VOCs治理關(guān)鍵是什么？VOCs排放政策應(yīng)綜合考慮控制效果

  工信部和財(cái)政部近日發(fā)布了《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物削減行動(dòng)計(jì)劃(2016-2018)》，目標(biāo)是到2018年工業(yè)行業(yè)VOCs排放量比2015年削減330萬(wàn)噸以上。VOC同時(shí)是PM2.5和臭氧污染的前體物，控制VOC對(duì)于控制這兩種污染具有重要意義。我們想知道，VOC對(duì)大氣污染的貢獻(xiàn)究竟有多大?控制VOC的關(guān)鍵是什么?如何對(duì)PM2.5和臭氧進(jìn)行協(xié)同控制?記者特采訪了美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)大氣科學(xué)系和化學(xué)系教授張人一

美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)大氣科學(xué)系和化學(xué)系教授張人一

張人一，畢業(yè)于美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)大氣化學(xué)，師從于1995年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主Mario J. Molina博士，并曾在加州理工學(xué)院和美國(guó)國(guó)家航空航天局從事博士后工作。早期的工作對(duì)平流層臭氧減少機(jī)理和南極臭氧空洞的形成做出了貢獻(xiàn)，近的研究工作包括大氣碳?xì)浠衔锏墓饣瘜W(xué)氧化，氣溶膠的生成、生長(zhǎng)和理化特性、城市和地區(qū)性的空氣污染等方面。同時(shí)擔(dān)任美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)大氣化學(xué)和環(huán)境研究中心主任、美國(guó)氣象學(xué)會(huì)大氣化學(xué)委員會(huì)主席等職務(wù)。

VOC排放會(huì)造成什么樣的污染?

不同種類的VOC會(huì)導(dǎo)致不同類型的污染。

記者：當(dāng)前中國(guó)PM2.5和臭氧污染并存，而VOC(揮發(fā)性有機(jī)物)同時(shí)是PM2.5和臭氧污染的前體物，因此積極防控VOC對(duì)于防治大氣污染來(lái)說(shuō)是非常重要的。那么，VOC的來(lái)源是什么?對(duì)大氣污染的貢獻(xiàn)究竟有多大?

張人一：VOC的來(lái)源一部分是自然排放，比如植物排放。美國(guó)有一個(gè)地方叫Smoky mountain，那里沒有任何的工業(yè)，但是森林排放了很多VOC導(dǎo)致了藍(lán)霾(Blue Haze)的形成。另一部分是人為排放，包括機(jī)動(dòng)車、工業(yè)等。

VOC導(dǎo)致PM2.5和臭氧的形成過(guò)程是*不一樣的。臭氧的形成簡(jiǎn)單一點(diǎn)，主要是VOC和氮氧化物(NOx)在太陽(yáng)光下發(fā)生的氧化反應(yīng)。城市中VOC的排放主要來(lái)源于機(jī)動(dòng)車，其次還有煉油與化工廠等工業(yè)源，植物排放對(duì)VOC的貢獻(xiàn)也不能忽視 。VOC對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)主要涉及二次有機(jī)氣溶膠的形成，這是一個(gè)非常復(fù)雜的大氣化學(xué)過(guò)程。VOC可能成千上萬(wàn)種，其形成二次有機(jī)氣溶膠的機(jī)理，包括物理與化學(xué)過(guò)程，學(xué)術(shù)界還不是*清楚。不僅是在中國(guó)，在世界范圍內(nèi)都是如此。有的城市主要污染物是PM2.5，有的城市是臭氧，這與大氣化學(xué)過(guò)程有關(guān)，不同種類的VOC會(huì)導(dǎo)致不同類型的污染。

記者：工信部和財(cái)政部近日發(fā)布了《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物削減行動(dòng)計(jì)劃(2016-2018)》，從重點(diǎn)行業(yè)的角度控制VOC排放。一些地方如北京、上海也在積極探索開展VOC研究和控制。您對(duì)這些舉措如何評(píng)價(jià)?

張人一：中國(guó)政府對(duì)大氣污染治理非常重視，投入也特別大，這是非常正面的，值得稱贊。對(duì)于重點(diǎn)行業(yè)控制VOC，應(yīng)該是有一定的效果，因?yàn)楦鞣N行業(yè)排放量的減少對(duì)控制PM2.5和臭氧污染總體應(yīng)該是有用的。但是制定排放策略要建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上，綜合考慮控制效果應(yīng)該更好。

另外，中國(guó)大氣污染問(wèn)題很嚴(yán)重，污染物的濃度非常高，這本身也能促進(jìn)大氣化學(xué)的研究。我認(rèn)為中國(guó)在大氣化學(xué)與污染科學(xué)研究方面會(huì)取得突破性的成果，對(duì)此我很樂觀。

對(duì)控制VOC有哪些建議?

不同的VOC反應(yīng)速率不同，應(yīng)分類控制。

記者：您對(duì)VOC控制有哪些建議?

張人一：對(duì)于防治，我的建議是分類控制。VOC的主要成分是有機(jī)碳，它只有兩個(gè)走向：一部分形成二氧化碳，可以存在大氣中;另一部分會(huì)形成二次有機(jī)氣溶膠，終被從空氣中清除。不同的VOC反應(yīng)速率非常不一樣，對(duì)大氣污染的貢獻(xiàn)也不同。比如甲烷，可以變成二氧化碳，也可以變成二次有機(jī)氣溶膠，但它的轉(zhuǎn)化過(guò)程可能要幾年。還有一些VOC，它的氣溶膠轉(zhuǎn)化需要幾個(gè)月。對(duì)于這些反應(yīng)較慢的VOC來(lái)說(shuō)，隨著空氣的流動(dòng)，會(huì)被輸送到其他區(qū)域，對(duì)性空氣質(zhì)量與氣候會(huì)有影響。而大氣中一些反應(yīng)速度快的VOC，會(huì)造成局地的二次有機(jī)氣溶膠快速形成。

比如機(jī)動(dòng)車排放的芳香烴，反應(yīng)速度就很快。的實(shí)驗(yàn)與觀測(cè)已經(jīng)證明，機(jī)動(dòng)車排放對(duì)城市二次有機(jī)氣溶膠的貢獻(xiàn)是非常大的。而煉油廠產(chǎn)生的VOC主要是由比較小的碳雙鏈組成的烯烴物，它的反應(yīng)速度快，形成臭氧也很快，但局地對(duì)二次有機(jī)氣溶膠的貢獻(xiàn)不是很大。當(dāng)前，急需控制的是在大氣中轉(zhuǎn)化成氣溶膠速度較快的VOC。因此，VOC研究要更加精細(xì)化，分類進(jìn)行控制。如果不分種類，搞不清楚不同VOC的污染貢獻(xiàn)，治理起來(lái)就很具有盲目性。

比如，美國(guó)休斯敦地區(qū)的煉油廠比北京多，其PM2.5污染并不嚴(yán)重。雖然煉油廠排放的VOC對(duì)臭氧形成有很大的貢獻(xiàn)，但對(duì)二次有機(jī)氣溶膠貢獻(xiàn)很小。

記者：對(duì)于機(jī)動(dòng)車數(shù)量較大的大城市來(lái)說(shuō)，當(dāng)前防控重點(diǎn)是什么?

張人一：對(duì)于北京等大城市來(lái)說(shuō)，當(dāng)務(wù)之急還是要控制機(jī)動(dòng)車污染排放。一方面，要控制機(jī)動(dòng)車數(shù)量。汽車行業(yè)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)支柱，這是不可否認(rèn)的。但是總體上來(lái)說(shuō)，中國(guó)這些年機(jī)動(dòng)車發(fā)展的速度太快了。且由于規(guī)劃等問(wèn)題，擁堵特別嚴(yán)重，造成非常大的排放量。當(dāng)前機(jī)動(dòng)車太多了，這對(duì)造成空氣污染應(yīng)是一個(gè)重要的方面。

另一方面，要加強(qiáng)對(duì)油品的控制。油品質(zhì)量對(duì)硫、VOC排放等都有一定的影響，要綜合考慮改善油品成分，以降低大氣污染。對(duì)于控制VOC來(lái)說(shuō)，汽車的催化式排氣凈化器應(yīng)該是有效的。美國(guó)汽車都安裝有這種裝置，來(lái)控制VOC排氣。國(guó)內(nèi)也在開展相關(guān)汽車VOC與NOx減排研究，希望在這方面有所進(jìn)展。

為什么需要協(xié)同控制?

VOC和NOx不是線性關(guān)系，應(yīng)協(xié)同控制。

記者：無(wú)論是PM2.5還是臭氧治理，都應(yīng)該以科學(xué)為依據(jù)。您曾提到，不同的學(xué)者采取不同的方法進(jìn)行的源解析，結(jié)果往往差異很大。您認(rèn)為怎樣的源解析才是科學(xué)、正確的?

張人一：不管是PM2.5還是臭氧污染治理，首先這是一個(gè)科學(xué)問(wèn)題，需要研究各種污染物反應(yīng)的物理與化學(xué)機(jī)理。而當(dāng)前一些地方所做的源解析，沒有建立在*了解這些污染物反應(yīng)原理的基礎(chǔ)上。各種源解析方法都是經(jīng)驗(yàn)性的，為了方便政府采取措施，而把污染物歸到不同的來(lái)源。這就是為什么不同的源解析結(jié)果差異會(huì)特別大的原因。如果單純依靠源解析開展大氣污染治理工作，比如按照源解析結(jié)果哪塊對(duì)污染的貢獻(xiàn)大就著重治理哪一塊，就可能會(huì)產(chǎn)生誤差，不確定性非常大。治理效果不一定好?？傊?，治理大氣污染首先需要對(duì)大氣化學(xué)、環(huán)境學(xué)有更好的了解，先把科學(xué)問(wèn)題搞清楚。

記者：我們現(xiàn)在采取很多措施應(yīng)對(duì)大氣污染，但是有時(shí)候發(fā)現(xiàn)已經(jīng)采取了非常嚴(yán)格的治理手段，仍然會(huì)出現(xiàn)重污染天氣。排除氣象因素，對(duì)此如何理解?是不是應(yīng)該有一個(gè)協(xié)同控制機(jī)制?比如控制臭氧發(fā)生就不能只控制VOC?

張人一： 我先舉一個(gè)例子。我在華盛頓特區(qū)主持舉辦了2011化學(xué)年的一個(gè)科學(xué)研討會(huì)，在紀(jì)念美國(guó)《清潔空氣法修正案》簽署20周年活動(dòng)中，與會(huì)者談及了當(dāng)時(shí)簽署此法案的過(guò)程，包括對(duì)臭氧控制的考慮。其中一個(gè)科學(xué)家提了一個(gè)問(wèn)題：我們科學(xué)家的研究對(duì)政府制定的政策到底有沒有作用?當(dāng)時(shí)參會(huì)的老*時(shí)期的主管對(duì)此充分肯定，他表示，科學(xué)研究對(duì)制定政策很有幫助。比如臭氧的形成過(guò)程中，VOC和NOx并不是一個(gè)線性關(guān)系，而與兩者的比例有關(guān)。如果只控制VOC，或者只控制NOx，或者比例沒有調(diào)好的話，其效果就沒辦法保障。美國(guó)政府會(huì)根據(jù)科學(xué)家提出的這些結(jié)論，來(lái)制定政策。

從常理來(lái)說(shuō)，如果污染過(guò)程是線性的，我們對(duì)某個(gè)污染因子進(jìn)行了控制，其濃度就應(yīng)該降低，但是結(jié)果有時(shí)候并不如此。現(xiàn)在很多地方采取了多種減排手段，仍然會(huì)出現(xiàn)特別嚴(yán)重的重污染天氣。這可能就與大氣化學(xué)的非線性有關(guān)，也許有些關(guān)鍵污染物種還沒考慮到，或許不同的手段之間具有不協(xié)同性，甚至有相反的作用。因此，大氣污染控制必須注重協(xié)同性。