及汽车和轻型卡车表面涂层、金属家具的表面涂层、合成有机化学品制造业等18个行业或排放源。

2.1.2 美国《国家有害大气污染物排放标准》(NESHAP)

根据美国CAA第112节，需制定HAPs名录并针对可能排放名录中污染物的排放源制定国家有毒有害大气污染物排放标准(NESHAP)。由于部分HAPs同时也是VOCs，或管控某些设施时能同时减少VOCs，因此实施NESHAP能协同减少VOCs的排放量。部分NESHAP减排效果见表2。

表2 NESHAP协同减排VOCs

现阶段，美国针对HAPs排放源制定了共138个NESHAP。针对重点源，排放标准的制定分为两阶段，当EPA判断为技术无法执行或实现要求时，可由EPA制定工作实践标准进行管控；针对面源，采用通用控制技术(Generally Available Control Technology，GACT)和工作实践标准。标准制定流程如图1所示。

图1 美国NESHAP制定流程Fig.1 USA NESHAP formulation process

第一阶段：针对重点源，建立最大可达控制技术(Maximum Achievable Control Technology，MACT)标准。MACT主要包括五类措施：一是通过工艺变更、替代材料或其他修改措施减少或消除污染物；二是封闭系统或程序以消除排放；三是从过程、烟囱、储存或逃逸点释放时收集或处理污染物；四是工作实践或操作标准(包括操作员培训要求或资格证)；五是上述措施的组合。EPA要求审查MACT标准并在必要时对其进行修订，且不低于每8年一次。

MACT标准有允许的最低控制水平，称为MACT “floor”(最低标准)。对于新源，MACT “floor”要求企业以当前最佳控制水平来保证其污染物排放水平；对于现源，MACT “floor”可能不如新源的最低控制水平严格，但不能低于现源该类别或子类别中排放源排放控制水平表现最佳的12%(少于30个排放源的，为该类别或子类别中控制水平最佳的5个排放源所取得的平均排放控制水平)。在制定MACT标准时，还必须考虑比最低控制水平更严格的控制选项。在综合考虑减排成本的基础上，同时要求企业满足空气质量对人体健康的影响以及当前的能源需求水平，并以此为基准制定出比最低标准更严格的标准。

除重点源采用MACT制定排放标准外，面源也采用GACT。CAA第112(d)(5)条规定，可以选择发布面源的标准或要求，提供一般可用的控制技术或管理实践标准，以减少有害大气污染物的排放。

第二阶段：经风险与技术审查(Risk and Technology Review，RTR)建立能保护人体健康及环境的标准。即利用残余风险评估技术评估MACT标准是否能够提供足够的安全边际，若无法达到，需建立能保护公众健康与环境的标准。该过程的第一步是确定可接受的风险；第二步提供足够的安全保障，以保护公众健康，若需要更严格的标准来防止不利的环境影响，需结合成本、能源、安全和其他相关因素设定标准。现阶段，美国有44项排放标准经RTR审查后已颁布最终规则，43项排放标准计划经RTR审查颁布最终规则(其中有4个已经颁布拟议规则，最终规则暂未发布)。GACT制定的排放标准，不需再经RTR审查、制定更严格的标准。

当排放的污染物被归类为已知、可能或可疑的人类致癌物时，其MACT标准无法使排放源类别或子类别中最大个人风险(MIR)低于百万分之一，则必须颁布源类别或子类别的能保护人体健康及环境的标准。若EPA现有标准足够保护人体健康及环境，可采用与现有MACT标准相同的标准。

以石油与天然气行业为例，石油与天然气行业分为生产设施和储存与输送设施两类。EPA针对各排放设施制定MACT技术下的排放限值、出口浓度、操作标准等要求，见表3。其中TEG脱水装置排放苯，控制苯排放时能协同减少VOCs排放量，且TEG脱水装置为面源，采用GACT标准代替MACT标准；EPA对泄漏设备进行RTR技术审查，为保证人体健康及环境，修改限值，制定能保护人体健康及环境的标准；EPA对小型乙二醇脱水装置通风口进行RTR技术审查，其MACT标准满足要求，因此无须修订该设施的标准。

表3 石油与天然气行业管控要求

2.1.3 美国VOCs产品排放标准

根据美国CAA第183(e)条内容，为防止臭氧污染环境，要求针对国家消费品及产品中VOCs制定排放标准。EPA对气溶胶涂料行业、建筑涂料行业、消费品行业及汽车补漆行业制定排放标准，气溶胶涂料行业以计算的限值限制，其他行业均以VOCs含量进行产品管控。除限值外，还需建立标签制度、保存记录、上交报告等。

气溶胶涂料行业针对173种VOCs进行限值管控，受监管实体是气溶胶涂料产品的制造商或进口商以及分销商(零售商)，受监管实体必须满足产品加权反应性(Product-Weight Reactivity，PWR)限值，排放标准根据产品类别给出PWR及反应因子，实际物质的PWR需根据公式计算。

建筑涂料行业针对1999年9月13日之后注册的在美国销售、分销或制造建筑涂料产品(除部分特殊涂料外)进行管控，除VOCs含量限制、标签制度外，标准还规定了超额费用、吨位豁免等措施进行管控。

2.2 日本对VOCs的管控情况

2004年，日本修订《大气污染防治法》，提出建立VOCs排放限值，重点关注其光化学反应效应及其是否易于形成颗粒物。现阶段，《大气污染防治法》中针对固定源排放的四类物质进行管控，分别为烟尘、VOCs、粉尘、有害大气污染物。

日本政府针对VOCs排放标准建立管控措施，将标准与经营者的自愿举措相结合，有效控制排放。具体控制措施有：新建或改建的VOCs排放设施，需向政府发送通知；现有VOCs排放设施，需在法规实施之日起的30天内完成通知发送；制定VOCs排放设施排放口VOCs浓度的允许限值；政府监督检查，当不符合排放标准时，需向所有者发送通知等变更计划；必须监测VOCs排放设施中的VOCs浓度；对违反计划变更令和改进令的人员处以不超过1年的工作或不超过100万日元的惩罚。

日本制定包含248种污染物的有害大气污染物名录，并针对有害大气污染物制定管控措施。其中有123种VOCs类物质，现阶段公布排放限值的苯、三氯乙烯、四氯乙烯3种污染物均为VOCs类物质。有害大气污染物从四个层面进行管控：一是国家层面，加强科学知识、公共卫生风险评估等；二是地方层面，了解污染情况，提供信息等；三是企业层面，掌握排放情况，抑制排放等；四是个人层面，控制排放等。

除排放标准外，日本还制定排放清单，收集整理348种VOCs排放量。

2.3 欧盟对VOCs的管控情况

在欧洲工业生产过程产生的污染所占比重大，因此欧盟制定工业排放指令(European Union，2010/75/EU)，应用最佳可行技术(Best Available Techniques，BAT)最大限度减少各类工业源污染，实现对人体健康及生态环境的高度保护。

有机溶剂的生产使用过程中有大量VOCs类物质向大气排放，对人体健康及生态环境造成不利影响，因此The Industrial Emissions Directive(IED)采取系列措施进行管控。主要采取低危害物质替代、排放限值、减排方案等措施进行减排，并在此基础上鼓励相关利益人员采用减排方案，以达到更好的减排效果。

低危害物质替代是指根据欧洲议会和 欧盟理事会(The European Parliament and the Council ，EC)法规(No.1272/2008)，部分VOCs为致癌(C)、致突变(M)或对生殖有毒(R)的物质或混合物，被指定或需要携带危险说明(H340、H350、H350i、H360D或H360F)，应尽可能在最短时间内用较低危害的物质或混合物进行更换。

排放限值规定是指针对排放废气的设施制定废气中VOCs排放限值、逃逸性排放限值、总排放限值，同时对具有特定危害属性(致癌性、致突变性、生殖毒性)的VOCs，分级管控。

减排方案是指IED附件Ⅶ第5部分规定的减排计划。

除IED外，欧盟还建立了1999/13/EC、2004/42/EC、1994/63/EC、2009/126/EC、2016/2284/EC等指令，以达到VOCs减排目的。其中1999/13/EC为VOCs溶剂排放指令，于2004年被2004/42/EC修订，后被IED替代；1994/63/EC 称为第一阶段汽油蒸气回收，旨在防止终端汽油储存及其随后分配到加油站期间的VOCs排放；2009/126/EC称为第二阶段汽油蒸气回收，确保在加油站加油的过程中汽油蒸气的回收。国家排放限额指令(National Emission Ceiling Directive，NECD)(2016/2284/EC)针对五类污染物进行管控，非甲烷挥发性有机物为其中之一，欧盟理事会要求各成员国以2005年排放量为基数，规定减排百分比，严格管控。

3 我国对VOCs的管控情况

自2010年起，我国逐渐加大对VOCs的关注度[9]，通过完善法律法规、健全制度体系，加强标准控制等方式，不断加强了对VOCs污染的控制，取得了一定成效。

3.1 我国对VOCs管控的相关政策法规

随着VOCs类物质受到的关注度越来越高，我国陆续颁布了各项政策法规(表4)，以期系统、有效地降低VOCs排放量，完善VOCs管控体系[10-11]。

我国VOCs管控重点集中在统筹管理，要求重点关注重点行业及区域，完善VOCs管控体系，以排放收费的方式协助管理[12]。

2017年发布的《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》中重点关注VOCs类物质共18种，根据欧盟对具有致癌性、致突变性、生殖毒性等危害属性污染物的分类，重点关注的18种污染物的危害属性见图2。

表4 我国VOCs相关法规政策

A—物质数量；B—具有致癌类别1和类别2的物质；C—具有致突变类别1和类别2的物质；D—具有生殖毒性类别1和类别2的物质；E—具有C/M/R任一属性的物质图2 “十三五”重点关注VOCs类物质的危害属性Fig.2 “The thirteenth five-year plan” focuses on the hazard properties of VOCs

3.2 我国国家固定源排放标准对VOCs管控

我国暂未针对VOCs制定排放标准，但47个现行固定源排放标准中，有17个排放标准涉及共61种VOCs类物质及5类综合项目的管控[10]。我国颁布的涉及VOCs类物质管控的排放标准见表5。其中，以石油化学工业行业管控的特征污染物数量最多，共计64种，有53种物质为VOCs类物质；其次为合成树脂工业行业，排放VOCs类物质 22种；大部分工业行业均排放苯系物(苯、甲苯、二甲苯)[13]。

《GB 31571—2015石油化学工业污染物排放标准》中共管控73种污染物，其中有64种特征有机污染物，VOCs类物质在特征有机物中的占比为82.81%。石油化学工业污染物排放标准中以排污口或厂界的浓度排放限值为管控手段对污染物进行限制。根据欧盟对具有致癌性、致突

表5 我国国家排放标准中管控的VOCs类物质

变性、生殖毒性等危害属性污染物的分类，分析我国石化行业中VOCs的危害属性占比，见图3。

A—物质数量；B—具有致癌类别1和类别2的物质；C—具有致突变类别1和类别2的物质；D—具有生殖毒性类别1和类别2的物质；E—具有C/M/R任一属性的物质图3 我国石油化学工业污染物排放标准中物质危害属性Fig.3 Material hazard attributes in petrochemical industry pollutant emission standards in China

4 国内外管控措施对比分析

(1) 在VOCs定义方面，我国尚未统一VOCs概念，发达国家已有明确定义。我国不同排放标准或不同监测方法均有不同定义。《GB 31571—2015石油化学工业污染物排放标准》重点管控石化行业污染物，因此VOCs定义为光化学反应；《GB 18582—2008室内装饰装修材料 内墙涂料中有害物质限量》为室内VOCs测定管控，因此VOCs按照沸点定义。美国针对室内、室外管控特点，将VOCs区分为两类，室内VOCs重点关注其是否易于挥发，室外VOCs重点关注其处于空气中是否易于造成不利影响；日本VOCs与欧盟的VOCs定义均统一按照物理性质区分，但在管控时仍重点关注其化学特性。

(2) 在管控物质数量方面，我国固定源排放标准中管控的VOCs类物质远远少于发达国家。我国固定源排放标准中共66项VOCs类物质(包括沥青烟、油气等综合项目)，美国气溶胶涂料行业共173项VOCs类物质，日本VOCs排放清单中共348项VOCs类物质。

(3) 在VOCs排放标准体系方面，我国暂无系统的VOCs排放标准。我国《大气污染防治法》要求生产、进口、销售和使用挥发性有机物的原材料和产品，其挥发性有机物含量应当符合质量标准或要求，但现阶段尚未建立。部分发达国家针对排放大量VOCs类物质的行业或含有VOCs类物质的产品制定排放标准。美国针对排放VOCs类物质的行业或排放源及含有VOCs类物质的产品制定排放标准，制定的NESHAP能协同减少VOCs排放量；欧盟针对重点排放VOCs的行业，建立了有机溶剂、汽油蒸气回收等相关排放标准；日本建立了VOCs排放标准。

(4) 在VOCs排放标准中的管控措施方面，我国控制措施较为单一，发达国家控制措施更加精细。我国工业源排放标准中，仅对设施排放口或厂界制定浓度排放限值；美国针对消费品及产品制定PWR或VOCs含量限值，针对其他行业或排放源除制定浓度排放限值外，还规定减排量、减排效率、操作标准等，针对HAPs排放源建立的NESHAP则利用MACT及RTR进行风险管理，有效减少HAPs及VOCs的排放量；欧盟除规定排放限值外，还制定低危害物质替代等措施，针对具有特定危害属性的污染物实行分级管控，不同危害类别和等级以不同排放限值管控，并鼓励采用减排方案达到排放限值。

(5) 在物质危害属性方面，我国暂未重点关注物质危害属性，美国重点关注致癌物，欧盟重点关注致癌物、诱变剂或对生殖有毒的物质以及对人体健康有害属性的物质(Carcinogens，Mutagens or Substances Toxic to Reproduction are Hazardous to Human Health，CMR)。我国石化行业管控的VOCs中，56.60%具有致癌性，71.70%具有CMR属性。“十三五”重点关注的VOCs中，27.78%具有致癌性，33.33%具有CMR属性，表明我国石化行业排放标准中管控的具有CMR危害属性的污染物较多，但“十三五”重点关注的污染物中具有CMR属性的较少。可见，实际排放的污染物大部分有毒性，但我国暂未从危害属性的角度关注污染物治理。美国针对HAPs中的致癌物必须确保能提供保护人体健康及环境的安全边际；欧盟针对具有CMR属性的物质进行分级管控，并鼓励采用低危害物质替代。

5 建 议

5.1 强化顶层设计，统一VOCs定义

(1) 加快完善顶层设计。我国在挥发性有机物的管控上起步较晚，尽管《大气污染防治法》已明确要求推行区域大气污染联合防治，建立产品排放标准、使用低毒低挥发物质、过程减排等管控措施，但现阶段还未形成系统性的挥发性有机物管理体系，顶层设计亟待完善。

(2) 确定统一的挥发性有机物定义。美国将VOCs分为室内和室外两类，在固定源排放时，EPA考虑污染物进入大气环境，若易发生光化学反应造成二次污染，对人体健康及生态环境均会带来严重影响，将固定源排放的挥发性有机物定义为能发生光化学反应的有机物，且不包含非反应性或光化学反应较弱的有机物。日本在制定挥发性有机物排放标准时，也是重点关注能发生光化学反应或形成颗粒物的物质[3]。因此，从污染物可能对人体或环境造成危害的角度看，VOCs定义侧重于光化学反应更加实际有效。

5.2 科学筛选，进一步补充、完善行业特征污染物

(1) 完善物质底层数据。工业排放中VOCs多为无组织排放，底数不清，缺乏基础数据，难以管控，相关科研或管控技术难以改进。实时监测，保存监测数据，收集、完善物质危害信息，建立基层数据库，采取动态更新的方式，完善基层数据库。

(2) 筛选确定行业特征污染物。我国现行47个国家固定源排放标准中管控的VOCs类物质，远远少于发达国家管控的VOCs。因此，建议从危害和暴露两方面筛选行业特征污染物，将其纳入标准进行管控。在危害方面，重点考虑致癌性、致突变性、生殖毒性等对人体健康造成潜在危害的污染物固有属性；在暴露方面，由于缺少排放量数据，可选择污染物对应化学品的生产使用量、污染物检出情况等作为潜在暴露的依据。

5.3 建立精细化标准体系和控制技术体系，完善相关技术规范

(1) 重点行业重点管控。VOCs治理应针对重点行业优先建立精细化的标准体系。石化、化工、包装印刷、工业涂装等均为VOCs排放的重点行业，结合各行业特点及产业结构等，建立排放标准，细化和规范相关技术。

(2) 针对行业排放的主要污染物，结合其危害属性，根据对人体健康或生态环境的影响程度分级进行管控。从美国、欧盟等发达国家关注重点来看，主要关注具有致癌性、致突变性、生殖毒性等对人体健康或环境造成不利影响的物质。

(3) 针对VOCs类物质的控制指标，各国在各行业选择不同，深入研究各种控制指标的优点和局限性，根据行业VOCs排放特点，选择可有效控制污染又便于监督执法的指标或指标组合。

(4) 针对源类别，对可能排放污染物的设备进行管控和统一标准。建立标签制度，含有VOCs的产品要求将VOCs含量列出。

5.4 实行风险管理，建立并完善配套技术

(1) 建立风险管理体系。美国对大气污染物管控比较全面系统，针对HAPs排放源建立排放标准，并采用残余风险评估对标准进行评估和修订，能在降低HAPs排放量的同时减少VOCs的排放量，有效降低了污染物对人体健康及生态环境造成的不利影响。我国可参考美国做法，实行风险管理，在建立标准的同时利用风险评估技术对减排效果进行审查，不断改进和完善排放标准，形成动态更新的循环体系[13]。

(2) 从MACT及RTR的角度，建立风险管理配套技术。美国将利用MACT技术、RTR技术制定标准并加以完善。MACT技术考虑成本、技术可行、能源需求、环境影响等方面制定排放限制要求；RTR技术利用残余风险评估技术，从人体健康和生态环境两方面进行风险评估，对MACT标准进行判断，确定是否修订排放标准及修订后的排放标准的具体要求。我国可参考美国经验，建立风险评估技术，修订排放标准，构建保护人体健康和环境的排放标准体系，实行风险管理[14]。

5.5 加强源头预防，兼顾光化学反应与危害属性的污染物的协同控制

(1) 加强源头预防，有效减少应用行业的VOCs和HAPs排放。涂料行业、汽车涂装、工业排放等均能产生或排放大量VOCs类物质，从源头减少使用含有VOCs的产品，推广使用水性、大豆基、能量固化等低(无)VOCs含量的油墨、胶粘剂、清洗剂、润版液、洗车水、涂布液；推广使用环境友好型复合技术等。

(2) 优先考虑开放性用途、含具有HAPs特征的VOCs产品的淘汰限制。开放性用途、含有HAPs的产品中的VOCs极易进入大气环境中，通过限用、禁用等方式减少产品使用，能有效减少VOCs的排放。

(3) 注重污染物的协同控制。VOCs、HAPs、颗粒物等污染物均能对人体健康及生态环境造成不利影响。VOCs是颗粒物的前体物，颗粒物已成为目前我国城市空气污染的重要污染物，管控VOCs能有效减少颗粒物的形成；HAPs中有VOCs类物质，美国有害大气名录包含187种污染物，其中有113种为VOCs类物质，在排放VOCs类物质的设备中，也会排放非挥发性的HAPs，针对设备或产品全生命周期进行管控和治理，能同时减少HAPs排放量。