VOC排放政策應綜合考慮控制效果
工(gong)信部和(he)財(cai)政部近(jin)日發布了《重點行(xing)業(ye)(ye)揮發性有(you)機物削減(jian)行(xing)動計劃(2016-2018)》,目(mu)標(biao)是到(dao)2018年工(gong)業(ye)(ye)行(xing)業(ye)(ye)VOCs排放量(liang)比(bi)2015年削減(jian)330萬(wan)噸以上(shang)。VOC同時是PM2.5和(he)臭氧(yang)污染(ran)的前體物,控制(zhi)VOC對(dui)(dui)于控制(zhi)這兩種污染(ran)具有(you)重要意義。我們想知道,VOC對(dui)(dui)大氣污染(ran)的貢(gong)獻究竟(jing)有(you)多大?控制(zhi)VOC的關鍵是什(shen)么?如何對(dui)(dui)PM2.5和(he)臭氧(yang)進行(xing)協同控制(zhi)?
對話(hua)人:美國德州農工(gong)大學大氣(qi)科(ke)學系和化(hua)學系教授張(zhang)人一
張(zhang)人一,畢業于美(mei)國(guo)麻省理(li)(li)工(gong)(gong)學(xue)(xue)院(MIT)大氣(qi)化(hua)學(xue)(xue)專業,師從于1995年諾(nuo)貝爾(er)化(hua)學(xue)(xue)獎得主MarioJ.Molina博士(shi),并曾在加州(zhou)理(li)(li)工(gong)(gong)學(xue)(xue)院和美(mei)國(guo)國(guo)家航(hang)空航(hang)天局從事博士(shi)后工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)。早期的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)對平流(liu)層臭(chou)氧減少機理(li)(li)和南極臭(chou)氧空洞的(de)(de)形成做出了貢獻(xian),最近的(de)(de)研(yan)究工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)包(bao)括大氣(qi)碳氫化(hua)合物的(de)(de)光化(hua)學(xue)(xue)氧化(hua),氣(qi)溶膠的(de)(de)生(sheng)(sheng)成、生(sheng)(sheng)長(chang)和理(li)(li)化(hua)特性(xing)、城市(shi)和地區性(xing)的(de)(de)空氣(qi)污染等方面。同時擔(dan)任美(mei)國(guo)德州(zhou)農工(gong)(gong)大學(xue)(xue)大氣(qi)化(hua)學(xue)(xue)和環境研(yan)究中心主任、美(mei)國(guo)氣(qi)象學(xue)(xue)會(hui)大氣(qi)化(hua)學(xue)(xue)委員(yuan)會(hui)主席等職務。
采訪人:本報記者黃(huang)婷婷
VOC排放(fang)會造(zao)成(cheng)什(shen)么樣的(de)污(wu)染?
■不同種類的(de)VOC會導致不同類型的(de)污(wu)染(ran)。
中(zhong)國環境報(bao):當前(qian)中(zhong)國PM2.5和臭氧污(wu)染并存,而(er)VOC(揮發性有(you)機物)同時是PM2.5和臭氧污(wu)染的(de)前(qian)體物,因(yin)此積極防控VOC對于防治(zhi)大(da)(da)氣污(wu)染來說是非常重(zhong)要的(de)。那么,VOC的(de)來源是什么?對大(da)(da)氣污(wu)染的(de)貢獻究竟(jing)有(you)多(duo)大(da)(da)?
張人一(yi):VOC的來源一(yi)部分是(shi)自(zi)然(ran)排(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang),比(bi)如(ru)植物排(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)。美國有(you)一(yi)個(ge)地方(fang)叫Smokymountain,那里(li)沒有(you)任何(he)的工業,但是(shi)森(sen)林排(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang)了很多(duo)VOC導致了藍霾(BlueHaze)的形成。另一(yi)部分是(shi)人為排(pai)放(fang)(fang)(fang)(fang),包括機(ji)動(dong)車、工業等。
VOC導致PM2.5和臭氧(yang)的(de)(de)形成(cheng)(cheng)過程(cheng)是(shi)(shi)(shi)完(wan)全不(bu)一樣的(de)(de)。臭氧(yang)的(de)(de)形成(cheng)(cheng)簡單一點(dian),主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)是(shi)(shi)(shi)VOC和氮氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(NOx)在太陽光下發生的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)反應。城(cheng)市中VOC的(de)(de)排(pai)放主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)來(lai)源(yuan)于(yu)機(ji)(ji)動車(che),其次(ci)還有煉油與(yu)化(hua)(hua)(hua)(hua)工廠(chang)等(deng)工業源(yuan),植(zhi)物排(pai)放對(dui)VOC的(de)(de)貢(gong)獻(xian)也不(bu)能忽視。VOC對(dui)PM2.5的(de)(de)貢(gong)獻(xian)主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)涉(she)及二(er)次(ci)有機(ji)(ji)氣(qi)(qi)溶(rong)膠(jiao)的(de)(de)形成(cheng)(cheng),這(zhe)是(shi)(shi)(shi)一個非(fei)常復雜的(de)(de)大氣(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)過程(cheng)。VOC可能成(cheng)(cheng)千上萬種,其形成(cheng)(cheng)二(er)次(ci)有機(ji)(ji)氣(qi)(qi)溶(rong)膠(jiao)的(de)(de)機(ji)(ji)理,包括物理與(yu)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)過程(cheng),學(xue)術界還不(bu)是(shi)(shi)(shi)完(wan)全清楚。不(bu)僅是(shi)(shi)(shi)在中國,在世界范(fan)圍內都(dou)是(shi)(shi)(shi)如此。有的(de)(de)城(cheng)市主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)污(wu)染物是(shi)(shi)(shi)PM2.5,有的(de)(de)城(cheng)市是(shi)(shi)(shi)臭氧(yang),這(zhe)與(yu)大氣(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)過程(cheng)有關,不(bu)同種類的(de)(de)VOC會導致不(bu)同類型的(de)(de)污(wu)染。
中國環境(jing)報:工信部(bu)和財政部(bu)近日發布了《重點(dian)行業揮發性有機物削(xue)減行動計劃(2016-2018)》,從(cong)重點(dian)行業的角(jiao)度(du)控制VOC排放(fang)。一(yi)些地方如北京、上海也(ye)在積(ji)極探索開展VOC研究和控制。您對這些舉(ju)措如何評(ping)價?
張人一(yi):中國政府對(dui)大氣污染治理非(fei)常重視,投入(ru)也特別大,這是(shi)非(fei)常正面的,值得(de)稱贊。對(dui)于重點(dian)行業控制(zhi)VOC,應該(gai)是(shi)有(you)一(yi)定的效(xiao)果,因(yin)為各種行業排放量(liang)的減少對(dui)控制(zhi)PM2.5和臭氧污染總體應該(gai)是(shi)有(you)用(yong)的。但是(shi)制(zhi)定排放策略(lve)要建立在科(ke)學的基礎(chu)上(shang),綜(zong)合考慮控制(zhi)效(xiao)果應該(gai)更好。
另外,中國(guo)大(da)氣污(wu)染(ran)(ran)問題很嚴重,污(wu)染(ran)(ran)物的濃度非常(chang)高,這(zhe)本身也(ye)能促進大(da)氣化學(xue)的研究(jiu)。我認為中國(guo)在大(da)氣化學(xue)與污(wu)染(ran)(ran)科學(xue)研究(jiu)方面(mian)會取得突破性的成果(guo),對此(ci)我很樂觀。
對控(kong)制VOC有哪(na)些建議?
■不同的VOC反應速率(lv)不同,應分類控制。
中國(guo)環(huan)境報:您對VOC控制有哪些建議(yi)?
張人一(yi):對于防(fang)治,我的建議(yi)是(shi)分(fen)(fen)類(lei)控(kong)制。VOC的主(zhu)要成分(fen)(fen)是(shi)有機(ji)(ji)碳,它只有兩個走(zou)向:一(yi)部分(fen)(fen)形(xing)成二(er)氧化碳,可以長期存在大(da)氣中;另一(yi)部分(fen)(fen)會(hui)形(xing)成二(er)次有機(ji)(ji)氣溶(rong)(rong)膠(jiao),最終被(bei)從空(kong)氣中清除(chu)。不(bu)同的VOC反應速率非(fei)常不(bu)一(yi)樣,對大(da)氣污染(ran)的貢(gong)獻也(ye)不(bu)同。比如甲烷,可以變成二(er)氧化碳,也(ye)可以變成二(er)次有機(ji)(ji)氣溶(rong)(rong)膠(jiao),但它的轉化過(guo)程可能要幾年。還有一(yi)些(xie)VOC,它的氣溶(rong)(rong)膠(jiao)轉化需要幾個月。對于這(zhe)些(xie)反應較慢(man)的VOC來說,隨著空(kong)氣的流動(dong),會(hui)被(bei)輸送到其他區域(yu),對全(quan)球(qiu)性空(kong)氣質量與氣候(hou)會(hui)有影(ying)響(xiang)。而(er)大(da)氣中一(yi)些(xie)反應速度(du)快的VOC,會(hui)造成局地的二(er)次有機(ji)(ji)氣溶(rong)(rong)膠(jiao)快速形(xing)成。
比如(ru)機(ji)動車(che)排放(fang)的(de)芳(fang)香(xiang)烴(jing),反應速度(du)(du)就很(hen)(hen)(hen)快(kuai)。大(da)(da)量的(de)實驗與觀(guan)測已經證明,機(ji)動車(che)排放(fang)對城市二(er)次有(you)機(ji)氣(qi)溶膠的(de)貢(gong)獻是(shi)(shi)非常(chang)大(da)(da)的(de)。而(er)煉(lian)油(you)廠產生(sheng)的(de)VOC主要(yao)是(shi)(shi)由(you)比較小的(de)碳雙鏈組成的(de)烯烴(jing)物,它的(de)反應速度(du)(du)快(kuai),形成臭氧也很(hen)(hen)(hen)快(kuai),但局地對二(er)次有(you)機(ji)氣(qi)溶膠的(de)貢(gong)獻不是(shi)(shi)很(hen)(hen)(hen)大(da)(da)。當(dang)前,急需(xu)控制(zhi)的(de)是(shi)(shi)在大(da)(da)氣(qi)中轉化成氣(qi)溶膠速度(du)(du)較快(kuai)的(de)VOC。因(yin)此,VOC研究(jiu)要(yao)更加精(jing)細化,分類進行(xing)控制(zhi)。如(ru)果不分種(zhong)類,搞不清楚不同(tong)VOC的(de)污染貢(gong)獻,治理起來就很(hen)(hen)(hen)具有(you)盲目性。
比(bi)如,美國(guo)休(xiu)斯敦地區的(de)煉油廠(chang)比(bi)北京(jing)多,其PM2.5污染并不嚴(yan)重。雖然煉油廠(chang)排放的(de)VOC對(dui)臭氧形成有很大的(de)貢獻,但對(dui)二次有機(ji)氣溶膠貢獻很小。
中國環境報:對于機動車(che)數(shu)量較大的(de)大城(cheng)市來說,當前防控重(zhong)點是什么?
張人一(yi):對(dui)于(yu)北京等(deng)大城(cheng)市來說(shuo),當(dang)務之急還是要(yao)控制機(ji)動(dong)車(che)(che)污染(ran)排放。一(yi)方(fang)面,要(yao)控制機(ji)動(dong)車(che)(che)數量。汽車(che)(che)行業(ye)是經濟(ji)發展的(de)(de)(de)一(yi)個支柱,這是不可否認的(de)(de)(de)。但是總體上來說(shuo),中國這些年機(ji)動(dong)車(che)(che)發展的(de)(de)(de)速度太快了(le)。且由于(yu)規劃等(deng)問題(ti),擁堵特別(bie)嚴重,造(zao)成非(fei)常大的(de)(de)(de)排放量。當(dang)前機(ji)動(dong)車(che)(che)太多了(le),這對(dui)造(zao)成空氣污染(ran)應是一(yi)個重要(yao)的(de)(de)(de)方(fang)面。
另一方面(mian),要加強(qiang)對油品的(de)(de)控制(zhi)。油品質量對硫、VOC排放(fang)等都(dou)有(you)一定的(de)(de)影(ying)響,要綜合考(kao)慮改善(shan)油品成分(fen),以降低大氣(qi)污染(ran)。對于控制(zhi)VOC來說,汽(qi)車(che)的(de)(de)催化(hua)式排氣(qi)凈化(hua)器(qi)應該是有(you)效的(de)(de)。美國汽(qi)車(che)都(dou)安裝(zhuang)有(you)這種裝(zhuang)置,來控制(zhi)VOC排氣(qi)。國內也在開(kai)展相關汽(qi)車(che)VOC與NOx減排研究,希(xi)望(wang)在這方面(mian)有(you)所進展。
為什么需要協同(tong)控制?
■VOC和NOx不(bu)是線性關系,應協同控制(zhi)。
中國環境報:無論是PM2.5還(huan)是臭氧治理(li),都應該(gai)以(yi)科學為依據(ju)。您(nin)曾提到,不(bu)同(tong)的學者采取(qu)不(bu)同(tong)的方法進行(xing)的源解析,結果往(wang)(wang)往(wang)(wang)差異很大(da)。您(nin)認為怎(zen)樣的源解析才是科學、正確的?
張人(ren)一:不(bu)管是(shi)PM2.5還是(shi)臭氧(yang)污(wu)染(ran)(ran)治(zhi)(zhi)理(li)(li),首先(xian)這(zhe)(zhe)是(shi)一個科學問(wen)題,需(xu)要研究各種污(wu)染(ran)(ran)物反(fan)(fan)應的(de)(de)物理(li)(li)與化學機(ji)理(li)(li)。而(er)當前一些地方(fang)所做(zuo)的(de)(de)源(yuan)解(jie)析(xi)(xi),沒有(you)建(jian)立在(zai)完全了(le)解(jie)這(zhe)(zhe)些污(wu)染(ran)(ran)物反(fan)(fan)應原理(li)(li)的(de)(de)基礎上。各種源(yuan)解(jie)析(xi)(xi)方(fang)法都是(shi)經驗(yan)性(xing)的(de)(de),為了(le)方(fang)便政府采取措施(shi),而(er)把污(wu)染(ran)(ran)物歸到不(bu)同的(de)(de)來源(yuan)。這(zhe)(zhe)就是(shi)為什么(me)不(bu)同的(de)(de)源(yuan)解(jie)析(xi)(xi)結果差異會(hui)(hui)特別大(da)(da)的(de)(de)原因。如果單純(chun)依靠(kao)源(yuan)解(jie)析(xi)(xi)開展大(da)(da)氣污(wu)染(ran)(ran)治(zhi)(zhi)理(li)(li)工作,比如按照(zhao)源(yuan)解(jie)析(xi)(xi)結果哪塊對污(wu)染(ran)(ran)的(de)(de)貢獻(xian)大(da)(da)就著重(zhong)治(zhi)(zhi)理(li)(li)哪一塊,就可能(neng)會(hui)(hui)產生(sheng)誤差,不(bu)確定性(xing)非常大(da)(da)。治(zhi)(zhi)理(li)(li)效果不(bu)一定好(hao)。總之,治(zhi)(zhi)理(li)(li)大(da)(da)氣污(wu)染(ran)(ran)首先(xian)需(xu)要對大(da)(da)氣化學、環境(jing)學有(you)更(geng)好(hao)的(de)(de)了(le)解(jie),先(xian)把科學問(wen)題搞清楚。
中國環(huan)境報:我們現(xian)在采取(qu)(qu)很多措施應對(dui)大氣(qi)(qi)污(wu)染,但(dan)是有時候(hou)發(fa)現(xian)已經采取(qu)(qu)了(le)非常嚴格的治理手段(duan),仍然會(hui)出現(xian)重污(wu)染天(tian)氣(qi)(qi)。排除氣(qi)(qi)象因(yin)素(su),對(dui)此(ci)如何理解?是不(bu)是應該有一個協同控制(zhi)(zhi)機制(zhi)(zhi)?比如控制(zhi)(zhi)臭氧發(fa)生就不(bu)能只控制(zhi)(zhi)VOC?
張人一(yi):我先舉一(yi)個例(li)子。我在華(hua)盛頓(dun)特區主(zhu)持舉辦了(le)2011國際化(hua)學年的(de)一(yi)個科學研討會,在紀念美國《清潔空氣法修正(zheng)案(an)》簽(qian)署(shu)20周年活動中(zhong),與會者(zhe)談及了(le)當時(shi)簽(qian)署(shu)此法案(an)的(de)過程,包括(kuo)對(dui)臭氧控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)考慮。其中(zhong)一(yi)個科學家提(ti)了(le)一(yi)個問題:我們科學家的(de)研究對(dui)政府制(zhi)(zhi)(zhi)定的(de)政策到底有沒(mei)(mei)有作(zuo)用?當時(shi)參會的(de)老(lao)布什時(shi)期的(de)白(bai)宮主(zhu)管對(dui)此充分肯定,他表示(shi),科學研究對(dui)制(zhi)(zhi)(zhi)定政策很有幫助(zhu)。比如臭氧的(de)形成(cheng)過程中(zhong),VOC和NOx并不是(shi)一(yi)個線性關(guan)系,而與兩(liang)者(zhe)的(de)比例(li)有關(guan)。如果(guo)只(zhi)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)VOC,或者(zhe)只(zhi)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)NOx,或者(zhe)比例(li)沒(mei)(mei)有調好(hao)的(de)話,其效果(guo)就沒(mei)(mei)辦法保(bao)障。美國政府會根據科學家提(ti)出的(de)這些(xie)結論(lun),來制(zhi)(zhi)(zhi)定政策。
從常(chang)理來說,如果污(wu)染過(guo)程(cheng)是線性(xing)(xing)的(de),我們對某個污(wu)染因(yin)子進行了(le)控(kong)制,其濃度(du)就應(ying)該降(jiang)低,但是結(jie)果有(you)(you)時候并不如此。現(xian)在很多地(di)方采取了(le)多種減排手段,仍然會出現(xian)特別嚴重的(de)重污(wu)染天(tian)氣(qi)。這可能就與大(da)氣(qi)化(hua)學的(de)非線性(xing)(xing)有(you)(you)關(guan)(guan),也(ye)許有(you)(you)些(xie)關(guan)(guan)鍵污(wu)染物種還沒考慮到,或許不同(tong)的(de)手段之間(jian)具有(you)(you)不協同(tong)性(xing)(xing),甚至有(you)(you)相反的(de)作用(yong)。因(yin)此,大(da)氣(qi)污(wu)染控(kong)制必(bi)須(xu)注重協同(tong)性(xing)(xing)。

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