摘要：VOCs污染防治是目前我國大氣污染治理的重點(diǎn)工作之一。本研究通過收集、整理、分析我國重點(diǎn)行業(yè)建設(shè)項(xiàng)目環(huán)評報告書，并與美國VOCs模擬研究現(xiàn)狀進(jìn)行對比，從模擬因子、評價標(biāo)準(zhǔn)、模擬程度等方面出發(fā)，分析建設(shè)項(xiàng)目環(huán)評VOCs模擬工作中存在問題，提出建議對策，旨在規(guī)范我國環(huán)境影響評價領(lǐng)域VOCs模擬。

揮發(fā)性有機(jī)化合物（VolatileOrganicCompounds）簡稱VOCs，我國對其定義為“在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下飽和蒸氣壓較高（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下大于13.33Pa）、沸點(diǎn)較低、分子量小、常溫狀態(tài)下易揮發(fā)的有機(jī)化合物”[1]。VOCs對人體健康、大氣環(huán)境等影響如下：（1）VOCs易與其他大氣污染物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生臭氧（O3）等二次污染物[2,3]。（2）VOCs是大氣細(xì)顆粒物（PM2.5）及二次有機(jī)氣溶膠（SOA）主要前驅(qū)體[2,4,5]。（3）部分VOCs如鹵代烴類，會與O3發(fā)生循環(huán)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，破壞臭氧層[6]。（4）多環(huán)芳烴、鹵代烴等VOCs具有一定致癌、致畸、致突變性[2,7,8]。

已有研究表明VOCs對人體呼吸、視覺等系統(tǒng)有刺激和毒害作用，也可通過食物鏈累積進(jìn)入人體，誘發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)疾病[9]。如氯乙烯可誘發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病，對二氯苯對人體具有致癌作用[10-11]。一些研究者開展了VOCs排放清單、模擬、成分譜等研究工作[12-14]，例如余宇帆等建立了2006年珠江三角洲地區(qū)重點(diǎn)行業(yè)和分城市的VOCs排放清單[6]；莫梓偉等綜述了我國典型排放源VOCs成分譜組分特征，認(rèn)為工業(yè)排放成分譜研究仍有所欠缺[12]；謝旻等利用Calgrid模擬了中國NOx和VOCs自然源排放排放在不同季節(jié)對對流層化學(xué)的影響，發(fā)現(xiàn)自然源排放模擬存在較大的不確定性[13]；李浩等研究結(jié)果表明，工業(yè)燃燒排放、生產(chǎn)工藝過程中的VOCs排放，是造成2013年夏季長三角區(qū)域高濃度O3的主要原因[14]。VOCs重點(diǎn)行業(yè)環(huán)境影響評價工作中，一般采用數(shù)學(xué)模型預(yù)測項(xiàng)目排放大氣污染物對環(huán)境的影響，通過建模來模擬污染物在大氣中輸送、擴(kuò)散、轉(zhuǎn)化和清除等物理、化學(xué)機(jī)制[15]。2016年，全國地市級以上環(huán)評審批建設(shè)項(xiàng)目約5萬多個，其中石化、化工、醫(yī)藥等VOCs排放項(xiàng)目約占8%，但較少有研究者分析我國環(huán)境影響評價VOCs模擬情況。

本研究介紹了環(huán)評項(xiàng)目中常用數(shù)值模型，收集石化、汽車制造、鋼鐵等重點(diǎn)行業(yè)建設(shè)項(xiàng)目環(huán)評報告書，分析其中VOCs模擬存在的問題，并結(jié)合當(dāng)前環(huán)境管理要求提出對策建議。

1環(huán)評VOCs模擬相關(guān)模型

《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則大氣環(huán)境》推薦了AERMOD、ADMS、CALPUFF等作為進(jìn)一步預(yù)測模型，可模擬點(diǎn)源、面源、體源等，3種模型均可模擬VOCs一次污染情況，但僅有CALPUFF可模擬VOCs生成的SOA（表1），具體介紹如下。

1.1AERMOD

AERMOD（AMS/EPARegulatoryModel）是穩(wěn)態(tài)煙羽模型，分為AERMOD(擴(kuò)散模塊)、AERMET(氣象預(yù)處理模塊)、AERMAP(地形預(yù)處理模塊)等三大模塊，可模擬大氣污染物空間濃度分布，適用于模擬一次污染物（二氧化硫、二氧化氮、VOCs等一次污染物）[16]。

1.2ADMS

ADMS（AtmosphericDispersionModellingSystem）是三維高斯模式，基于Monin-Obukhov長度、邊界層高度來定義邊界層結(jié)構(gòu)參數(shù)，在非穩(wěn)定條件下垂直擴(kuò)散使用了傾斜式的高斯模式，ADMS目前有多個版本（城市、環(huán)評、工業(yè)等），適用于模擬一次污染物[17]。

1.3CALPUFF

CALPUFF模式系統(tǒng)主要包括CALMET氣象模式、CALPUFF擴(kuò)散模式等，CALPUFF是拉格朗日煙團(tuán)擴(kuò)散模式，利用CALMET輸出的氣象場，模擬污染源排放污染物輸送、擴(kuò)散、沉降等過程，適用于從幾公里到幾百公里模擬。CALPUFF模式包含線性化學(xué)機(jī)制，可模擬二次硫酸鹽和硝酸鹽以及SOA的生成，當(dāng)考慮VOCs二次化學(xué)反應(yīng)時，可以選擇以下三種組合情況：（1）甲苯、二甲苯、SOA；（2）α-蒎烯、β-蒎烯、SOA；（3）甲苯、二甲苯、α-蒎烯、β-蒎烯、SOA[18~20]。

2美國VOCs模擬研究進(jìn)展

2.1美國VOCs定義

美國VOCs定義：“參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的任何碳化合物，不包括一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金屬碳化物、金屬碳酸鹽、碳酸銨、微光化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)（美國環(huán)保署認(rèn)為其光化學(xué)反應(yīng)可忽略不計）”，美國環(huán)保署共指定了60種（類）微反應(yīng)物質(zhì)（截至2014年12月30日）。一些VOCs組分以及微反應(yīng)物質(zhì)，由于其有毒有害的特性，被歸入HAPs（有害大氣污染物）。美國未建立VOCs相關(guān)的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對其時空濃度分布也沒有直接模擬要求，但構(gòu)建了囊括VOCs危害特性管理的體系。

2.2VOCs光化學(xué)反應(yīng)模擬

美國較為關(guān)注VOCs光化學(xué)過程（尤其是臭氧生成）的模擬，常用的光化學(xué)模型有CMAQ、CAMx，均屬于第三代空氣質(zhì)量模型，在污染模擬中可考慮各種污染現(xiàn)象。

2.3HAPs模擬及健康風(fēng)險評估

美國重點(diǎn)關(guān)注有毒有害揮發(fā)性有機(jī)物在大氣中的濃度時空分布、環(huán)境健康風(fēng)險。大氣濃度分布通常采用AERMOD、CALPUFF等模型模擬，模擬考慮干沉降、濕沉降參數(shù)，模擬結(jié)果用于環(huán)境健康風(fēng)險評估，美國人體健康風(fēng)險評價導(dǎo)則（HHRAP）中根據(jù)AERMOD、CALPUFF模擬的大氣中污染物濃度、干濕沉降結(jié)果，考慮多種途徑進(jìn)入人體，進(jìn)行全面健康風(fēng)險評估。

3我國重點(diǎn)行業(yè)環(huán)評VOCs模擬研究進(jìn)展

本研究收集了27本石化行業(yè)、汽車制造、鋼鐵等建設(shè)項(xiàng)目報告書，對評價等級、評價標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)值模型、模型參數(shù)等內(nèi)容進(jìn)行研究，并重點(diǎn)分析環(huán)評中VOCs模擬存在的一些問題。

3.1石化行業(yè)環(huán)評VOCs模擬剖析

石化行業(yè)涉及的有機(jī)物質(zhì)種類繁多，在開采、煉制、生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)均有VOCs產(chǎn)生。石化企業(yè)管閥件和接口的跑冒滴漏、石化產(chǎn)品儲罐運(yùn)輸、有機(jī)廢水冷卻呼吸等過程均會形成無組織VOCs排放[21-22]。本研究對11本石化項(xiàng)目環(huán)評報告進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該類項(xiàng)目大氣影響以二級評價為主，VOCs模擬因子主要選取非甲烷總烴（NMHC）和甲醇，常用模型為AERMOD，石化項(xiàng)目環(huán)評均對VOCs進(jìn)行了一次模擬，但均未分析VOCs二次反應(yīng)生成SOA的情況。

3.2汽車制造行業(yè)環(huán)評VOCs模擬剖析

汽車生產(chǎn)主要包括沖壓、焊裝、涂裝、總裝4個環(huán)節(jié)，VOCs污染主要產(chǎn)生于涂裝環(huán)節(jié)。常用涂裝工藝為“前處理+電泳+密封+中涂+面涂+烘干”，其中前處理工序是對車身表面進(jìn)行徹底清潔。電泳工序用于在車身內(nèi)外涂裝底漆，所用的油漆量最大，但多采用水性環(huán)保漆，VOCs產(chǎn)生量很小。中途、面涂工序中一般采用傳統(tǒng)溶劑型漆，在噴漆和烘干過程中會造成大量溶劑揮發(fā)，VOCs產(chǎn)生嚴(yán)重[23]。

本研究針對11本汽車制造環(huán)評報告進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)大部分汽車制造環(huán)評對大氣環(huán)境進(jìn)行三級評價，使用最多的模型為ADMS、AERMOD；二甲苯、NMHC是常用VOCs模擬因子，很多項(xiàng)目中未模擬苯、酮類等污染因子（模擬因子漏項(xiàng)）；不同報告書中選用的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)存在較大差異，其中《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（TJ36-79）是使用最多的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但該標(biāo)準(zhǔn)制定時間過于久遠(yuǎn)（1979年）、限值過松（例如二甲苯限值過高、缺少NMHC限值），導(dǎo)致對標(biāo)價值不大，且不少報告書在評價過程中使用了以色列、前蘇聯(lián)等地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)；汽車制造項(xiàng)目環(huán)評均對VOCs進(jìn)行了一次模擬，但均未分析VOCs二次反應(yīng)生成SOA的情況。

3.3鋼鐵行業(yè)環(huán)評VOCs模擬剖析

長流程鋼鐵企業(yè)工序較多，焦化、燒結(jié)、熱軋、冷軋等工序均排放VOCs，成分譜有所不同[24]，焦化VOCs以乙烷、乙烯、苯等為主，燒結(jié)VOCs以甲苯、苯、二甲苯、乙苯等為主[25]，熱軋VOCs以甲苯、二甲苯、苯、乙苯等為主，冷軋VOCs以甲苯、二甲苯、苯、乙苯等為主[26]。

本研究對5本鋼鐵行業(yè)環(huán)評報告書（均為長流程鋼鐵項(xiàng)目）分析，發(fā)現(xiàn)我國鋼鐵環(huán)評較少模擬VOCs一次污染情況，也未對VOCs二次反應(yīng)產(chǎn)生SOA情況進(jìn)行分析。

4環(huán)境影響評價VOCs模擬研究的不足及展望

4.1本研究發(fā)現(xiàn)同類行業(yè)環(huán)評選用的VOCs模擬因子、環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)均存在一定差異，鋼鐵項(xiàng)目較少模擬VOCs一次污染物，所分析27本石化、汽車、鋼鐵項(xiàng)目環(huán)評均未模擬VOCs二次反應(yīng)生成SOA情景，此外一些VOCs屬于惡臭物質(zhì)，相關(guān)環(huán)評報告書也未考慮模擬企業(yè)排放惡臭對周圍環(huán)境影響。

4.2建議對建設(shè)項(xiàng)目環(huán)評VOCs的排放因子、成分譜、環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范，開展VOCs模擬方法標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用研究，特別是加強(qiáng)VOCs在環(huán)評工作二次污染模擬研究，進(jìn)一步推進(jìn)VOCs環(huán)境人體健康工作。

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第一作者：陳金勝(1993-)，男，安徽安慶人，碩士，主要研究方向?yàn)楣I(yè)源VOCs治理。

通信作者：伯鑫，高工。boxinet@gmail.com

致謝：本課題得到環(huán)境模擬與污染控制國家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)的資助。