刘嘉
（华北电力大学，北京 102208）
随着城市化和工业化的迅猛发展，我国能源使用量及碳排放量处于逐年增长的状态，导致工业发达地区的空气重污染现象越来越严重。其中挥发性有机物（VOCs）参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成，进而引发灰霾、光化学烟雾等大气环境问题。
截止目前，我国工业V0Cs排放量占总体VOCs排放量的50%以上，主要排放来源是石油化工、石油炼制、农药、涂料、汽车、包装印刷等重污染行业，其排放总额占所有工业制造业排放总量的80%以上[1]。
2015～2020年，汽车喷涂涂料的年产量从188.2万 t/a增长至265万 t/a，以平均每年净增8%的比例增长。2021年中国汽车产销量超过2 800万辆，汽车制造业的迅猛发展也带动了汽车喷涂行业产能逐年递增。因此，了解汽车喷涂行业的VOCs排放和污染现状，并根据我国的污染现状，有针对性地制定相应的控制措施和减排计划是当前环境保护的重要目标和任务。
对汽车喷涂行业进行工艺分析，可以发现其中大量排放VOCs的工艺为面涂喷涂工艺、中途喷涂工艺和清洗溶剂使用工艺，排放量占V0Cs总排放量的84%，主要物质来源为电泳漆、中涂漆、面漆及修补漆等，主要排放的VOCs种类包括苯、甲苯、二甲苯、乙酸正丁酯、丁醇和部分可溶性重金属等[2]。
V0Cs会导致环保、安全及职业健康3个方面的危害。环保危害主要包括VOCs会导致二次有机气溶胶及大气环境中的臭氧和甲烷浓度升高，这些具有温室气体效应的物质会严重破坏大气环境；
安全方面的危害包括很多工业企业排放的V0Cs属于高危险物质，如果没有恰当的安全措施加以控制，会导致极其严重的安全事故；
职业健康危害则表现为V0Cs具有毒性和致癌作用，长时间在这样的环境中工作，会使人体健康受到严重威胁，甚至引发癌症等无法挽回的健康伤害。
汽车制造业的迅猛发展也带动了汽车喷涂行业的产能逐年递增，使用喷涂工艺进行喷涂生产的小型车间在每个城市平均不少于300家，这些小型喷涂车间的生产时间通常为7～8小时，烘干时产生的废气浓度较高，排气量较小；
喷漆时产生的废气浓度低，排气量较大，废气中主要产生的污染物为V0Cs。目前各个生产单元均大量使用非环保溶剂型油漆，这些溶剂型油漆具有强烈的挥发性，产生的V0Cs成分主要有甲苯、二甲苯、醇、酯、醚、酮、芳香烃等。
当前，国内汽车喷涂生产线因成本和工艺问题，采用绿色溶剂型涂料的不足30%，普遍使用高污染、高耗能，现已被发达国家淘汰的落后工艺。目前，汽车喷涂行业排放的VOCs仅有30%经过集中回收和末端处理，并在测试合格后达标排放；
剩余均通过无组织排放的方式直接进入大气环境，没有进行严格管控，导致大量VOCs逸散到环境中，造成污染事件。
商务车、客运货车和轿车等车辆一般在封闭空间内进行喷涂工序，货车车厢等一般为室外环境作业。此外，现有的小型厂家分布广泛，使用的喷涂工艺也不统一，仅有少量厂家遵循环保要求，排放的VOCs采用有组织收集方式并达标排放。为满足广大群众日益增长的机动车需求，很多不合规的喷涂厂家在监管缺失的情况下，仍持续不断地制造产品，这些制造过程带来了大量污染[3]。
VOCs的有组织排放通常表现为污染物通过固定管道，例如排气筒或烟囱，在至少距离地面15米区域高空排放。无组织排放通常表现为生产过程中的无组织逸散，例如通过挥发性喷漆原料的储存及装载、喷涂设备与喷漆管线泄漏、污水废水收集池内处理和储存设施的逸散，以及分离、输送等挥发性有机物工艺过程中的挥发逸散。
21世纪初期之后建设的喷涂生产线，虽然在设计阶段就考虑了环保问题，优化并采用了绿色喷涂工艺，如使用水性油漆替代溶剂型油漆，协作机器人喷漆等，但仅占国内所有喷涂生产线的五成左右，随着汽车喷涂行业VOCs排放量逐年增加，总体情况处于逐年恶化的趋势。
3.1 有组织排放
我国汽车喷涂工艺通常采用溶剂漆为喷涂原料，工艺流程包括以下工序：喷漆中涂、底色漆及罩光漆补漆、最终成品烘干。通常情况下，原材料和产品物件应按照生产流程的要求进入喷漆室、流平室和烘干室进行喷涂作业。有可靠数据表明喷漆室产生的VOCs占比为60%、流平室产生的VOCs占比为15%、烘干室产生的VOCs占比为25% 。综上判断，VOCs排放来源最大的是喷漆室，其中大约有70%的企业采取水旋法或湿式法工艺控制漆雾的产生，但对后续VOCs的处理未持续关注，导致其对后续污染的控制没有获得积极效果。截止当前，依然有很多零散的汽车喷涂生产车间直接采用排气管道或烟囱排放VOCs，并且未采取任何处理措施，导致排放超标。流平室和烘干室产生的VOCs浓度较高，国内生产车间多采用简单的燃烧法处理，将其转化为二氧化碳和水蒸汽后达标排放。
3.2 无组织排放
无组织排放是指大气污染物不经过排气筒直接排放，及逸散等形式的无规则排放，例如开放式作业通过敞开门窗、缝隙、通风口、和类似开口以及开孔的情况导致废气逸散到环境中。许多工业企业70%左右的VOCs排放是类似上述逸散形式的无组织排放，因此重点关注、严格管理VOCs无组织排放是控制VOCs污染的重中之重。
由于汽车零部件喷涂VOCs排放源头的特点是小且散，呈散发性点状分布，产生的VOCs多为无组织排放，成分繁多且生产状况复杂，收集治理技术难度较高，而对应的环保要求更高，这对各地区的环保管理是很大的挑战。国家环保部门在2015年后制定并实施了汽车制造行业的相关环保法律法规，相关管理部门也需要参考上述法律法规的内容，规划制定具备实操性的对应标准及规范。虽然相关管理部门也在逐步开展整车制造的VOCs污染状况调查，但是喷涂行业的污染状况还是处于模糊地带，许多小型喷涂企业的排放数据无法收集。因此，汽车喷涂行业需要对VOCs的无组织排放进行整改，并落实有组织收集与处理措施，这应是我们现阶段的关注重心[4]。
《“十三五”生态环境保护规划》中要求，全面加强有机化工、石油化工、包装印刷、表面喷涂等高污染重点行业VOCs总量及浓度控制，实施行业V0Cs总量及浓度控制。各地区环保主管部门必须按照相关法律法规进行严格管理，并针对汽车制造和零部件行业的VOCs现状进行调查，依据调查结果制定计划并落实有效的控制措施。优先控制污染源头，密切关注过程控制、逐步优化末端治理，从而控制汽车制造行业VOCs的产生与排放，同时也应关注汽车喷涂行业VOCs的污染现状并采取控制措施[5]。
4.1 优先采用源头削减管控VOCs废气
VOCs的控制技术可分为两大类，一类是以末端治理为主的控制性措施；
一类是预防性措施，包括改进喷涂工艺技术，针对设备增加维保频次以增强管理效果。源头削减是控制汽车喷涂行业VOCs排放的首要手段，VOCs污染防治技术应优先采用源头控制。汽车喷涂行业VOCs的来源主要是挥发性溶剂的使用，因此，应使用低溶剂化学品或无溶剂进行替代，从而减少挥发性有机物的产生源头。同时挥发性溶剂应存放于专用的存放柜内，存放柜应配备废气收集和通风系统，增加设备检测与维修频率，置于室内或室外必须设置遮阳挡雨等设备设施。
《“十三五”生态环境保护规划》提出喷涂行业应优先使用绿色涂料，减少大气环境污染。因此，相关部门应鼓励汽车喷涂行业使用无害化涂料和无害化工艺，研发与应用水性涂料，积极推进企业研发、生产绿色产品[5]。
4.2 鼓励采用焚烧技术处理VOCs废气
常规的VOCs控制消除技术主要表现为回收技术和消除技术。回收技术包括吸附法、膜分离法和冷凝法等方法；
消除技术主要包括燃烧法、低温等离子体法和催化氧化法等方法。目前常用的处理喷涂VOCs的方法是：活性炭吸附、饱和后脱附、收集燃烧生成水和二氧化碳进行无害化处理。但从成本角度考虑此方法经济性不强，实际上大部分工厂使用的是活性炭吸附VOCs，等待吸附浓度饱和，然后将废活性炭按照有关危险废物处理的要求进行无害化处理，也有使用RTO蓄热式焚烧设备直接收集喷涂VOCs并焚烧处理[5]。
安装RTO蓄热式焚烧炉设备处理喷漆废气前期投入成本较高，但后续运维成本与废活性炭的废弃和处置等过程的花费相比存在很大优势，一般投资回报周期在2～3年内。并且废活性炭性能品控较差，导致VOCs吸附效率很差，且会产生大量的废气污染。综上所述，采用RTO蓄热式焚烧设备处理汽车喷涂VOCs比使用活性炭的方法更加经济和环保[6-7]。
4.3 强化清洁生产审核及政策支持
目前，汽车零部件行业及其附属的汽车喷涂行业快速发展，但我国尚未将其纳入清洁生产名单。清洁生产审核各地区要求不一，无统一的标准和要求。2015～2020年，上海市被纳入清洁生产强制审核要求的企业共有1 860家，其中，汽车喷涂生产企业为219家，仅87家验收成功，审核通过率不足四成。汽车喷涂生产企业造成的污染不容小觑，整体环保控制现状不容乐观。国家应将其纳入强制清洁生产审核名单内，并优先关注VOCs污染控制措施落实情况。
按照《国务院关于印发“十三五”节能减排综合工作方案的通知》[8]的要求，对安装VOCs收集装置、处理设施并开展持续性的环保合规管理，通过环保“三同时”手续的汽车喷涂制造企业，应给予环保信贷资金支持和税收优惠。环保基金制度可针对汽车喷涂行业VOCs环保控制措施有效、管理合规的企业，通过财政支持充分落实绿色金融机制[9]。
随着近年来我国经济及工业的飞速发展，环境污染事件频发，并呈逐年恶化的趋势。汽车喷涂行业的无序扩张且无视环保政策和要求，导致各地区VOCs污染现象加剧。由此，普查收集汽车喷涂行业的V0Cs来源现状信息，控制VOCs达标排放是目前必须优先解决的问题。相关环保部门应以大气污染防治政策和排放标准为指引，平衡各地区经济发展与环境保护之间的关系，更好地促进汽车喷涂行业的可持续发展。
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