异戊二烯排放研究

“第二届含氟温室气体论坛——履行《基加利修正案》的科学与技术”在北京大学顺利召开。会上北京交通大学吴婧副教授作了题为“氢氟碳化物（HFCs）网格化排放清单构建及降解产物研究”的精彩报告。吴婧副教授在汇报中从基于物质流的网格化排放清单核算方法研究及模型构建、中国网格化排放清单建立及环境效应分析、降解产物三氟乙酸（TFA）大气监测及环境行为研究等三个方面作了详细报告。图1 吴婧副教授作报告吴婧副教授首先介绍了国家级、省级、网格化含氟温室气体排放清单核算方法以及多尺度高分辨率排放源空间分配模式的动态网格化排放清单模型。构建的排放清单方法学及清单结果已应用于国家温室气体清单编制相关工作。图2 动态网格化排放模型的总体架构图应用该模型，吴婧副教授课题组建立了中国8种HFCs 2005-2060 年长时间序列的动态网格化（1 度×1 度）排放清单并分析了其环境效应。同时，通过将NAME正向模型的模拟浓度与观测浓度进行比较，以验证了建立的网格排放量的准确性。根据清单和分析结果，行业、物质和空间的排放变化特征如下：（1）实物、GWP排放的关键物质均为HFC-134a、HFC-32、HFC-125。（2）制冷空调行业始终是HFCs排放的主要行业，消防行业排放也不容忽视。（3）整体空间规律表现为东部高于西部、南方高于北方的特征；热点网格主要集中在上海、广东和北京。在环境影响方面，中国HFCs温室气体排放对全球贡献逐年升高；减排HFCs会显著减少气候影响，但替代可能加速降解产物三氟乙酸（TFA）的累积。此外，吴婧副教授探讨了含氟温室气体降解产物三氟乙酸（TFA）大气污染特征、气粒分配机制及来源归趋。2021-2022研究期间TFA年均大气浓度为1081.5 ± 724.7 pg m-3 。年均颗粒相质量分数为10.8 ± 9.8% ，更易分配在气相。全年TFA沉降通量约为489.70 ± 64.26 μg m-2 yr-1 ，湿沉降占总沉降的74.6%。

近日，中国科学院空天信息创新研究院遥感卫星应用国家工程研究中心石玉胜研究团队在燃煤电厂二氧化碳(CO2)排放的遥感反演估算研究方面取得进展。2月22日，相关研究成果以《基于轨道碳观测者2号和3号卫星观测和高斯羽流模型反演燃煤电厂二氧化碳排放》(CO2 emissions retrieval from coal-fired power plants based on OCO-2/3 satellite observations and a Gaussian plume model)为题，在线发表在《清洁生产》(Journal of Cleaner Production)上。 　　为应对气候变化对人类可持续发展的威胁，联合国可持续发展目标13(SDG 13)设立为“采取紧急行动应对气候变化及其影响”，中国积极响应气候行动，实施“双碳”国家战略。二氧化碳作为最重要的温室气体之一，主要来自化石燃料燃烧。中国燃煤电厂二氧化碳排放量约占全国二氧化碳总排放量的50%。然而，现有的燃煤电厂温室气体排放清单由于统计数据更新滞后和排放因子不准确，已无法代表电厂真实排放量。 　　随着遥感技术的发展，地面上的气体排放信息可以由空间的传感器通过电磁波辐射感知，利用大气模型对卫星识别排放信息进行反演，为估算电厂二氧化碳排放量提供了新方法。该方法基于实测卫星数据，较少受到人为因素影响且时间分辨率较高，为不同地区的估算提供了统一标准。因此，开展卫星遥感监测与反演，准确估算中国燃煤电厂二氧化碳排放量，不仅是电力行业开展碳减排的前提条件，而且可以提供独立客观的碳排放监测数据，助力中国碳盘点以及评估重点行业碳减排效力。 　　该研究团队结合多源碳卫星遥感数据(轨道碳观测者2号和3号)和优化后的高斯羽流模型开展长时间序列燃煤电厂二氧化碳排放量自上而下的遥感反演工作，在针对不同装机容量电厂【超大型(≥5000 兆瓦)、特大型(4000-5000兆瓦)、大型(≥3000兆瓦)】开展二氧化碳排放卫星识别的基础上，结合高斯羽流模型反演中国区域燃煤电厂的最新二氧化碳排放量数值，并优化模型大气背景值确定子模块，有效提高模型拟合相关系数，从而提高反演结果的精度。 　　结果显示，风速是影响碳卫星数据观测二氧化碳柱浓度大小的主要影响因素。当风速增加到10米/秒附近时，本研究中所有电厂的大气二氧化碳柱平均干空气混合比(XCO2)增强量均小于1百万分率(ppm)，意味着卫星碳排放反演精度将受到限制。研究估算的二氧化碳排放数值范围从超大型电厂(中国托克托)的63千吨/天到大型电厂(中国上都)的37千吨/天，经过验证，与大多数燃煤电厂自下而上的排放清单数值一致性较高，但部分电厂排放清单由于年限过长、机组更新换代、燃煤类型等原因与本研究显示出差异。该研究扩充了重要点源碳排放实时监测的技术手段，有助于国家和地区制定有针对性的碳减排政策。此外，预估的具体排放值可用于优化排放清单，监测识别偷排漏排问题，为大气化学模型提供更准确的输入数据。 　　研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和中科院等的支持。

“十二五”大气污染防治规划将防治工作扩展至涵盖NOx、O3、PM2.5、VOCs、有毒有害物质等污染因子。国务院办公厅转发的《环境保护部等部门关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见的通知》中也提出了加强VOCs污染防治工作的要求。挥发性有机化合物(VOCs)一般是指在标准状态下饱和蒸汽压较高(标准状态下大于13.33Pa)、沸点较低、分子量小、常温状态下易挥发的有机化合物。通常可分为包括烷烃、烯烃、芳香烃、炔烃的C2～C12、非甲烷碳氢化合物 包括醛、酮、醇、醚、酯等C1～C10含氧有机物 卤代烃 含氮化合物、含硫化合物等几大类化合物。VOCs具有光化学活性，是形成大气中细粒子和臭氧的重要前体物。除环境毒性外，工业源排放的VOCs对人体危害较大，部分污染物具有致癌性。　　近年来我国已有不少学者开展对VOCs污染防治的研究，但关于制定VOCs排放标准的研究较少。制定VOCs排放标准对于控制VOCs的排放量，改善环境空气质量，保护人体健康和生态环境有重要意义。标准的执行对于引导相关行业进行产业结构调整，促进废气处理技术的创新也有积极作用。该新闻则主要研究了国内外VOCs排放标准体系，并提出我国制定VOCs排放标准的相关建议。　　国外VOCs排放标准特点　　美国　　美国大气污染物排放标准将常规污染物与有害大气污染物分开进行控制。　　常规污染物　　常规污染物包括PM、CO、O3、SO2、NOx、Pb、有机物(VOCs)、酸性气体(氟化物、HCl)等。我国暂未把挥发性有机物(VOCs)列为常规污染物进行控制。而美国为控制光化学烟雾和臭氧层破坏等环境问题，对VOCs的排放作了详细的规定。首先，涉及这类污染物的行业都制订有行业排放标准，包括炼油、石化、精细化工(杀虫剂、涂料、染料颜料等杂项有机化学品)、油品储运、制药、表面涂装、出版印刷、铸造、服装干洗等。在排放标准中又根据排放源类型的不同，分工艺排气、设备泄漏、废水挥发、储罐、装载操作五类源，分别规定了排放限值、工艺设备和运行维护要求，具体见表1。　　美国颁布的有关VOCs的排放标准还包括《消费产品挥发性有机物排放标准》、《建筑涂层挥发性有机物排放标准》、《汽车修补涂层挥发性有机物排放标准》及《气溶胶涂层挥发性有机物排放标准》等。　　有害大气污染物　　有害大气污染物是指能够引起或预测能够引起死亡率增加或能使严重的、无法治愈的、致人伤残的疾病增加的污染物。　　美国列出了187种有害大气污染物(HAP)，包括无机HAP和有机HAP，其中有33种属于挥发性有机物。美国EPA针对187种有害大气污染物名单制定有害大气污染物排放标准(NationalEmissionStandardsforHazardousAirPollutants，NESHAP)，分为两个法规号，CFRPART61(即通常所说的NESHAPs)和CFRPART63(即通常所说的最大可得控制技术标准)。　　NESHAPs对特定的危险性有害大气污染物，包括氡气、铍、汞、氯乙烯、核素、石棉、无机砷、苯等，均发布了固定源排放标准。最大可得控制技术(MACT)标准是以技术为基础制定的，并将排放源排放的多种污染物按有机HAP和无机HAP统一控制。　　欧盟　　欧盟的环境标准是以指令形式发布的。欧盟发布的有关VOCs排放的指令有欧盟综合污染预防与控制(IPPC)指令，关于特定大气有害物质最高排放量的指令(2001/81/EC)，有机溶剂使用指令(1999/13/EC)，涂料指令(2004/42/EC)，油品储运指令(94/63/EC)等。　　IPPC指令(96/61/EC、2008/1/EC)要求成员国对金属加工制造、化学工业、废物管理等33个工业行业部门的大气污染物制定排放限值 2001/81/EC指令对4种特定大气污染物(SO2、NOx、VOCs、NH3)规定了成员国到2010年的最高排放总限制 1999/13/EC指令规定了20种有机溶剂使用装置和活动的VOCs排放限值 2004/42/EC指令从产品源头规定了建筑涂料、汽车涂料中的VOCs含量(g/L) 94/63/EC指令要求储油库采取措施减少蒸发损失(90%或95%以上)，配送过程进行油气回收等。　　德国和日本　　德国《空气质量控制技术指南》(TALuft，2002)，将气态有机污染物(I类176种，II类10种)、致癌物(20种)划分为几个类别，分别规定了各级排放限值。有机污染物按其毒性大小划分为两级，排放限值分别为20和100mg/m3 致癌物按其致癌性划分为三级，排放限值分别为0.05、0.5和1mg/m3。日本要求自2006年4月起对六类重点源的9种排污设施实施VOCs排放控制。这六类VOCs重点源包括化学品制造、涂装、工业清洗、粘接、印刷、VOCs物质贮存，涵盖了大部分VOCs排放源。　　国内VOCs排放标准特点　　综合性排放标准　　中国1997年实施的《大气污染物综合排放标准》(GB16297)，规定了33项大气污染物的排放限值，其中无机气态污染物9项、颗粒物3项、金属及其化合物6项、有机气态污染物14项，并设置了非甲烷总烃综合控制指标。我国1994年实施的《恶臭污染物排放标准》(GB14554)分年限规定了8种恶臭污染物的一次最大排放限值、复合恶臭物质的臭气浓度限值。　　北京市《大气污染物综合排放标准》(DB11/501-2007)规定了一般污染源和典型VOCs污染源的排放要求。一般污染源排放要求中将污染物项目分为极度毒性物质、颗粒物、无机气态污染物、有机气态污染物 典型VOCs污染源排放要求中，根据受控工艺设施，列出主要污染物项目，并分别规定各VOCs污染源污染物项目的排放限值。　　《厦门市大气污染物排放标准》(DB35/323-2011)针对排气筒排放废气中的VOCs以及厂界环境空气中的VOCs，以“非甲烷总烃”和几种特定的单项有机污染物作为控制指标。　　对中国制定VOCs排放标准的建议　　国外制定标准的趋势是依据行业采取相应的控制技术分别制定行业排放标准。标准制定过程中，都着重考虑污染物毒性、对人体健康损害和环境经济影响。国内排放标准在制定过程中都考虑了当地特殊的大气污染问题、主要行业产业发展、排放量、污染物毒性等方面的因素。结合国内外标准制定过程的经验总结，提出我国制定VOCs排放标准的几点建议:　　(1)标准制定过程中应考虑污染物的毒性特征。　　VOCs种类繁多，毒性各异，部分VOCs具有致癌性，严重影响人体健康 部分VOCs光化学活性较强，极易导致光化学烟雾的形成，影响大气环境。国际癌症研究组织(IARC)将有机污染物按其致癌性高低分为G1、G2、G3三个等级。目前，我国VOCs排放标准中涵盖的污染物项目较少，为保护人体健康，改善环境空气质量，建议将部分毒性较大的污染物纳入控制指标体系。　　(2)标准制定过程中应考虑污染物排放量的大小。　　VOCs排放所涉及的行业众多，不同行业因发展规模、产排污环节、治理技术等的不同，其VOCs排放量有较大差异。关于工业源VOCs排放的行业特征研究发现，在所有工业排放源中，合成材料生产、石油炼制和石油化工、建筑装饰、机械设备制造等17个排放源VOCs的年排放量达20万吨以上，其排放量之和占全国总排放量的94.9%。此外，印刷和包装印刷、油品储运、合成革、家具制造、制鞋等行业VOCs排放也不容忽视。因此，建议重点控制上述工业源的有机废气排放，并分别制定行业排放标准。　　(3)标准制定过程中应考虑控制重点行业的特征污染物。　　目前我国现行的VOCs行业排放标准较少，使用综合排放标准的局限性较大，例如综合排放标准并未包括部分重点行业的特征污染物、排放限值无法满足治理技术的要求等。因此，建议建立以行业排放标准为主的VOCs排放标准体系，这样不仅能有效控制有机污染物的排放，也能满足经济社会发展的需要。