Processes and Experience of Anthropogenic VOCs Management and Control in the USA and Enlightenment to China
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摘要: “十四五”期间加强对PM2.5和臭氧(O3)共同前体物VOCs的有效管控，对于我国持续改善环境空气质量非常关键，但目前人为源VOCs管控仍然是我国大气环境管理中的短板，我国亟待构建有效的人为源VOCs管控机制. 美国自20世纪50年代开始关注人为源VOCs管控，历经70多年取得了较为明显的成效. 学习借鉴美国人为源VOCs管控经验将有利于推动我国人为源VOCs的管控. 本文全面梳理了美国人为源VOCs的管控历程，总结其成效与经验，结合对我国自2000年以来人为源VOCs的管控状况与所存在不足的分析，提出“十四五”期间我国人为源VOCs管控建议. 研究发现，美国在人为源VOCs管控中，通过逐渐厘清VOCs的定义、认清VOCs与O3、PM2.5污染间的联系，逐步推进VOCs管控工作，逐渐形成了集科学认识、技术支撑、政策支持与公众参与为一体的有效的VOCs管控体系，因而在人为源VOCs排放量降低及有毒有害污染物、O3、PM2.5浓度降低方面取得了较为显著的成效. 目前我国人为源VOCs管控在管控框架、基础支撑、制度保障等方面均存在不足，为有效推进我国“十四五”期间人为源VOCs的管控，建议加强以下工作：①优化管控体系；②提升基础能力；③完善制度保障；④促进创新发展；⑤调动公众参与.Abstract: Effective control of atmospheric VOCs, a common precursor of PM2.5 and O3, is crucial to the continuous improvement of ambient air quality in China during the ‘14th Five-Year Plan’ period. However, the current management and control of anthropogenic VOCs is relatively weak in China, it is urgent to establish an effective control mechanism for anthropogenic VOCs in China. The USA began to pay attention to the control of anthropogenic VOCs in the 1950s, and has made significant achievements in the past 70 years. Learning from the experience of the USA, in the control of anthropogenic VOCs will be beneficial to promote the control of anthropogenic VOCs in China. This study comprehensively reviews the control processes of anthropogenic VOCs and summarizes the effectiveness and experience of anthropogenic VOCs control in the USA, and proposes recommendations for the control of anthropogenic VOCs in China during the ‘14th Five-Year Plan’ period based on the analysis of the control status and shortcomings of anthropogenic VOCs in China since 2000. The study found that by gradually clarifying the definition of VOCs, recognizing the link between VOCs and O3 pollution and the connection between VOCs and PM2.5 pollution, and progressively promoting VOCs control, an effective VOCs control system integrating scientific understanding, technical support, policy support and public participation has been developed in the USA, resulting in remarkable accomplishments in reducing VOCs emissions from anthropogenic sources, and reducing toxic and hazardous pollutants, O3 and PM2.5 concentrations. At present, there are deficiencies in the control of anthropogenic VOCs in China in the following areas, such as the control framework, basic support and institutional protection. In order to effectively promote the control of anthropogenic VOCs in China during the ‘14th Five-Year Plan’ period, it is recommended that the following work be strengthened: building a control system, improving basic capabilities, improving system guarantee, promoting innovation and development, and mobilizing public participation.
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Key words:
- the USA /
- atmospheric VOCs /
- control processes /
- experience /
- enlightenment
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图 1 美国1970—2020年大气VOCs排放量的变化趋势
注：数据来源于US EPA(
https://www.epa.gov/air-emissions-inventories )，为美国全国尺度1970—2020年VOCs排放数据.Figure 1. The emission variation of atmospheric VOCs in the USA from 1970 to 2020
图 2 美国1970—2020年固定源VOCs年减排量的变化趋势
注：数据为美国全国尺度1970—2020年固定源VOCs排放数据，计算时以1970年为基准年；数据来源于US EPA(
https://www.epa.gov/air-emissions-inventories ).Figure 2. The annual emission reductions of stationary VOCs in the USA from 1970 to 2020
图 3 美国1970—2020年移动源VOCs年减排量的变化趋势
注：数据为美国全国尺度1970—2020年移动源VOCs排放数据(无跨界大尺度移动源数据)，计算时以1970年为基准年；数据来源于US EPA(
https://www.epa.gov/air-emissions-inventories ).Figure 3. The annual emission reductions of mobile sources in the USA from 1970 to 2020
图 4 美国1980—2020年VOCs、HAPs、O3、PM2.5浓度的变化趋势
注：数据为美国全国尺度1980—2020年相应监测站点监测结果的平均值(
https://www.epa.gov/air-trends，https://aqs.epa.gov/aqsweb/airdata/download_files.html ). 其中，VOCs浓度用非甲烷总烃(NMHC)数据表示〔以ppbC计，即1 ppbC=1 ppb(10−9)×该物种一个分子所含碳原子的数量〕，为美国含NMHC监测任务所有站点对应年份浓度的平均值；HAPs浓度为美国含HAPs监测任务所有站点对应年份浓度的平均值；O3浓度为美国188个国控站点对应年份日最大8小时滑动平均第四大值的3年滑动平均值；PM2.5浓度为美国390个国控站点对应年份各季节浓度的加权平均值.Figure 4. The trend of VOCs, HAPs, O3 and PM2.5 concentrations in the USA from 1980 to 2020
图 5 美国人为源VOCs的管控体系
Figure 5. The system of anthropogenic VOCs management and control in the USA
图 8 中国2010—2017年NMVOC年排放量变化
注：数据为2010—2017年我国电厂源、居民源、交通源和工厂源的NMVOC排放数据，其中全国数据不含港澳台地区数据；数据来源于清华大学MEIC清单V1.3版本[54](
http://meicmodel.org ).Figure 8. The emission variation of NMVOC in China from 2010 to 2017
图 9 中国人为源VOCs的管控体系建议方案
Figure 9. Proposed on the system of anthropogenic VOCs management and control in the China
表 1 美国人为源VOCs管控历程(1947年至今)
Table 1. The processes of anthropogenic VOCs management and control in the USA since 1947
管控阶段 管控文件及主要内容 管控目的 萌芽阶段
(1970年以前)1947年洛杉矶市成立空气污染控制局 防治O3污染 1955年美国政府通过第一部环境空气防治法，即《空气污染控制法》(APCA) 1962年美国政府修订《空气污染控制法》，初步规定汽车尾气治理条例 1963年出台《清洁空气法案》(CAA)，作为美国最重要的空气污染控制法案 1965年修订《清洁空气法案》，加强联邦政府对移动源的控制并颁布《机动车污染控制法》 1966年加州洛杉矶市颁布了著名的“66 规定”(Rule 66)以限制有机溶剂的排放 探索阶段
(1970—1977年)1970年发布《清洁空气法案》严格了汽车排放标准，发布了《碳氢化合物和有机溶剂控制技术》 防治O3污染 1971年发布《环境空气质量标准》并首次承认VOCs反应性问题 1975年发布《清洁空气法案》，同时形成了《国家环境空气质量标准》(NAAQS) 1976年发布关于有机化合物反应性的政策性文件声明 发展阶段
(1977—1997年)1977年发布《清洁空气法的修正法案》和颁布《VOCs控制推荐政策》 防治O3污染及VOCs毒性 1979年明确VOCs和NOx是O3的主要前体物，并颁布1-hour O3 标准限值 1981年发布《国家臭氧执行计划》(SIP) 1984年发布《环境法规与技术》对VOCs的排放限制 1987年更改VOCs定义 1988年颁布《关于VOCs 定义中蒸汽压限值设定存在不足与缺陷的声明》，限制VOCs排放 1990年发布新的《清洁空气法案》，公布需重点控制的189种(后为187种)HAPs，并加强移动源管理 1991年成立加州环保局(CalEPA)并用最大增量反应活性(MIR)来表示每个VOC的反应性 1992年豁免低反应性VOCs，控制制造业工艺的VOCs排放量，发布固定源VOCs排放控制技术 1993年发布化学加工设施逸散VOCs控制技术指南 1994年颁布新的《国家环境标准》，发布消费者和商业产品VOCs排放研究报告 1995年开始征收VOCs排污费，确定HAPs标准，发布制造业VOCs排放技术指南 1996年美国举行听证确定排放清单标准 成熟阶段
(1997年至今)1997年发布《国家环境标准》将1-hour O3环境标准改为8-hour O3，并首次增设PM2.5标准限值 防治VOCs毒性、O3污染
及颗粒物污染1998年发布《国家建筑涂料VOCs排放标准》《国家汽车装修VOCs排放标准》和《国家消费品VOCs排放标准》 2000年制定所有乘用车尾气排放标准及汽油中VOC含量标准，要求石油行业安装处理设施 2001年控制机动车及其燃料VOCs的排放，更新固定源VOCs排放标准 2005年发布《臭氧污染实施计划中控制VOCs的临时性指南》，修订移动源空气毒性规则 2006年修改24-hour PM2.5标准限值并发布平版/胶状印刷的VOCs控制技术指南 2007年减少移动源燃料中的HAPs含量，发布各行业喷涂过程的VOCs排放控制技术指南 2008年修改8-hour O3 标准限值，发布多个涂装行业VOCs排放控制技术指南 2011年使用清洁能源替代燃料 2012年修改PM2.5标准中的年评价值 2015年修改8-hour O3初级标准限值 2016年要求热固性印刷行业集体按照标准处理设备 2019年修订石油和天然气行业新源性能标准(NSPS) 2021年利用光化学监测网监测O3、NOx和VOCs含量 
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表 2 中国大气VOCs管控萌芽阶段相关文件及措施
Table 2. The documents and measures to control VOCs at the embryonic stage in China
时间 发布部门 主要文件及内容 2000年 香港特区政府环境保护署 开始用液化石油气替代柴油，作为小型移动源的燃料 2006年 安徽省环境保护厅 《加强环境科技管理，促进环保事业发展》提到VOCs对人体健康存在危害物质，需加强管控 上海市环境保护厅 拥有国内第一套车载VOCs在线监测系统，着重对化工企业产生的可挥发性有毒有害气体进行监测，同时进行金山区大气质量日常监测 2007年 国家环境保护总局 《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定办法》(HJ/T 400—2007) 上海市环境保护厅 利用车载VOCs监测系统开展金山区化工区附近、新老城区、区内区外及市中心城区等对比监测 香港特区政府环境保护署 开始管控O3前体物排放，包括VOCs的排放 2008年 北京市环境保护厅 确保“蓝天白云伴奥同行”，在8月开展多污染源企业检查，检查项目加入了VOCs 广东省环境保护厅 建立珠江三角洲大气复合污染综合防治体系，将VOCs的管控落到实际政策中 上海市环境保护厅 将VOCs纳入普查范围，同时开展了印刷、汽修等国家产排污系数手册尚未覆盖行业的排污测算工作；控制VOCs污染为2010年上海市世博会做准备 2009年 环境保护部 发布《车内空气中挥发性有机物浓度要求(征求意见稿)》 广东省广州市 确保亚运会期间空气质量状况，采取机动车限行措施 2010年 国务院办公厅 转发原环境保护部等部门发布的《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》 环境保护部 发布《固体废物 挥发性有机物的测定 顶空-气相色谱法(征求意见稿)》 广东省环境保护厅 一次性发布5部VOCs排放标准 北京市环境保护厅 采取措施加强汽车制造行业挥发性有机物监管 上海市环境保护厅 为确保上海世博会顺利举办，采取VOCs控制措施
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表 3 中国大气VOCs管控探索阶段相关文件及措施
Table 3. The documents and measures to control VOCs at the exploration stage in China
时间 政策/制度 标准/方法 技术/方案 2011年 《国家环境保护“十二五”规划》 — — 2012年 《重点区域大气污染防治“十二五”规划》《节能减排“十二五”规划的通知》 — 《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》(征求意见稿) 2013年 — 《环境空气挥发性有机物的测定 吸附管采样-热脱附/气相色谱-质谱法》(HJ 644—2013) 《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》 2014年 — 《环境空气 半挥发性有机物采样技术导则》(HJ 691—2014)、《固定污染源废气 挥发性有机物的采样 气袋法》(HJ 732—2014)、《泄漏和敞开液面排放的挥发性有机物检测技术导则》(HJ 733—2014)、《固定污染源废气 挥发性有机物的测定 固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法》(HJ 734—2014) 《大气挥发性有机物源排放清单编制技术指南》《石化行业挥发性有机物综合整治方案》 2015年 《挥发性有机物排污收费试点办法》和《中华人民共和国大气污染防治法》(修订) 《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570—2015)、《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571—2015)、《合成树脂工业污染物排放标准》(GB 31572—2015)、《无机化学工业污染物排放标》(GB 31573—2015)、《火葬场大气污染物排放标准》(GB 13801—2015) 《石化行业VOCs污染源排查工作指南》《石化企业泄漏检测与修复工作指南》 2016年 《挥发性有机物排污收费试点有关具体工作的通知》 — 《国家先进污染防治技术目录VOCs防治领域》《“十三五”节能减排综合工作方案》 2017年 《固定污染源废气 总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定 气相色谱法》(HJ 38—2017)、《环境空气 挥发性有机物的测定 便携式傅里叶红外仪法》(HJ 919—2017) 《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》 2018年 《关于停征排污费等行政事业性收费有关事项的通知》 《固体废物 多环芳烃的测定 气相色谱-质谱法》(HJ 950—2018)、《固体废物 半挥发性有机物的测定 气相色谱-质谱法》(HJ 951—2018)、《环境空气挥发性有机物气相色谱连续监测系统技术要求及检测方法》(HJ 1010—2018)、《环境空气和废气 挥发性有机物组分便携式傅里叶红外监测仪技术要求及检测方法》(HJ 1011—2018)、《环境空气和废气 总烃、甲烷和非甲烷总烃便携式监测仪技术要求及检测方法》(HJ 1012—2018)、《固定污染源废气非甲烷总烃连续监测系统技术要求及检测方法》(HJ 1013—2018) 《环境空气臭氧前体有机物手工监测技术要求(试行)》《2018年重点地区环境空气挥发性有机物监测方案》 2019年 — 《挥发性有机物无组织排放控制标准》(GB 37822—2019)、《制药工业大气污染物排放标准》(GB 37823—2019)、《涂料、油墨及胶黏剂工业大气污染物排放标准》(GB 37824—2019) 《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》《重点行业挥发性有机物综合治理方案》 2020年 — 《环境空气 挥发性有机物的测定 便携式气相色谱质谱法》《固定污染源废气 共平面多氯联苯的测定同位素稀释高分辨气相色谱 高分辨质谱法》《固定污染源废气 挥发性有机物的测定便携式气相色谱 质谱法》的征求意见稿 —
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表 4 中国大气VOCs管控发展阶段相关文件及措施
Table 4. The documents and measures to control VOCs at the developing stage in China
时间 发布部门 文件及内容 2020年6月 生态环境部 《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》《挥发性有机物治理实用手册》《臭氧及挥发性有机物综合治理知识问答》《重点行业企业挥发性有机物现场检查指南(试行)》 2020年7月 生态环境部 正式实施《挥发性有机物无组织排放控制标准》，编制了石化、化工、工业涂装、包装印刷及油品储运销等14个行业(领域)的挥发性有机物治理实用手册(分册)，上线了“VOCs污染防治”专栏 2020年10月 生态环境部 发布《京津冀及周边地区、汾渭平原2020—2021年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案》《长三角 地区2020—2021年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案的通知》 2020年12月 生态环境部与国家市场监督管理总局 联合发布了《铸造工业大气污染物排放标准》(GB 39726—2020)、《农药制造工业大气污染物排放 标准》(GB 39727—2020)、《陆上石油天然气开采工业大气污染物排放标准》 (GB 39728—2020) 等3项新标准及《无机化学工业污染物排放标准》(GB 31573—2015)、《砖瓦工业大气污染物排放标准》 GB 29620—2013)、《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB 28662—2012)、《轧钢工业大气污染物排放标准》(GB 28665—2012)等4项标准修改单 2021年1月 生态环境部与国家市场监督管理总局 联合发布了《储油库大气污染物排放标准》(GB 20950—2020)、《油品运输大气污染物排放标准》 (GB 20951—2020)、《加油站大气污染物排放标准》(GB 20952—2020) 2021年3月 中共中央、国务院 第十三届全国人民代表大会第四次会议通过《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，要求推进PM2.5和O3协同控制，持续改善京津冀及周边地区、汾渭平原、长三角地区空气质量，加快VOCs排放综合整治，使VOCs排放总量下降10%以上 2021年5月 生态环境部等8个部门 联合发布《关于加强自由贸易试验区生态环境保护推动高质量发展的指导意见》，要求强化多个行业实行源头替代，鼓励新建项目采用符合国家有关低VOCs含量产品 2021年7月 生态环境部与
科学技术部印发《百城千县万名专家生态环境科技帮扶行动计划》的通知，提出以PM2.5和O3协同控制、基本消除重污染天气为目标，以推动VOCs和NOx协同减排为主线 2021年8月 生态环境部 印发《关于加快解决当前挥发性有机物治理突出问题的通知》，提出在继承过去行之有效的工作基础上，加快解决当前VOCs治理存在的突出问题 2021年10月 中共中央、国务院 印发《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》，要求加大工业污染协同治理力度，提出应强化工业炉窑和重点行业VOCs综合治理，实行生态敏感脆弱区工业行业污染物特别排放限值要求 生态环境部等17个部门 印发《2021—2022年秋冬季大气污染综合治理攻坚方案》的通知，要求有序推进北方污染治理，其中需要深入开展VOCs专项治理 2021年11月 中共中央、国务院 印发《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》，指出着力打好O3污染防治攻坚战，要大力推进VOCs和NOx协同减排，以石化行业领域为重点，安全高效推进VOCs综合治理，实施原辅材料和产品源头替代工程. 完善VOCs产品标准体系，建立低VOCs含量产品标识制度. 完善VOCs监测技术和排放量计算方法，在相关条件成熟后，研究适时将VOCs纳入环境保护税征收范围
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