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“十四五”我国VOCs排放总量控制方案研究与建议

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环境影响评价
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贯彻实施制造强国战略,进一步打造绿色制造先进典型,加快建设绿色制造体系,引领工业绿色发展,按照《工业和信息化部办公厅关于开展绿色制造体系建设的通知》(工信厅节函〔2016〕586号,以下简称《通知》)要求,现组织开展第五批绿色制造名单推荐及已发布名单复核工作。有关事项通知如下:

“十四五”我国VOCs排放总量控制方案研究与建议

  来源:环境影响评价  作者:钟美芳 田俊泰 叶代启  2021/4/4 8:25:03 

近年来,全国空气质量明显改善,相较于2015年,2019年PM2.5、PM10和SO2浓度明显下降,CO和NO2浓度基本持平,但O3浓度上升了22%,且作为首要污染物的占比不断提高,已成为空气质量达标和持续改善的重要制约因素。O3具有非常明显的区域性污染特征,须采取分区分类的科学管控策略。闫慧等基于338个地级及以上城市O3超标状况与光化学反应活跃状况将我国京津冀、长三角、珠三角、成渝地区划分为重度控制区,内蒙古自治区、湖南省、辽宁省和宁夏回族自治区为中度控制区,其他地区为一般控制区。其中,一般控制区为达标区;重度及中度控制区为超标区,其环境空气质量改善需求较大。

O3由挥发性有机物(VOCs)和氮氧化物(NOx)通过光化学反应生成,大幅削减VOCs的排放量是现阶段O3污染防治的关键。然而我国VOCs治理工作依然为大气环境管理的短板,排放控制形势十分严峻。研究表明,2011—2019年,我国人为源VOCs产生量呈现上升的趋势,2019年相较于2011年增长21.75%;而我国人为源VOCs排放量呈先增后降的趋势,2018年首次出现下降趋势,2019年VOCs排放量约为2342.41万t,仍处于高位。若维持现有控制水平不变,由于经济水平的发展,预计我国2025年人为源VOCs排放总量相较于2019年将增长22.91%;若继续实行VOCs排放控制,参考已出台的政策中提到的控制要求,2025年较2019年排放总量将下降12.62%。因此,“十四五”时期应深入推进VOCs治理攻坚工作,实施区域差别化总量控制,落实减排主体责任,有效改善空气质量。

本文基于“十四五”时期VOCs排放的预测结果,探讨了我国“十四五”时期VOCs排放总量控制的思路,设计了“十四五”时期VOCs总量控制方案,研究并提出了总量分配方法,确定了总量分配因子,将总量指标分配至各省(区、市),明确地方总量控制预期目标,并对“十四五”时期VOCs排放总量控制提出相应的对策建议。

01“十四五”VOCs排放总量控制思路

1.1 总体思路以区域总量控制为主,结合重点行业、重点企业集群实行总量控制。关注石化等重点行业和重点企业集群,实行“计划单列式”管理,落实减排责任。对于石化、汽车制造等核算基础较好的行业采用全口径核算,以基准年和目标年VOCs排放量之差作为考核依据,量化减排效果。核算基础较差的行业可采取宏观核算和全口径核算相结合的方法。

1.2控制范围挥发性有机物总量控制范围包含工业源、交通源和生活源。其中,工业源包含石化、化工、工业涂装、包装印刷等行业,约占全国人为源VOCs排放总量的56.8%;交通源包含油品储运销、道路机动车等,约占22.3%;生活源包含干洗、建筑装饰、生物质露天焚烧、生物质燃料燃烧、农药使用等,约占20.9%。

1.3技术路线挥发性有机物总量控制技术路线包括以下步骤(见图1):

首先,国家层面要求各省(区、市)组织开展辖区“十四五”减排形势分析工作,依据排放量、治理现状等因素确定总量控制规划的对象、范围,通过自上而下和自下而上相结合的方式掌握基础数据,确定基准年(2019年)污染物排放基数。同时,结合国民经济规划和各类相关专项规划,预测“十四五”VOCs排放新增量,并基于减排途径分析,量化减排潜力,提出国家层面总量控制目标及初步分配方案。其次,各省(区、市)需综合考虑当地污染物排放强度、环境容量、产业结构、经济水平及中长期发展要求等因素,科学测算污染物新增量;分析VOCs排放全过程治理适用技术和理论削减率,结合排放标准及相关政策要求,考虑经济合理性和技术可行性,定量评估减排潜力;结合空气质量改善需求,确定各省(区、市)总量控制初步目标,制定初步的VOCs减排方案,明确重点污染源和重点工程项目,确保总量控制目标的可行性。最后,国家统筹考虑各地经济社会发展和环境质量改善要求,与各省(区、市)协调确定地方最终减排目标,签订责任书。各省(区、市)基于减排目标,确定重点任务和各地重点减排工作,制定减排方案和排放计划,落实到重点污染源和重点工程项目,明确企业责任。与此同时,每年开展地方VOCs排放量核查核算,对总量控制实施效果进行评估,动态调整总量控制目标和实施方案。对于石化行业和涉VOCs排放重点企业集群实行“计划单列式”管理,与相关负责单位签订责任书,落实减排任务。

 图1“十四五”VOCs排放总量控制技术路线

02“十四五”VOCs排放总量控制方案设计

2.1 技术路线和研究方法本文以我国人为源VOCs排放为对象,运用情景分析法,综合考虑国家中长期发展规划的经济、人口和能源等指标,确定“十四五”新增排放量,结合对各行业减排途径和减排潜力的分析,确定总量控制目标。选取合适的分配指标构建指标集,并运用信息学方法,确定所选取指标之间的权重,将总量分配至各省(区、市),见图2。

 

图2“十四五”VOCs排放总量控制方案设计路线图

本研究拟使用信息学中的信息熵理论确定各指标的分配权重,再用改进的等比例分配方法对VOCs排放总量公平合理地进行分配。

2.2VOCs排放总量分配

(1)总量分配指标的确定在全面掌握人为源VOCs排放特征后,选定大气环境现状、经济社会发展水平、移动源主要影响因素、生活源主要影响因素以及工业源主要影响因素作为全国VOCs排放总量的分配指标,各指标的含义如下:

大气环境现状:以各省(区、市)空气质量达标天数占全年天数比例和VOCs环境容量利用率(VOCs排放量/国土面积)2个指标表征大气环境现状。

经济社会发展水平:经济社会因素是正向驱动要素,经济的增长会导致污染物产生量的增加,本研究用人均GDP、单位GDP污染物排放强度来表征经济社会因素的影响。移动源主要影响因素:由于飞机、船舶、火车基本是跨区域运输,难以衡量其在某个地区的具体影响,且机动车VOCs排放量在移动源中占比最大,因此选择以各省(区、市)的汽车保有量体现移动源VOCs排放量对排放总量的贡献。

生活源主要影响因素:生活源的VOCs排放主要来自居民烹饪以及日常使用含VOCs的溶剂2个方面,与居民生活方式与人口数量相关,而居民人均消费支出是居民生活方式改变的重要表现,因此本研究选择用各省(区、市)居民人均消费支出和人口数量表征生活源对VOCs排放总量的影响。

工业源主要影响因素:工业源VOCs的排放主要来自含VOCs原料的生产过程、含VOCs原料的加工过程以及含VOCs溶剂的使用。从数据的可获得性和科学性出发,本研究选用工业总产值表征工业源VOCs排放对总量的影响。

(2)总量分配指标权重确定根据熵值法可得各分配指标的权重,见表1。

表1 总量分配指标权重熵值法计算结果

 

其中8个指标权重大小排序关系为:VOCs环境容量利用率>工业总产值>人均GDP>空气质量达标天数占全年天数比例>汽车拥有量>居民人均消费支出>人口数量>单位GDP排放强度,权重越大,意味着该指标对总量分配的影响越大。权重排在前四的指标依次是VOCs环境容量利用率、工业总产值、人均GDP及空气质量达标天数占全年天数比例,这说明各地区大气环境现状、工业总产值以及社会经济发展水平是VOCs排放总量分配首要考虑的因素,大气环境现状越差、工业总产值越大以及社会经济发展水平越高的地区空气质量持续改善的需求越大,需承担更多的VOCs排放削减责任。汽车拥有量指标也有一定的权重,说明移动源排放量对VOCs的排放量有一定的影响。权重排在后3位的指标依次是居民人均消费支出、人口数量以及单位GDP排放强度,这意味着这3个指标在总量分配中是次要因素。其中,居民人均消费支出和人口数量是生活源VOCs排放对总量贡献的表征,这两个指标权重数据小,与实际上生活源VOCs排放对总量贡献小的情况保持一致,也间接说明了熵值法计算得出的权重科学合理。

(3)削减率和削减量分配

根据刘锐源等的研究可知,在考虑“十四五”新增排放量的情况下,全国2025年控制情景下VOCs排放削减率为12.62%。基于公平性的原则,本研究采用改进等比例分配方法,以2019年VOCs排放量数据为基准年数据,使用已建立的总量分配指标,将2025年控制情景下的削减量分配到各省(区、市),见图3。由图3可以看出,各省(区、市)VOCs排放削减量和削减率都存在明显差异。

 图3 各省(区、市) 2025年控制情景下VOCs排放削减率和削减量

在控制情景下,VOCs排放削减率排名前9位的省(市)分别为:上海、江苏、山东、广东、北京、浙江、河南、天津、河北。分析其原因如下:①上海、北京和天津3个直辖市虽然面积较小,VOCs排放总量较低,但其单位国土面积VOCs排放量大,且其处于O3重度控制区,空气质量改善需求大,减排潜力较大;②江苏、广东和浙江3省国土面积大,其VOCs排放总量也大,同时社会经济发展水平较高,且处于O3重度及中度控制区,相对基准年也需较大的减排力度;③山东、河南和河北3省社会经济水平中等,但其VOCs排放量巨大,且处于O3重度控制区,应承担更大的削减责任,故其削减率比较大。而宁夏回族自治区虽然处于O3中度控制区,但受传输影响大,本地生成少;广西、黑龙江、云南、海南、甘肃、贵州、青海以及西藏等省(区)均处于O3达标区,环境空气质量达标天数比例较高,且单位VOCs排放量小、排放强度低,承担VOCs排放削减的责任小,削减力度和削减空间小,削减率均低于5.5%。

全国2025年控制情景下削减量为296.7万t,其中,削减量排名前五位的省份,其削减量之和超过了削减总量的一半,为56.06%。这5个省份分别为山东、江苏、广东、浙江以及河南,这些省份均处于O3重度及中度控制区,且2019年VOCs排放量和GDP总量均排在全国前5位,需承担更多的削减责任。而贵州、海南、甘肃、青海、宁夏和西藏5个省(区)控制情景下削减量之和为4.49万t,削减责任小。总体上,VOCs重点减排区域主要分布在东南沿海地区,其次是东北、华北和中部地区,西部地区是VOCs削减率最低的地区,该分布也与经济发展方式相关联。工业越发达的地区,人均GDP越高,VOCs排放强度就越高;空气质量改善需求越大,减排责任就越大。

2.3排放总量分配结果在控制情景下,“十四五”时期各省(区、市)总量控制目标见图4,可以看出,VOCs允许排放量较大的11个省分别为山东、江苏、广东、浙江、河南、河北、福建、辽宁、四川、湖北、安徽,分别均超过了80万t,总和占全国排放总量的61.87%。这是由于这些省份2019年的VOCs排放量均较大,落实《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》及其他已出台政策中提到的控制要求后削减量较少,削减之后VOCs排放总量仍然较大。黑龙江、湖南、陕西、山西、广西、内蒙古、江西、吉林、上海、云南、新疆、重庆、贵州13个省(区、市)各自的允许排放量均为30万~80万t,总和占全国允许排放量的32%。虽然天津市和北京市的单位面积VOCs排放量高,但其削减率较大,允许排放量分别约为30万t。其他省(区)如海南、甘肃、青海、宁夏以及西藏的削减程度并不明显,允许排放量与现阶段相当。因此,国家应制定差别化的总量控制方案,适当提高对允许排放量较大的省(区、市)的要求,以期尽快使这类污染严重区域的空气质量得到改善。对于允许排放量较低的省(区),如海南、甘肃、青海、宁夏以及西藏,应适当考虑放宽要求,以刺激其经济发展。

 

图4 各省(区、市) 2019年和2025年VOCs排放量

03“十四五”VOCs排放总量控制对策建议

随着VOCs排放治理工作的不断深化,近十年来,我国VOCs排放总量增速放缓,并于2017年出现拐点,2018年和2019年开始下降。预计未来VOCs排放量将逐年下降,2025年控制情景下,VOCs排放总量较2019年下降12.62%。为了推动环境空气质量的持续改善,建议在“十四五”期间实施VOCs排放总量控制,深化VOCs综合治理工作,有效削减VOCs排放。同时为了更有效地实施VOCs排放总量控制,提出如下几点建议:

一是以区域总量控制为主,结合重点行业、重点企业集群实行总量控制。关注石化等重点行业和重点企业集群,实行“计划单列式”管理,签订目标责任书,严格落实减排目标主体责任。建立减排目标逐级分配方法,综合空气质量、VOCs环境容量、VOCs排放强度、人口规模、产业结构、经济水平等多因素,科学、合理、公平、公开地将区域减排目标逐级分配至各省(区、市)、集群、园区及企业。

二是强化重点行业、重点企业、集群或园区综合治理。石化行业应加强密封点的泄漏修复,将泄漏检测与修复(LDAR)密封点的检测台账作为后续现场检测和泄漏点修复的依据,并及时修复泄漏超标的密封点。化工行业须对使用含VOCs物料的设备和废弃包装容器进行加盖密闭。对于储运、废水集输过程和非正常工况,石化、化工行业应强化储运过程的有效管理,加强中间产品罐的油气回收等治污设施的安装和有效运行;应加强废水集输过程中的密封处理,配置废气的收集与处理设施,并确保其正常运行。工业涂装、印刷行业夏季应禁止使用高VOCs含量、活性物种多的有机溶剂产品;对于涉及涂料、油墨等含VOCs原辅材料的操作应在密闭装置或者密闭空间中进行,若无法密闭的,则应在装有收集装置的环境中进行操作。废气收集效率应严格按相关标准及规范的要求执行,收集率应达到80%以上;治理工艺、技术和设施应升级改造提升至达到标准要求,严格要求处理效率;须加强对废水、危废中VOCs逸散排放的管控。油品储运销行业须对已安装油气回收设施的储油库、油罐车、加油站进行设施检修、改造升级,使回收效率达到设计规范及标准要求;加强油气回收系统密封性检测,确保油气回收系统正常运行;强化储存设施的降温措施,调整作业计划,减少高温时段作业。

三是以排污许可制度为依托。建立VOCs排放量核查核算方法、总量削减核查核算与减排绩效评估方法和以环境质量为核心的综合评估与考核体系,石化行业采用全口径核算的方式核算基准年和目标年排放量,其他行业采用全口径核算与宏观方法核算相结合的方式。同时通过建立自动监测网络、区域VOCs排放污染源数据库、大气环境模拟软件库、重点污染控制源定期和非定期监测制度,做到对总量控制的有效考核。

四是“十四五”VOCs排放总量控制应体现多措并举、多元共治的现代环境治理理念。统筹协调排污交易、排污收费、合同减排、生态环境补偿与总量控制制度的关系,逐步建立市场化的减排机制,通过采取一系列经济、技术等导向型政策,调动企业的减排积极性。在各级政府都要对环境质量负责的前提下,建立企业承担主体责任、社会组织依法参与、新闻媒体舆论监督的实施机制。