武汉化工园区挥发性有机物管控现状及对策建议

＊金克洋 辛道旭 张瑞 刘君侠,3 刘琼玉,3*

（1.工业烟尘污染控制湖北省重点实验室（江汉大学） 湖北 430056 2.武汉市生态环境局青山区分局 湖北 430081 3.江汉大学分析测试中心 湖北 430056）

引言

挥发性有机物（VOCs）是形成臭氧（O3）和二次气溶胶的重要前体物[1-2]。近年来，我国SO2、氮氧化物（NOx）、烟粉尘控制成效明显，但VOCs排放量仍呈增长趋势，对大气环境影响日益突出。在PM2.5与O3协同控制以及减污降碳的背景下，“十四五”期间，VOCs替代SO2列入大气环境质量的约束性指标，VOCs污染防治将成为大气污染控制的关键与重点。“十四五”指标目标设置为：PM2.5、优良天数、NOx（氮氧化物）和VOCs（挥发性有机物）、重度污染天数等5个指标，原来的两个总量指标是SO2和NOx，现在把SO2换成VOCs，VOCs取代SO2成为新指标。可见，国家对VOCs防治的重视上升了一个新台阶。化工园区是VOCs排放的重要工业源，VOCs排放种类多，比重也较大[3]，VOCs治理及异味溯源问题已成为我国大气治理重要工作之一。

本文以武汉化工园区为例，系统分析当前化工园区VOCs存在的主要问题，提出该化工园区VOCs针对性的防治措施，旨在为提升化工园区VOCs管控水平提供借鉴。

1.化工园区挥发性有机物（VOCs）管控的现实意义

(1)防控臭氧(O3)的需要

“十三五”期间，大气环境质量得到明显改善，现在主要矛盾集中在O3污染浓度指标的控制上。特别在“十三五”末，PM2.5污染逐渐减轻，但O3浓度呈现上升的趋势。O3污染已经成为我们国家大部分地区制约空气质量改善的首要问题。以武汉化工园区空气质量自动站点为例，2019年103个污染日中，有74天的首要污染物为O3，占71.8%[4]；2020年287个污染日中，有132天的首要污染物为O3，占46.0%[5]；O3连续两年成为化工园区自动站点污染天气首要污染物占比最大的因子。党的十九届五中全会提出，要加强PM2.5和O3协同控制。VOCs作为形成O3和PM2.5的重要前体物，治理VOCs污染，补齐短板，将是今后一个时期大气治理的重要内容[6]。

(2)VOCs信访投诉成为热点问题

近年来，我国环境污染治理虽然取得积极进展，但形势依然严峻，特别是恶臭异味扰民已经成为热点问题[7]，VOCs中有害成分直接或间或危险人体健康[8-9]。目前石化企业成为我国恶臭异味主要环境信访投诉对象，化工园区恶臭主要是VOCs无组织排放引起的，加强对化工园区VOCs的管控已迫在眉睫，国外相关恶臭污染管理办法值得我们学习借鉴[10]。

2.武汉化工园区VOCs管控现状

(1)化工园区企业现状

武汉化工园区重点发展石油炼化一体化、有机化工原料、合成材料、高端精细化工、新材料和橡塑材料深加工等石化产业；以80万吨/年乙烯项目为龙头，下游延伸产品的基本有机化工产业和相关的高分子合成产业。化工园区内聚集了多种类型的化工企业及涉及挥发性有机物排放的大型储运企业，包括中韩（武汉）石油化工有限公司、武汉恒阳化工等重点化工企业及化工仓储公司。园区现有主要化工企业12家，恶臭污染物排放重点企业2家，合计14家企业。化工园区以石化企业、化学原料和化学制品制造企业为主，特征污染物VOCs的产生部位和种类繁多，包括烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等非甲烷碳氢化合物（NMHCs），醛、酮、醇、醚等含氧有机化合物（OVOCs），含氯有机物，含氮有机物，含硫有机物等几大类物质。

(2)生态环境部门对园区企业VOCs排放监管举措

目前，生态环境部门对化工园区治理主要有以下几点：一是要求园区各企业安装在线监测设施。通过在化工企业烟囱和厂界安装在线监测设施来监控VOCs有组织和无组织排放。二是加大现场检查。不打招呼、直奔现场，随机选取企业进行检查，主要是检查企业有机液体装卸平台、有机产品打包车间、污水处理池等VOCs主要排放源。三是在化工园区安装三台气相色谱-质谱（GC-MS）VOCs超级监测站，实时监测化工园区VOCs排放现状，并安排专人每天上报数据，对异常数据进行溯源后，安排专人现场检查，并要求相关企业自查。四是加大重点企业VOCs监测监管力度。每季度对重点企业厂界进行VOCs监测，对超标企业进行执法立案处罚；不定期对重点化工企业车间及污水处理装置等重点污染源排放口开展随机监测，主要针对企业VOCs进行手工采样监测，对VOCs排放超标企业，下达整改通知书，并立案处罚。

(3)园区重点化工企业VOCs治理现状

目前，化工园区重点企业均采取了VOCs治理措施。一是源头治理。政府鼓励企业积极参加清洁生产审核，对通过清洁生产审核的企业，给予一定的资金补贴；园区大部分企业均通过了清洁生产审核验收，通过开展清洁生产审核方式，优化生产工艺，使用清洁的原辅材料等，从源头上减少VOCs排放。二是开展泄露检测与修复（LDAR）工作。是通过对厂内生产装置、管道、储罐等环境风险区域开展潜在泄漏点进行检测，及时发现存在泄漏现象的组件，并进行修复或替换，进而实现降低泄漏排放。三是末端治理。石化企业常用的VOCs治理技术包括VOCs回收技术、VOCs破坏技术、VOCs组合治理技术等[11]。武汉化工园区重点企业主要采用吸收法、吸附法、直接燃烧法、催化燃烧法及相关组合处理技术等，例如武汉乙烯采用地面火炬，将厂内VOCs废气集中在地面火炬设施内进行燃烧，达到减排效果。园区部分企业VOCs治理设施实际运行管理过程中，还存在管理粗放等问题，尚未达到设计预期效果

(4)存在的主要问题

①未开展精细化源谱构建工作。化工园区内企业聚集，绝大部分都是石化行业下游企业，VOCs排总体排放量大，企业的原辅材料及工艺各异，各企业VOCs排放因子繁杂，很难明确各企业所有VOCs排放因子[12-14]。需开展化工园区基于企业工艺过程的源谱构建工作，通过在各企业各生产装置、管道、污水处理厂、储罐等部位开展检测，明确各企业VOCs排放因子，编制各企业VOCs源谱，建立园区VOCs源谱库，精准溯源，倒逼企业主动进行VOCs减排。

②未建立VOCs监测网络。化工园区缺乏有效的企业VOCs监测预警的监测手段和科学有效的VOCs立体监测网络，无法实现对企业VOCs排放的有效预警和风险控制。武汉化工园区目前有三台GC-MS监测站，但未能对园区所有企业进行覆盖，存在监测盲区和死角。由于缺乏完善的“点、线、面”立体监测网络以及针对化工园区溯源的VOCs走航监测，且未建立合理的平台端溯源模型，管理部门难以及时排查出可疑污染源和超标排污企业。由于园区VOCs监测网络覆盖面不够，对编制敏感区（居民区、学校等区域）和重点企业大气环境VOCs污染情况评估分析的支撑不足，难以实现对VOCs污染的精细化管控。因此，亟需对在园区增加布设VOCs监测站点，构建完整的园区立体监测网络。

③未建立智慧信息化管理平台。园区缺乏针对大气VOCs的智慧信息化管理平台，针对化工园区监测端建设的园区监测站，需要同步建立大气特征因子监测监控平台和园区大气溯源分析平台，真正实现前端感知到后端平台分析的联动和辅助决策的分析应用。目前园区环保信息化程度还不够，对区域内的污染源进行全面覆盖环境保护监测信息资源总量不足，无法完全满足环保监管部门、企业以及人民群众对环保信息需求。因此，应加快实现信息技术与环境监测、保护与综合治理的深度融合，提升环保信息化应用水平。

3.对策和建议

(1)建立基于工艺过程的精细化源谱，实现VOCs精准管控

化工园区VOCs源谱库建立是一项基础性工作，需对各企业进行监测、查找环评、排污许可证等，明确各企业VOCs排放因子，建立VOCs“基因库”，经汇总及梳理后，最终建立园区VOCs园谱。化工园区涉VOCs企业多，各企业的产品种类、原辅材料、工艺过程及设备均各异，不同工艺过程排放的VOCs的组成及浓度均有很大差异。为加强化工园区VOCs精细管控，需尽快在建立化工园区VOCs源谱，全面掌握园区内各化工企业VOCs排放组成及排放因子，为实现VOCs的精准溯源打下坚实基础。

(2)构建VOCs治监测网络，提升园区全面监控能力

主要建立污染源监测点、边界监测点和园区监测点三种类型监测站点。污染源监测点是根据企业的污染物排放浓度、风速风向、敏感区分布程度等不同在企业厂界建立污染源监测点位；边界监测点是在固定污染源较多且比较集中的的工业企业组团内建立；园区监测点是在园区主导风向和第二主导风向的下风向的工业园区边界，兼顾排放强度最大的污染源及污染项目的最大落地浓度，建立园区监测点。将污染源监测点、边界监测点和园区监测点构建成园区立体监测网络，形成“点、线、面”三维立体监测网络，实现对园区监测区域的全覆盖式网格精准监控，消灭监测盲区，实时掌握区域内环境污染分布状况及大气状况。

(3)建立园区智慧信息管理平台，提升预警、应急、溯源能力

通过园区在线监测网络的建设，构建“点、面、区”立体监测网络融合，最终建成园区智慧信息管理平台。该平台以大气环境质量监测系统、污染源废气在线监控系统、基础信息等系统为基础打造园区，实现科学预警、测管联动、动态防控、智慧决策等功能。针对前段监测网络，收集VOCs排放数据后，进行分析、应用，主要开发一企一档、分级报警综合管控、环保一张图、智能监测、数据研判、溯源系统等功能，全面提升园区预警、应急、溯源能力。

(4)辅助移动走航监测，提升灵活应急能力

VOCs走航监测技术因其具有检测速度快、灵敏度高、覆盖范围广、可实现边走边测、可快速建立污染源特征谱库及快速锁定污染源等优点，在园区VOCs溯源中应用的越来越广泛[15]。在化工园区现有定点VOCs监测设备的基础上购买同时装备VOCs（TOF-MS）监测设备和环境气体红外监测设备的移动走航VOCs监测数据服务，作为固定监测站点的补充，“动静”结合，加强对园区多种大气环境特征污染物的监控能力，提升园区灵活应急能力。

4.结语与展望

目前，全国大部分化工园区VOCs治理总体上处于正在逐步探索中，其中华东沿海地区如上海化工园区、江苏洋口化工园区对VOCs治理较为成熟，上海市和江苏省也分别出台了VOCs无组织排放地方标准，而华中地区湖北尚未出台VOCs无组织排放地方标准。特别是武汉化工园区作为华中炼化一体化大型化工园区，对VOCs治理起着典型示范和带头作用。目前，武汉化工园区对VOCs治理还处在摸索阶段，更多的是对标上海化工园区和江苏洋口化工园区进行学习和交流，当地政府可以结合武汉化工园区企业布局及管理特点实际情况，借助国家对VOCs治理历史最严管控契机，不断提高VOCs治理措施与手段。通过建立化工园区VOCs源谱，做好园区VOCs排放因子“基因”库基础工作，后期再建立在线监测体系、智慧信息管理平台，溯源VOCs排放企业，建立“一企一策”，倒逼企业减排，减少VOCs无组织总量排放。用科技手段彻底解决VOCs治理“硬件”缺陷，同时也要建立从企业到园区的VOCs治理管控制度，从实践操作中用好“硬件”，还要不断完善管控制度“软件”，达到“软硬件”平衡点，助力化工园区空气质量逐步改善，逐步建立生态、和谐、绿色化工园区。