专家观点 | 薛文博：“十四五”挥发性有机物排放认知和控制的差距及展望
点击上方蓝字，关注我们👆
CCAPP 2022年第7期学术沙龙“全挥发性区间有机物排放、环境影响及控制”视频回顾
“十四五”期间，我国大气污染防治工作的总体目标是推动“PM2.5浓度持续下降，O3浓度稳中有降”，并强调需加强挥发性有机物（VOCs）和氮氧化物（NOx）排放的协同控制。VOCs的环境影响复杂，是协同控制PM2.5和O3复合污染的关键。但目前我国VOCs排放与控制较为复杂，其综合治理仍存在众多关键问题，亟待解决。
01
VOCs管控是“十四五”大气污染防治工作核心之一
“十三五”期间，我国在PM2.5污染治理方面取得显著成绩，但仍有37.1%城市PM2.5浓度超标，约77%的重度及以上污染由PM2.5污染造成，全国PM2.5浓度与WHO最新准则值和欧美国家差距显著。同时，我国O3浓度波动上升，对优良天数比例的影响仅次于PM2.5，O3浓度超标城市数量逐步增加，全国O3浓度总体上高于欧美等发达国家当前水平，属于全球臭氧浓度高值区。
在此背景下，“十四五”期间大气污染防治工作聚焦PM2.5和O3协同控制，重点开展VOCs和NOx协同减排，继续部署实施一批标志性攻坚战，即全力打好重污染天气消除攻坚战、着力打好臭氧污染防治攻坚战、持续打好柴油货车污染治理攻坚战三大大气污染防治标志性战役，其中臭氧防治污染攻坚战的核心之一便是VOCs控制。
02
VOCs排放与控制具有复杂性，管理难度较大
VOCs是O3和二次PM2.5生成的主要前体物之一，也是协同控制PM2.5和O3污染问题的关键。已有科学研究揭示了VOCs在大气氧化性、二次污染生成的作用机制，对PM2.5和O3控制具有重要意义。
VOCs来源广泛，物种复杂，不同物种O3生成潜势差异大。VOCs排放的主要来源涉及化工、包装印刷等100余个工业门类，上百万家企业，此外还涉及大量无组织排放。VOCs物种数量多达300余种，且不同物种O3生成潜势差异巨大，可达3个数量级以上。
因此，VOCs综合治理需进一步加强其排放特征的科学认知，主要体现为以下四大亟待解决的关键问题：
1. 排放特征不明：需明确VOCs排放的空间分布、时间变化、物种构成特征；
2. 控制路线不清：需探索精细化管控和全过程控制路线，以应对VOCs排放区域差异大、行业分布广、产生环节多的特点；
3. 管理约束不强：需建立科学有效的VOCs总量控制制度及分配体系；
4. 政策工具不足：需完善与VOCs排放特征和综合管控需求相匹配的政策标准工具体系。
03
当前我国VOCs控制管理中仍存在诸多问题，亟待解决
基于当前我国的VOCs管控实践，发现以下具体问题需要关注：
平衡NOx与VOCs减排在局地与区域、短期与长期的收益，对于开展PM2.5和O3协同控制至关重要
总体而言，NOx减排可显著降低PM2.5和区域性大范围的O3浓度，但可能导致局部地区的O3上升，然而随着减排比例增加，对于降低O3浓度的边际效益将显著提升；VOCs在减排初期对O3改善效果明显，受天然源排放的本底值大等影响，减排后期效果低于NOx。就控制PM2.5污染而言，大幅减排NOx和VOCs将带来持续收益；就控制O3污染而言，控制VOCs有利于短期收益，控制NOx有利于远期治本。因此，应统筹辩证施治，在现阶段协同控制VOCs、NOx是统筹局地与区域、短期与长期收益的主要路径。
在不同的时间、空间尺度上，关于臭氧生成控制类型（即NOx控制型或VOCs控制型）的研究结论具有明显不确定性。以针对北方某城市近年来的污染管控措施效果为例，降低VOCs排放对“提高优良天数比例”或每日平均水平有重要意义；控制NOx，可降低臭氧小时分布的陡峭性，对削减O3峰值作用较为重要。因此，还需因时、因地制宜，看待臭氧生成控制类型这一科学问题。统筹制定更具针对性的NOx、VOCs减排措施，为城市精细化管控提供技术支持。
从区域来看，VOCs昼夜调控政策对控制O3平均浓度、小时O3浓度峰值的影响很小（图1，未考虑昼夜温差对挥发性有机物排放量的影响）。从城市来看，VOCs昼夜调控政策对O3浓度的影响并不一致，既有积极影响，也有消极影响。建议治理O3污染应以削减前体物VOCs和NOx排放总量为主，并根据各城市的地理位置、气象条件和O3反应机理，因地制宜地制定措施。
图1. VOCs昼夜调控政策对不同区域O3逐时浓度的影响（本研究未考虑昼夜温差对挥发性有机物排放量的影响）
开展VOCs精细化来源解析，识别优先控制物种和行业
VOCs排放具有大区域传输性，在传输过程中易发生化学反应，因此难以界定来源区域及种类，解析难度较大。需进一步加强科学研究，改进方法，通过识别环境受体中主要VOCs的主要化学组分，基于前体物臭氧生成潜势（OFP）分析，识别臭氧生成活性较高的物种，并利用光化学模型与受体模型，量化不同区域、行业贡献，识别重点源。
建立城市层面基于排污环节、本地物种谱的VOCs排放清单
大多数城市VOCs排放清单质量较差、缺乏规范，难以支撑相关的决策。重点城市需建立基于排污环节、本地物种谱的VOCs排放清单，便于精细化管理。
建立全国高分辨率天然源VOCs动态排放清单
O3浓度受天然源影响大，天然VOCs排放受植被、气象等自然因素影响，导致部分城市环境受体中异戊二烯等含量高，发生污染过程时常难以科学解释；此外，部分较为清洁的下风向城市臭氧居高不下。需利用WRF-MEGAN等模型，建立全国实时高分辨率天然源VOCs的排放清单，便于分析和研究工作。
进一步提高VOCs常态管控、应急管控策略与臭氧改善效果的评估能力
常态管控包括优化含VOCs原辅材料和产品结构、无组织排放整治、末端治理等工作，可有效改善PM2.5、O3污染。
臭氧污染临时应急管控的实际效果有待进一步评估。O3具备大区域性特征，且受气象影响敏感，同时前体物减排对O3影响呈现极强非线性特征。仍待探索应急管控的控制对象、提前时间、管控范围、减排强度与成本收益。
亟待建立VOCs分区、分级分类精准管控规范化技术
在人为源VOCs排放清单及源谱特征分析的基础上，通过综合考虑各行业、各物种的臭氧生成潜势（OFP）、PM2.5生成潜势（SOAP）和行业减排潜力，建立VOCs分级指数评价方法，识别优先管控地区、管控物种、优先管控行业，针对重点行业形成具有可操作性的实用技术手册与监管技术手册。
总体来看，挥发性有机物排放管理与控制的过程中仍存在诸多问题亟需解决，针对VOCs排放的复杂性，应进一步研究其空间分布、时间变化、物种构成特征，探索精细化管控和全过程控制路线，建立科学有效的VOCs总量控制制度及分配体系，完善与VOCs排放特征和综合管控需求相匹配的政策标准工具体系，关注管理实践中所遇到的具体问题。因地、因时制定VOCs管控措施，以协同控制O3与PM2.5污染，实现“十四五”大气污染防治目标。
专家简介
薛文博
生态环境部环境规划院
空气质量模拟与系统分析中心
主任、研究员
【CCAPP 秘书处根据会议记录整理发布，如需转载或引用，请注明“作者, 文章名, 发布平台：中国清洁空气政策伙伴关系CCAPP, 发布日期”。】
【图片来源：演讲者PPT】
欢迎加入
为方便交流与讨论，
我们建立了微信交流平台：
清洁空气政策伙伴关系交流
感兴趣的伙伴们
请添加小助手微信（ccapp19）
备注“姓名+单位”申请入群
期待大家的加入！
活动新闻 | 全挥发性区间有机物排放、环境影响及控制沙龙顺利举办
专家观点 | 郑君瑜：我国挥发性有机物成分谱数据库建立的进展、问题与展望
季度简报 | 2022年7-9月中国清洁空气政策伙伴关系（CCAPP）季度简报