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《不同人为源排放清单对大气污染物浓度数值模拟的影响：以浙江省为例》

  • 来源专题：大气污染防治
  • 编译者： APC
  • 发布时间：2017-09-21

  • 应用大气化学模式WRF-Chem（Weather Research and Forecast-Chemistry），分别选用亚洲排放源清单INTEX-B（Intercontinental Chemical Transport Experiment-Phase B）、REASv2.1（Regional Emission inventory in Asia version 2.1）以及全球排放源清单HTAP_v2（Hemispheric Transport of Air Pollution version 2），对浙江省2013年12月进行模拟，分别记为IN、RE和HT试验，研究人为源排放清单对大气污染物浓度数值模拟的影响。结果表明，3组试验合理的反映出PM2.5（空气动力学当量直径小于等于2.5 μm的颗粒物，即细颗粒物）、PM10（空气动力学当量直径小于等于10 μm的颗粒物，即可吸入颗粒物）和NO2近地面浓度的时空分布特征，相关系数为0.5～0.8，85%以上的模拟值落在观测值的0.5～2倍范围内，但对SO2近地面浓度模拟较差。IN、RE、HT试验对PM2.5和PM10的模拟偏差均成递减趋势，约为30%、16%和6%，HT试验的模拟值更加接近观测。INTEX-B清单中PM2.5的一次排放与二次气溶胶前提物SO2均高于REAS与HTAP清单，因此会导致更多的硫酸盐生成，从而进一步增加PM2.5浓度。HTAP_v2清单中较低的NH3排放会抑制硝酸盐的生成，从而有助于降低PM2.5浓度。3个清单的基准年与模拟年的差异对SO2浓度模拟的准确性影响更大，INTEX-B清单中SO2排放量明显高于REASv2.1与HTAP_v2清单，尤其在浙北和沿海工业发达地区，导致IN试验模拟的SO2在这些地区存在明显高估。3组试验模拟的NO2浓度偏差最小且更为接近（-8%～4%），主要原因是3个清单在浙江省的NOx排放十分一致。从3组试验结果之间的差异程度来看，浙江省范围内PM2.5、PM10、SO2和NO2逐日浓度模拟值之间的平均差异程度分别约为14%、15%、51%和16%，最大差异程度分别为69%、78%、137%和132%。月均浓度与逐日浓度的平均差异程度基本一致，但最大差异程度明显更低。总体来看3组试验模拟的PM2.5、PM10与NO2的差异程度明显低于SO2。

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    • 我国大气环境形势十分严峻，以细颗粒物（PM2.5）和臭氧（O3）为特征的复合型大气污染日益凸显。以京津冀地区为例，虽然近年来空气质量有一定改善，但PM2.5浓度仍处于高位，京津冀及周边地区远超过国家环境空气质量二级标准。同时，重点区域O3浓度呈现上升趋势，尤其是在夏秋季已成为部分城市的首要污染物。 近年来，为了促进经济的可持续发展，推进大气环境的治理和保护、推动节能减排工作的进展，我国颁布了一系列产业政策对VOCs治理行业进行支持与引导，促进本行业的规范、健康发展。 2016年9月，环保部、发改委、能源局等6部委再度联合下发《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》，这也是首个专门明确VOCs治理重点的指南。此外，国家已发布的42项固定源排放标准中，有14项涉及VOCs控制，涵盖石油炼制、汽油运输等领域。 党的十九大要求，今后三年要重点抓好防范化解重大风险、精准脱贫、污染防治三大攻坚战。2017年中央经济工作会议明确：“打好污染防治攻坚战，要使主要污染物排放总量大幅减少，生态环境质量总体改善，重点是打赢蓝天保卫战……”，控制复合型大气污染、打赢“蓝天保卫战”已经上升到国家根本大计和战略层面。 二、VOCs污染治理政策体系已经确立，污染排放标准和监控体系逐步完善 为保持经济的可持续发展，国家对大气污染执法和监管力度不断加大，并进一步完善环境监察机制，明确执法责任和程序，提高执法效率，改进对环境违法行为的处罚方式。大气环境违法成本越来越高，相关部门及企业在大气环境治理投入将逐步增长，从而提高工业企业对高端污染治理技术和产品的市场需求。 2014年新修订的《中华人民共和国环境保护法》和2015年新修订《中华人民共和国大气污染防治法》将VOCs污染防治纳入了环保法律体系，明确了从源头、过程到末端防治的法律责任，是VOCs治理政策进入成熟期的重要标志。 25年来首次修订完成的《环保法》新增“按日计罚”的制度，即对持续性的环境违法行为进行按日、连续的罚款。《环保法》作为一部行政法律，罕见地规定了行政拘留的处罚措施，对污染违法者将动用最严厉的行政处罚手段。《环保法》还将民间力量有序地纳入环境治理的机制中，设立了环保公益诉讼制度。 2016年实施的《大气污染防治法》明确规定，对于违反相关规定的企业，将依法采取责令改正或者限制生产、停产整治，情节严重的，责令停业、关闭。 在经济调节制度方面，2016年全国人大审议通过了《中华人民共和国环境保护税法》，将苯、甲苯、甲醛、酚类等几十个类型的VOCs列入征税范围，有明确的污染当量核算标准和对应税额，这条法规促使企业将外部成本内部化，极大的提高了企业在VOCs污染治理领域投入的经济动力，同时统一的税额和征收标准促进了全国统一的VOCs治理市场形成。 在监管执行和效果评估方面，2017年公布的《排污许可管理办法（试行）》，从监管执行层次确定了“按证排污、持证排污”的基础性污染源管理制度，2020年前VOCs重点排放行业都将推行排污权许可证制度，VOCs排放企业都将建立VOCs自行监测、台账记录和定期报告的体系，这从基础上推动中国VOCs治理进入精细化管理阶段。 《刑法修正案（八）》更是将“重大环境污染事故罪”修改为“污染环境罪”，降低了入罪门槛，将虽未造成重大环境污染事故，但长期违反国家规定，超标准排放、倾倒、处置有害物质，严重污染环境的行为也认定为犯罪。 2018年颁布的《2018年重点地区环境空气挥发性有机物监测方案》和《关于加强固定污染源废气挥发性有机物监测工作的通知》，则从建立统一的监测体系和VOCs治理效果的评估机制角度，使VOCs污染控制行业实现了闭环管理，具备完整的管理框架。 随着VOCs污染防治法规体系的确立，重点行业VOCs排放标准逐步得到完善。2015年国家新颁布的《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570—2015）、《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571—2015）、《合成树脂工业污染物排放标准》（GB31572—2015）等三项国家标准，是我国第一次参考美国、欧盟等国家/地区关于VOCs污染物定义制订的排放标准，明确了VOCs污染物类型和排放标准。在新的VOCs国家排放标准方面，生态环境部高度重视重点行业大气污染排放标准的制订修订工作，目前正在推动VOCs的无组织排放控制标准制订，源头控制行业如涂料、油墨及胶黏剂等清洁原料的污染排放等18个排放标准制订也在稳步推进。 北京、上海、重庆、浙江、山东、四川、陕西等各省市也发布了一批与VOCs有关的行业排放标准，还有10余项VOCs排放控制标准在制订过程中。北京、深圳等地发布了建筑类涂料与胶粘剂、涂料等低含量挥发性有机化合物的源头控制标准。另外，2017年出台多个监测类标准规范，如《恶臭污染物环境监测技术规范》《北京市固定污染源废气挥发性有机物监测技术规范》《广东省挥发性有机物排放连续自动监测系统标准》等。 三、VOCs被列为“十三五”期间首要控制的污染物之一，而石化化工行业的VOCs综合整治是“十三五”期间VOCs控制的重点领域 2016年国务院颁发的《“十三五”生态环境保护规划》将VOCs作为“十三五”期间首要控制的污染物之一，规划中明确指出，将控制重点地区重点行业挥发性有机物排放，至2020年全国重点地区、重点行业VOCs排放总量要比2015年下降10%以上。 相比其他行业，石化行业的VOCs排放有着排放源点多面广、成分复杂、污染物活性强危害大的特点。因此，对于石化企业来说，VOCs的排放源识别和把控是主要的难点。石化行业VOCs排放过程主要分为储运销过程排放与炼化生产过程排放，其中储运销过程排放一般指油品储存、运输、销售的过程中，油气由于具有挥发性而产生的VOCs排放或泄露，渠道包括油码头、加油站、储油库、油罐车及有关管线等。而炼化生产过程排放则指在石油炼制及石油化工的工艺流程中由于化学反应而产生的VOCs排放，也包括工艺流程中设备与管线组件、装载设施排放等。长期以来，我国石化行业VOCs排放处于无组织排放为主的阶段，石油化工等各工业生产所形成的废气排放是大气中VOCs的主要来源之一。 据统计数据显示，2015年石化、化工行业的工业排放源约占总量的43%。石化行业排放的VOCs成分复杂，活性强，危害大，亟需开展治理，因此石化行业VOCs治理对降低大气污染意义重大。 与其他行业不同，石化行业的VOCs治理自“十二五”期间发布《石化行业挥发性有机物综合整治方案》就已经启动，且因为企业的积极性较高已经得到了较快的推进。对于石化行业来说，国家的下一步计划是摸清企业的排放源项。因此，对于石化企业而言，一方面需要健全石化行业的VOCs排放监管体系，另一方面还需要在末端建设高效的收集治理设施。这两部分将是针对石化行业VOCs未来整治的主要需求方向。 国务院《“十三五”生态环境保护规划》明确提出要全面加强石化、有机化工等重点行业挥发性有机物控制，强化挥发性有机物与氮氧化物的协同减排，明确时限完成加油站、储油库、油罐车油气回收治理，油气回收率提高到90%以上，并加快推进原油成品油码头油气回收治理。 四、国际经验表明，VOCs的治理市场将是一个快速成长的市场，并长期稳定 环保产业作为我国战略性新兴产业，一直受到国家政策的大力支持，其中VOCs综合治理细分产业更是“十三五”期间国家战略层面大力发展的新产业。国务院《“十三五”生态环境保护规划》明确提出要全面加强石化、有机化工等重点行业挥发性有机物控制，强化挥发性有机物与氮氧化物的协同减排，明确时限完成加油站、储油库、油罐车油气回收治理，油气回收率提高到90%以上，并加快推进原油成品油码头油气回收治理。 欧美国家先后经历几十年时间开展VOCs污染防治，直到现在VOCs仍然是其大气污染防治的重点领域。美国在1990—2005年间，VOCs的减排量高达55%，欧盟范围内在过去的20年间也削减VOCs达40-50%，到现在美国和欧盟仍在持续控制VOCs。结合我国到2020年减排量10%来看，VOCs治理任重道远，VOCs治理市场将保持快速、持续增长态势。 综上所述，由于VOCs治理刚刚起步，严重滞后于现实空气质量改善的需求；加之国家对减排量的约束性要求，VOCs治理是继十年前的脱硫脱硝新兴产业之后正在兴起的又一个新兴产业。
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