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美国涂料行业VOCs污染控制政策与技术研究

http://www.coatings.hc360.com2017年07月04日09:55 来源:涂料工业作者:赵建国 杨利娴T|T

    慧聪涂料网讯:总结了美国的清洁空气法、国家有毒空气污染物排放标准、最高可实现控制技术、控制技术指南等联邦法规政策,美国南海岸空气质量管理区、纽约州等区域涂料VOCs管控措施,以及涂料行业较为成熟的VOCs控制技术,并评估了其典型控制技术和政策法规的实施效益、经济影响。

    涂料行业是我国VOCs污染的主要来源之一,据估算2010年我国涂料使用过程的VOCs排放量约为223.5万t,占当年全国人为源VOCs排放总量的13%。由于涂料基数中大量使用了挥发性有机溶剂助剂等,在涂装过程中溶剂型涂料有50%以上的VOCs排放到大气中,其中多数含有可对人体内脏造成毒害甚至致癌作用的苯、甲苯、二甲苯、氯苯、丁醇、环己酮、环己烷和乙酸丁酯等有毒有害物质。部分具有光化学反应活性的VOCs排放至大气中后,会与NOx等气体经过复杂的化学和光化学作用形成臭氧、光化学烟雾等,最终危害人类健康和区域生态环境安全。

    现阶段我国VOCs控制才刚刚起步,系统性不强、行业针对性差、控制不全面等问题较为突出。废气治理方面,产品类型单一、技术水平落后、产品运行维护差。我国在“十二五”期间将VOCs列为重点污染物,以“三区六群”(京津冀、长三角和珠三角地区,辽宁中部、山东半岛、武汉及其周边、长株潭、成渝、台湾海峡西岸等城市群)作为重点管控区域,推动涂料等有机溶剂使用量大的典型行业的VOCs污染联防联治工作,因此有必要借鉴国外VOCs综合防治政策、法规和技术方面的宝贵经验。

    在美国,人们已经认识到可以通过减少VOCs的排放量来达到国家环境空气质量标准(NAAQS)中的臭氧含量要求,因此,先后制定和实施了一系列针对涂料行业VOCs污染控制的法律法规,促进了行业工艺水平和污染控制技术的发展,有效地减少了VOCs的排放,为涂料行业的环境保护工作带来了极大的促进作用。本研究针对美国涂料行业VOCs污染排放标准、管理策略、控制技术等进行了分析,为我国今后在该领域的VOCs综合防治工作提供一定的启示。

    01美国VOCs污染控制政策和技术

    1.1联邦政府政策法规

    1.1.1清洁空气法(CAA)及其修正案

    CAA是美国环境空气质量保护的基础法律,美国环保总署(EPA)以该法作为基本依据建立了NAAQS等一系列重要法律法规作为补充,构成了联邦核心法规(CFR)。1990年通过的《清洁空气法修正案》(CAAA)要求采取严格措施,到2000年降低70%VOCs排放量。在对涂料行业的控制方面,规定工业涂料的VOCs(稀释后)排放限值为420g/L。CAAA列出的189种禁止或限制排放的有毒有害物质中70%为VOCs,包括了甲醇、甲乙酮、甲苯等几乎所有涂料中常用的有机溶剂。

    1.1.2新污染源行为标准(NSPS)

    为促进大气污染控制技术的推广使用,减缓空气污染问题,同时考虑到技术成本、健康和环境影响、能源需求等因素,根据1977年《清洁空气法》制定了NSPS,它定义了限值和对特定排放单元的检测方法及VOCs排放限值等,目前为止已颁布的涂料行业标准有汽车和轻型卡车、金属家具、大型家电、金属线圈、饮料罐、压敏胶带和标签等表面喷涂作业VOCs排放标准。

    1.1.3国家有毒空气污染物排放标准(NESHAPs)

    根据国会的要求,EPA须建立标准和管理措施控制导致癌症或其他严重影响健康的危险空气污染物的来源。1992年7月16日,EPA公布了第一批排放有毒空气污染物源类别清单,该名单包括了工业表面涂装VOCs污染源。为保证有效减少该类污染物,EPA将CAAA列出的危险空气污染物按不同污染源制定了国家排放标准,表1给出了部分工业维护表面涂装的有机有毒空气污染物(OHAP)限制要求。为最大限度地减少HAP的排放,EPA专门设立了最高可实现控制技术(MACT),通过最佳的清洁生产工艺、控制技术、操作手段等途径达到限制要求。对HAP污染源实行严格的空气污染削减措施。对现有污染源,①若有30个以上同类污染源,MACT底线应达到最佳的前12%企业的平均限值;②若同类污染源小于30个,应达到前4名的平均限值。对于新污染源,须达到现有同类污染源的最佳控制水平。

    1.1.4控制技术指南(CTG)

    清洁空气法的第183(e)条款要求美国环保署对消费和商业品产生的VOCs的排放量进行管理。为了对VOCs污染源进行监管,协助国家和地方达到空气质量标准,EPA编制了CTG,对船舶制造、家具、大型家电涂装等均提出了具体排放限制要求及控制措施(见表2)。CTG虽不属于法规,但各州须以此为指导文件,制定相应的法律标准,作为减排计划的一部分。

    1.1.5国家消费和商业产品VOCs排放标准

    (1)建筑涂料VOCs排放标准

    EPA对消费产品和工业产品的VOCs释放进行的一项调查研究发现建筑涂料的VOCs释放量约占所有消费产品和工业产品的9%,而且建筑涂料更与人们的生活密切相关,所以该标准的制定与实施对于减少大气污染、保护生态环境有着重大意义。1999年9月13日起,在美国生产和配送建筑涂料将按照此标准要求执行。

    (2)汽车修补涂料VOCs排放标准

    1999年1月11日以后在美国境内出售、配送的汽车如客车、货车、卡车和其他移动设备,零部件涂装涂料、修补涂料要求按照该标准执行(见表3)。

    (3)气溶胶涂料VOCs排放标准

    EPA认为通过控制具有高化学反应活性的VOCs排放量可以更有效地降低地面臭氧浓度,因此,EPA采用了基于化学反应活性限值控制的气溶胶涂料VOCs排放标准。该标准规定了产品的化学反应活性值的计算方法,并对监管对象(气溶胶产品标签上注明的或指定产品配方的生产商、进口商、经销商)提出了设立相关的产品标识、记录、上报的要求。标准于2009年1月1日起执行,最迟执行时间为2011年1月1日。

    1.2地方法规

    除了上述联邦法规、控制技术指导以外,各地区对VOCs排放也制定了严格的限制要求。

    1.2.1区域性法规

    为促进区域性污染物的综合治理,美国设有多个区域性的管辖区,如南海岸空气质量管理区(AQMD)、加州空气资源委员会(CARB)、东北臭氧迁移委员会(OTC)等。

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