船舶行业VOCs治理政策标准及趋势分析.pdf

第 31 卷 第 6 期2023 年 6 月Vol.31 No.6Jun.,2023船 舶 物 资 与 市 场 MARINE EQUIPMENT/MATERIALS&MARKETING0 引言近年来，VOCs 污染问题受到社会广泛关注，有效控制 VOCs 排放已成为我国大气污染治理中的重要问题。目前，我国 VOCs 治理工作依然薄弱，导致 VOCs监管工作难度增大。由于 VOCs 具有种类复杂性和光反应特性，管控难度远高于其他大气污染物，因此，需要制定科学有效、系统全面的管控措施，不断加强 VOCs监控治理，进一步提高 VOCs 治理水平，已成为现阶段VOCs 管控方面重要的研究课题1。本文通过国内外对于 VOCs 的定义、管控措施、排放限值等方面对比，发现我国 VOCs 治理政策标准还不够完善，尤其是船舶行业还没有制定 VOCs 排放标准，现存国家标准浓度限值要求较低。因此，我国将在“十四五”期间，完善 VOCs 政策体系，严格 VOCs 排放限值，为深入打好环境污染攻坚战奠定基础2。1 VOCs 简介1.1 VOCs 定义VOCs 为挥发性有机气体的总称，不同国家和组织对 VOCs 的定义和适用范围各不相同。我国 VOCs 防治起步较晚，最初没有明确的 VOCs定义，通过非甲烷总烃（NHCM）、总挥发性有机物（TVOC）来表征。1999 年颁布的行业标准中采用气船舶行业VOCs治理政策标准及趋势分析华承贺，关攀博，谭效时，韩占猛，宋晓晓，张亮亮，向可祺（中国船舶集团有限公司第七一四研究所，北京 100101）摘 要：船舶行业挥发性有机物（VOCs）排放存在浓度低、风量大、无组织排放突出等问题。针对这些问题，国家加大对 VOCs排放监督治理力度，不断完善 VOCs 监测手段，严格 VOCs 政策标准，强化 VOCs 排放限制。本文通过与美国、欧盟、日本等发达国家 VOCs 管控政策比较，发现我国目前 VOCs 定义尚未统一，VOCs 类物质管控数量少，VOCs 排放标准不系统，VOCs 控制措施较单一。因此，我国将进一步加强污染防治，提升 VOCs 和颗粒物协同监管能力，建立精细化标准和控制体系，完善相关技术规范，以此不断提升 VOCs 监管和治理，持续改善环境质量。关键词：船舶行业；VOCs；监测手段；政策标准中图分类号：X511 文献标识码：A DOI:10.19727/ki.cbwzysc.2023.06.001引用格式华承贺,关攀博,谭效时,等.船舶行业 VOCs 治理政策标准及趋势分析 J.船舶物资与市场,2023,31(6):01-04.相色谱法测定固定污染源排放废气中的 NHCM，主要测定 C2C8 的碳氢化合物。2002 年，室内空气质量标准（GB 18883-2002）中明确了 TVOC 定义，使用非极性色谱柱检测 VOCs 时，保留时间位于正己烷与正十六烷间，则为 TVOC。2007 年，环境标志产品技术要求胶印油墨（HJ/T 370-2007）中明确了在 101.3 kPa 压力下，任何初沸点低于或等于 250的有机化合物为VOCs。2014 年，大气挥发性有机物源排放清单编制技术指南中明确了 VOCs 是指在标准状态下，具有高饱和蒸气压、低沸点、小分子量、易挥发的有机物。主要包括碳原子个数为 212 的非甲烷碳氢化合物（NMHCs），碳原子个数为 110 的醛、酮、醇、醚等含氧有机物（OVOCs），卤代烃及含氮、含硫有机化合物等 152 种化合物。而在城市大气挥发性有机化合物（VOCs）监测技术指南中指出，若在常压下有机物沸点不高于 260，或者有机物在常温状态下，饱和蒸气压不低于 70.91 Pa，则为 VOCs3。美国联邦环保署（EPA）将 VOCs 定义为除无机碳外，任何参与大气光化学反应的碳化合物。而美国标准（ASTMD 3960-98）明确任何能参与光化学反应的有机物为 VOCs。欧盟 2002/231/CE 指令中指出在常温常压下，具有高蒸气压和易蒸发性能的有机化学物质为VOCs。欧盟 2004/42/CE 指令定义 VOCs 为标压下，初收稿日期：2022-10-16基金项目：工信部船舶工业碳达峰、碳中和项目作者简介：华承贺(1989-)，男，博士，工程师，研究方向为污染物治理技术及标准政策。船舶物资与市场第 31 卷 第 6 期 02 沸点不高于 250 的任一有机物。日本大气污染防治法规定 VOCs 是指排放或扩散到大气中的任何气态有机物（政令规定的不会导致悬浮颗粒物和氧化剂的物质除外）。世界卫生组织将 VOCs 定义为沸点在 50260 范围内，室温下饱和蒸气压大于 133.32 Pa，常温下以气态存在于空气中的有机物4。综上所述，可将 VOC 的定义分为：1）说明什么是 VOCs，或者是在什么条件下是 VOCs；2）环保意义上的定义，即会产生危害的那一类 VOCs。1.2 VOCs 的监测方法及表征VOCs 的监测方法和表征手段有很多种，不同国家根据实际情况采用适宜的监测方法和表征手段5-6。我国对于 VOCs 的监测和表征主要包括 3 类：1）采用 FID 测定甲烷以外的有机物总量，以 NMHC 计，大气污染物综合排放标准（GB 16297-1996）以及北京市、上海市、河北省等颁布的 VOCs 相关标准采用此方法。2）测定有机化合物的质量并直接计算作为 VOCs 的浓度，固定污染源废气挥发性有机物的测定固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法（HJ734-2014）、山东省、江苏省等相关 VOCs 标准采用此方法。3）使用 PID 法检测 NMHC，广东省固定污染源废气挥发性有机物排放连续自动监测系统光离子化检测器（PID）法技术要求（DB44/T 1947-2016）采用此方法。此外，我国明确了在线监测及无组织监测的要求和方法。2018 年，生态环境部发布了固定污染源废气非甲烷总烃连续监测系统技术要求及检测方法规定使用 FID 法测定 NMHC 的在线监测方法。2019 年，国家发布的关于 VOCs 无组织排放标准（GB 37822-2019）中，明确使用 FID 法测定监测厂区内 NMHC。美国常用“方法 18”、“方法 25”、“方法 25A”和“方法 25B”对 VOCs 进行监测。涂装等溶剂使用行业采用“方法 25”对 VOCs 进行检测,由 FID 检测器检测总有机碳（TOC）浓度（甲烷除外）。日本在颁布的挥发性有机物浓度的测定法中明确以 TVOC 的检测值代表 VOCs 的浓度，常采用 FID和 NDIR 检测。欧盟通过的EN12619：2013 固定源排放-总气态有机态质量浓度测定连续氢火焰离子化检测器方法中明确以 FID 测定 VOCs 含量，并以 TVOC 表示。综上所述，VOCs 的主要监测方法为气相色谱法，但所用的检测器不同，如 FID、PID 等，不同的检测方法呈现不同的表征特性。1.3 VOCs 的主要危害VOCs 作为臭氧和细颗粒物的前体物，是国家“十四五”期间重点管控的污染物之一。其活泼的理化性能使其在光照下参与光化学反应，对大气造成臭氧（O3）污染和细颗粒物（PM2.5）污染，并降低能见度。VOCs 组分中的有毒有害物质及含硫化合物还会引发有害空气污染物（HAPs）污染和臭味污染，还会影响人类的身体健康，产生致癌致畸问题7。1.4 VOCs 的主要来源VOCs 排放主要来源于自然排放和人为排放。自然排放主要指森林、海洋等区域动植物排放。人为排放主要包括固定源和移动源。其中固定源主要有化石燃料燃烧源、工艺过程排放源、溶剂使用源，移动源主要指车、船、飞机等交通工具的排放8。对于船舶行业而言，通过对船舶修造企业 VOCs 产生情况进行梳理，船厂 VOCs 主要来自于油漆涂料的使用、储存，主要来源于钢材预处理、分段涂装、船坞码头涂装和危废库。其中，船坞码头涂装为无组织排放，其他环节为有组织排放9。2 政策标准研究现状2.1 我国 VOCs 防治相关政策标准要求2010 年，我国加大对 VOCs 治理力度，不断完善相关法律，强化制度标准，提升管控要求，并取得良好成效。目前，我国 VOCs 监管文件主要有国家法律、政策和管理制度、技术规范和管理办法。形成 VOCs 污染防治法律法规和管理制度体系框架，如图 1 所示10-13。图 1 VOCs 污染防治政策体系框架法律层面，主要包括环境保护法和大气污染防治法。2014 年修订的环境保护法明确完善国家污染物排放标准中未作规定的项目，可以制定地方污染物排放标准。2018 年修订的大气污染防治法规定实行污染物总量控制，鼓励低毒、低含量 VOCs 的物料使用，确定在生产中产生的 VOCs 要进行空间密闭，并进行废气收集处理。第 6 期 03 政策方面，2013 年生态环境部颁布挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策，鼓励使用水性、高固份等环保型涂料，采用高效涂装工艺，减少露天作业，提高废气收集处理效率。2019 年生态环境部印发重点行业挥发有机物综合治理方案，加强了 VOCs 治理的精细化管理，重点行业要建立台账信息分类管理，船舶行业以工业涂装 VOCs 排放为主，逐步列入重点管控项目中。2021 年生态环境部印发关于加快解决当前挥发性有机物治理突出问题，要求各省市、各中央企业系统排查 VOCs 排放治理清理，并建立台账。从政策角度来看，国家已由重点行业管控向重点企业管控的趋势发展，加强精准管控，船舶行业因涂装工艺的有组织和无组织排放量相对较大，也被国家列入重点管控中。技术导则层面，重点行业挥发性有机物综合治理方案将石化/化工、工业涂装等主要 VOCs 排放行业纳入重点排污单位名录。2020 年挥发性有机物治理攻坚方案中要求加大源头替代，减少 VOCs 的产生，强化无组织控制和提升设施综合治理效率。与船舶行业相关的技术导则也发布了船舶涂料中有害物质限量（GB38469-2019）和低挥发性有机化合物含量涂料产品技术要求（GB/T 38597-2020），规定船舶涂料中 VOCs 的含量限值，可有效降低船舶制造过程中的VOCs 源头排放。管理条例方面，主要有大气污染防治行动计划和 排污许可管理条例。2013 年，生态环境部发布 大气污染防治行动计划，进一步推进 VOCs 治理工作，综合整治石化、表面涂装等行业的 VOCs 排放，鼓励使用低 VOCs 含量涂料及其他有机溶剂。2021 年，实施的排污许可管理条例排污单位应当遵守排污许可条例规定，按要求运行和维护污染防治设施，建立环境管理制度，严格控制污染物排放。技术政策方面，2013 年生态环境部颁布挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策，明确各单位根据涂装工段实际，采用高效喷涂技术，使用低 VOCs 含量的环保型涂料，露天喷涂作业时应增加 VOCs 净化、回收设施；对于 VOCs 排放源，应配备具有高收集效率的废气收集处理装置，确保 VOCs 达标排放。2.2 VOCs 排放标准要求从时间层面讲，1996 年实施的国家标准（GB16297-1996）限定 NHCM 的排放浓度值不高于 150 mg/m3（1997 年后新建企业执行 120 mg/m3标准），无组织排放浓度限值为 5 mg/m3。2001 年广东省实施大气污染污染物排放限值（DB44/27-2001）中，NHCM 有组织排放浓度限值为 120 mg/m3，无组织排放浓度限值为 5 mg/m3。而上海市颁布船舶工业大气污染物排放标准（DB31/934-2015），NHCM 有组织排放浓度限值为 70 mg/m3，无组织排放浓度限值为 4 mg/m3。厂区内无组织排放浓度限值为 10 mg/m3。同时，由于处理工序的差异，预处理 NHCM 排放限值（50 mg/m3）低于涂装段排放限值（70 mg/m3）。继上海市发布的相对严格的地方 VOCs 排放浓度限值后，山东、辽宁、江苏等省的 NHCM 有组织排放浓度限值为 70 mg/m3，河北省 NHCM 有组织排放浓度限值为 60 mg/m3，天津市 2020 年颁布的工业企业挥发性有机物排放控制标准（DB12/524-2020）中，NHCM 有组织排放浓度限值为 40 mg/m3，是目前国内最严格 NHCM 排放限值。从地域层面讲，东部地区的 VOCs 排放限值明显严于中西部。且在京津冀和长三角地区增加厂内 VOCs无组织排放限值。目前，湖北省和广西省没有制定地方污染物排放标准，仍然使用大气综合排放标准（GB16297-1996），NHCM 排放浓度限值为 120 mg/m3。而重庆市于 2016 年颁布的大气污染物综合排放标准（DB 50/418-2016）中，NHCM排放限值仍较高（120 mg/m3）。2.3 国外政策标准要求美国、日本和欧盟是开展 VOCs 污染防控较早的国家，在 20 世纪 90 年代初建立了 VOCs 人为排放源清单，并逐年完善。不仅制定了 VOCs 大气排放标准，还构建完善的制度体系14。20 世纪 70 年代初，美国制定并实施了清洁空气法案（CAA）、新污染源排放标准（NSPS）和国家有害大气污染物排放标准（NESHAP）。20 世纪 90年代初，修订的 CAA 限定了产品中 VOCs 排放量值。三类标准存在差异，但可减少 VOCs 排放。NSPS 主要管控排放颗粒物、氮氧化物、VOCs 等污染物的新源。NESHAP 明确了 HAPs 名录，并制定相应排放标准以限定排放源的排放限值，以此减少 VOCs的排放。清洁空气法规定，EPA 必须对其列出的 188 种空气有毒物质的排放进行监管。按照规定，若每年排放 10 t 或以上单一空气有毒物质或 25 t 或以上混合空气有毒物质，则为主要排放行业。目前，美国将船舶制造业列入空气有毒物质的主要排放行业。EPA 对于列出的主要污染源类别制定相应的排放标准15。日本大气污染防治法（2004 版）限制了 VOCs排放量值，对烟尘、VOCs、粉尘、有害大气污染物 4类物质进行管控。目前，日本按照有害大气污染物名录华承贺，等：船舶行业 VOCs 治理政策标准及趋势分析船舶物资与市场第 31 卷 第 6 期 04 制定相应管控措施，名录包含的 248 种污染物中，50%为 VOCs 类物质。此外，日本还制定了具有 348 种VOCs的排放清单。日本自2006年起对包括化学品制造、涂装、工业清洗、粘接、印刷、VOCs 物质贮存 6 类重点源的 9 种排污设施实行 VOCs 排放控制16。欧盟实施 2010/75/EU 排放指令，采用最优技术治理环境污染物，并严格限制工业生产中 VOCs 等污染物排放，以最大限度减少工业源污染排放。此外，欧盟还通过原料替代、严格限值、实施有效减排等，进一步降低污染物排放，以达到更好减排效果17。欧洲清洁空气计划中实施的行业指令，进一步减少 VOCs 排放。其中，在 1996/61/EC 指令中包含了石油冶炼、有机化学品、精细化工、储存、涂装和皮革加工等 6 大类 33 行业的 VOCs 排放标准。此外，根据毒害作用大小，欧盟对 VOCs 进行分级管控，要求高毒性VOCs 排放浓度不得高于 5 mg/m3，中等毒性 VOCs 排放限值为 20 mg/m3，低毒害 VOCs 排放限值为 100 mg/m3。3 政策趋势分析目前，国家对环境保护工作要求进一步提升，尤其在“十四五”期间，明确要求加强细颗粒物和臭氧协同治理，这对于 VOCs 排放较大的船舶行业而言，环保工作面临严峻考验。1）加强污染防治，提升 VOCs 和颗粒物协同监管能力。加强源头 VOCs 产生，强化源头替代工作。鼓励加强无/低 VOCs 含量涂料的生产和使用，从源头削减VOCs 的产生。强化污染物协同控制工作。细颗粒物是目前我国城市空气污染的重要污染物之一，VOCs 作为细颗粒物的前体物，加强 VOCs 产生和排放的管控，能够有效降低细颗粒物的形成。因此，需对含 VOCs 产品进行监管控和治理，有效抑制 VOCs 排放。2）建立完善 VOCs 排放政策标准，健全 VOCs 治理技术规范。加强对船舶行业 VOCs 排放管控。根据船舶行业 VOCs 产生和排放环节及特点，优先建立精细化的标准体系，并结合产业结构及行业特点，制定船舶行业 VOCs 排放标准，细化相关技术规范。船舶行业结合自身 VOCs 排放实际，选用有效指标对 VOCs 进行监管。建立台账，加强对含 VOCs 原辅料、VOCs 排放设备的分类管理。4 结语与发达国家相比，我国 VOCs 管控政策、标准仍有不足，尤其是管控数量少，政策体系不完善，管控措施与发达国家相比，我国 VOCs 管控政策、标准仍有不足，尤其是管控数量少，政策体系不完善，管控措施单一，对物质危害属性关注度低。针对这些问题，我国将持续提升污染防治工作，强化落实 VOCs 监管能力，建立健全精细化标准体系，完善技术规范要求，进一步提升船舶行业 VOCs 治理和管控，为深入打好环境污染攻坚战奠定基础。参考文献：1 郑锷,袁斌,何贤俊,等.华北平原冬季持续大雾对挥发性有机物(VOCs)的影响研究J.环境科学学报,2022.42(10):26-35.2 张钢锋,卜梦雅,李杰.我国挥发性有机物(VOCs)研究进展与态势分析 J.安全与环境学报,2023,23(3):951-961.3 杨一鸣,崔积山,童莉,等.美国 VOCs 定义演变历程对我国 VOCs 环境管控的启 J.环境科学研究,2017,30(3):368-3794 江梅,邹兰,李晓倩,等.我国挥发性有机物定义和控制指标的探讨 J.环境科学,2015,36(9):3522-3532.5 杨萌,许信.环境监测中挥发性有机物监测方法的运用 J.资源节约与环保,2021(12):61-63.6 白杨.挥发性有机物污染防治政策及监测技术综述 J.农业与技术,2019,39(13):66-67+70.7 马红妍.工业源挥发性有机物治理技术及管理对策研究 J.皮革制作与环保科技,2022,3(2):24-26.8 张玲.环境空气挥发性有机物的特征及来源 J.江西化工,2018(4):134-135.9 李明广.船舶行业挥发性有机废气治理技术 J.船舶物资与市场,2020(5):124-125.10 刘彩云,张继果,刘鑫宇.船舶外场涂装无组织排放现状与法规分析 J.中国修船,2021,34(1):53-56.11 黄进.挥发性有机物 VOCs 防治技术政策及标准体系框架研究 J.中国标准化,2017(7):70-75+84.12 叶代启,刘锐源,田俊泰.我国挥发性有机物排放量变化趋势及政策研究 J.环境保护,2020,48(15):23-26.13 司雷霆,王浩,李瑞云,等.我国 VOCs 污染治理政策及现状分析 J.环境与发展,2019,31(8):71-72+74.14 竹涛,朱晓晶,牛文凤,等.国内外挥发性有机物排放标准对比研究 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