摘要：VOCs污染防治是目前我國大氣污染治理的重點工作之一。本研究通過收集、整理、分析我國重點行業建設項目環評報告書，并與美國VOCs模擬研究現狀進行對比，從模擬因子、評價標準、模擬程度等方面出發，分析建設項目環評VOCs模擬工作中存在問題，提出建議對策，旨在規范我國環境影響評價領域VOCs模擬。

揮發性有機化合物（VolatileOrganicCompounds）簡稱VOCs，我國對其定義為“在標準狀態下飽和蒸氣壓較高（標準狀態下大于13.33Pa）、沸點較低、分子量小、常溫狀態下易揮發的有機化合物”[1]。VOCs對人體健康、大氣環境等影響如下：（1）VOCs易與其他大氣污染物發生光化學反應，產生臭氧（O3）等二次污染物[2,3]。（2）VOCs是大氣細顆粒物（PM2.5）及二次有機氣溶膠（SOA）主要前驅體[2,4,5]。（3）部分VOCs如鹵代烴類，會與O3發生循環鏈式反應，破壞臭氧層[6]。（4）多環芳烴、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、視覺等系統有刺激和毒害作用，也可通過食物鏈累積進入人體，誘發神經系統疾病[9]。如氯乙烯可誘發呼吸系統疾病，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年珠江三角洲地區重點行業和分城市的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，認為工業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對對流層化學的影響，發現自然源排放模擬存在較大的不確定性[13]；李浩等研究結果表明，工業燃燒排放、生產工藝過程中的VOCs排放，是造成2013年夏季長三角區域高濃度O3的主要原因[14]。VOCs重點行業環境影響評價工作中，一般采用數學模型預測項目排放大氣污染物對環境的影響，通過建模來模擬污染物在大氣中輸送、擴散、轉化和清除等物理、化學機制[15]。2016年，全國地市級以上環評審批建設項目約5萬多個，其中石化、化工、醫藥等VOCs排放項目約占8%，但較少有研究者分析我國環境影響評價VOCs模擬情況。

本研究介紹了環評項目中常用數值模型，收集石化、汽車制造、鋼鐵等重點行業建設項目環評報告書，分析其中VOCs模擬存在的問題，并結合當前環境管理要求提出對策建議。

1環評VOCs模擬相關模型

《環境影響評價技術導則大氣環境》推薦了AERMOD、ADMS、CALPUFF等作為進一步預測模型，可模擬點源、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）是穩態煙羽模型，分為AERMOD(擴散模塊)、AERMET(氣象預處理模塊)、AERMAP(地形預處理模塊)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構參數，在非穩定條件下垂直擴散使用了傾斜式的高斯模式，ADMS目前有多個版本（城市、環評、工業等），適用于模擬一次污染物[17]。

1.3CALPUFF

CALPUFF模式系統主要包括CALMET氣象模式、CALPUFF擴散模式等，CALPUFF是拉格朗日煙團擴散模式，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模式包含線性化學機制，可模擬二次硫酸鹽和硝酸鹽以及SOA的生成，當考慮VOCs二次化學反應時，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模擬研究進展

2.1美國VOCs定義

美國VOCs定義：“參與大氣光化學反應的任何碳化合物，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、微光化學反應物質（美國環保署認為其光化學反應可忽略不計）”，美國環保署共指定了60種（類）微反應物質（截至2014年12月30日）。一些VOCs組分以及微反應物質，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相關的環境質量標準，對其時空濃度分布也沒有直接模擬要求，但構建了囊括VOCs危害特性管理的體系。

2.2VOCs光化學反應模擬

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

2.3HAPs模擬及健康風險評估

美國重點關注有毒有害揮發性有機物在大氣中的濃度時空分布、環境健康風險。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，模擬結果用于環境健康風險評估，美國人體健康風險評價導則（HHRAP）中根據AERMOD、CALPUFF模擬的大氣中污染物濃度、干濕沉降結果，考慮多種途徑進入人體，進行全面健康風險評估。

3我國重點行業環評VOCs模擬研究進展

本研究收集了27本石化行業、汽車制造、鋼鐵等建設項目報告書，對評價等級、評價標準、數值模型、模型參數等內容進行研究，并重點分析環評中VOCs模擬存在的一些問題。

3.1石化行業環評VOCs模擬剖析

石化行業涉及的有機物質種類繁多，在開采、煉制、生產和運輸等環節均有VOCs產生。石化企業管閥件和接口的跑冒滴漏、石化產品儲罐運輸、有機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本石化項目環評報告進行分析，發現該類項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，石化項目環評均對VOCs進行了一次模擬，但均未分析VOCs二次反應生成SOA的情況。

3.2汽車制造行業環評VOCs模擬剖析

汽車生產主要包括沖壓、焊裝、涂裝、總裝4個環節，VOCs污染主要產生于涂裝環節。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行徹底清潔。電泳工序用于在車身內外涂裝底漆，所用的油漆量最大，但多采用水性環保漆，VOCs產生量很小。中途、面涂工序中一般采用傳統溶劑型漆，在噴漆和烘干過程中會造成大量溶劑揮發，VOCs產生嚴重[23]。

本研究針對11本汽車制造環評報告進行分析，發現大部分汽車制造環評對大氣環境進行三級評價，使用最多的模型為ADMS、AERMOD；二甲苯、NMHC是常用VOCs模擬因子，很多項目中未模擬苯、酮類等污染因子（模擬因子漏項）；不同報告書中選用的空氣質量標準存在較大差異，其中《工業企業設計衛生標準》（TJ36-79）是使用最多的環境質量標準，但該標準制定時間過于久遠（1979年）、限值過松（例如二甲苯限值過高、缺少NMHC限值），導致對標價值不大，且不少報告書在評價過程中使用了以色列、前蘇聯等地區的標準；汽車制造項目環評均對VOCs進行了一次模擬，但均未分析VOCs二次反應生成SOA的情況。

3.3鋼鐵行業環評VOCs模擬剖析

長流程鋼鐵企業工序較多，焦化、燒結、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本鋼鐵行業環評報告書（均為長流程鋼鐵項目）分析，發現我國鋼鐵環評較少模擬VOCs一次污染情況，也未對VOCs二次反應產生SOA情況進行分析。

4環境影響評價VOCs模擬研究的不足及展望

4.1本研究發現同類行業環評選用的VOCs模擬因子、環境質量標準均存在一定差異，鋼鐵項目較少模擬VOCs一次污染物，所分析27本石化、汽車、鋼鐵項目環評均未模擬VOCs二次反應生成SOA情景，此外一些VOCs屬于惡臭物質，相關環評報告書也未考慮模擬企業排放惡臭對周圍環境影響。

4.2建議對建設項目環評VOCs的排放因子、成分譜、環境質量標準進行規范，開展VOCs模擬方法標準化應用研究，特別是加強VOCs在環評工作二次污染模擬研究，進一步推進VOCs環境人體健康工作。

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第一作者：陳金勝(1993-)，男，安徽安慶人，碩士，主要研究方向為工業源VOCs治理。

通信作者：伯鑫，高工。boxinet@gmail.com

致謝：本課題得到環境模擬與污染控制國家重點聯合實驗室專項經費的資助。