近日,南方科技大学环境科学与工程学院陶澍院士及沈惠中副教授团队在大气科学领域著名期刊 Environmental Science & Technology发表了题为“Investigation of Plant-Level Volatile Organic Compound Emissions from Chemical Industry Highlights the Importance of Differentiated Control in China”的最新研究成果。
挥发性有机物(VOCs)是臭氧(Ozone)和二次有机气溶胶(SOA)的重要前体物,其本身和形成的二次污染物对人体健康、气候变化有着显著的不利影响。近年来,中国在大气污染防治政策的实施下,大部分由燃烧源排放的污染物排放量有所下降,而臭氧和颗粒物的污染愈发显著。控制VOCs的排放是提升近年来中国空气质量的重要举措。
化工产品的生产过程涉及到很多VOCs的使用、运输、产出,有着很高的VOCs排放潜力。然而,过去的研究对化工源VOCs的评估有着很高的不确定性。本研究在过去的研究的基础上,更多地采用了中国本土测量的、更新的数据源,并收集了中国的化工厂点位数据,以更高的准确性评估了中国化工源的VOCs排放。
本研究通过排放因子法评估中国2010年到2019年的化工厂分物种的VOCs排放量,收集了生态环境部及统计年鉴等数据以评估排放量的政策影响,并应用参数臭氧生成潜势(OFP)和二次有机气溶胶生成潜势(SOAFP)简单地评估其环境与健康影响。
研究结果表明(图1),相比过去的研究,本研究估测的总体的化工源VOCs排放量是3,105 Gg,比过去的研究高17%到1200%。本研究在排放源中囊括了更多的化工产品的生产,而当只计算与过去的研究相同的化工产品(即去除掉本研究多考虑的化工产品生产过程源)所导致的VOCs的排放量时,本研究与过去的研究所评估的排放量是相近的(图1b)。多考虑的化工产品是本研究有更高的总VOCs排放的主要原因。
图1. 本研究与过去的研究的化工源VOCs排放量比较
研究结果显示,化工源VOCs的排放量有着显著的空间分布特征。东部沿海的九个省份(图2紫色标注)与部分内陆省份(黄色标注)在中国拥有着更高的排放量以及更多的高排放化工厂站点,它们的总化工产品生产量更高,其可能的原因是建立在这些省份的化工厂更接近化工原材料生产、开采的区域或进出口贸易区域,可以以更低的运输成本进行生产。
图2. 化工源VOCs排放的空间分布
本研究结合了排放量、OFP、SOAFP、毒性参数、化工厂周边人口介绍参数潜在健康影响(HPs)以比较不同站点所造成的健康影响。图3展示了不同站点的潜在健康影响,其中蓝色部分为提取出来的健康影响最大的5%的化工厂,大部分为同时具有排放量高、OFP高和SOAP高的特征的工厂。这些工厂在臭氧、SOA、毒性引起的健康影响中贡献了73%到93%;而当假设2019年的分散于全国的减排措施全部应用于这些工厂时,可以达成7%到37%更多的健康收益。
图3. 化工源VOCs排放导致的潜在健康影响评估
这项研究评估了中国化工源VOCs的排放量及排放特征,提出化工源所排放的VOCs是可观而不能忽视的,其排放量有高度的空间不均一性,并揭示了相对于不同省份参差不齐的减排水平的现状,针对一些排放量大、排放特征更倾向于污染空气的化工厂进行减排整改是提升空气质量、降低人体健康风险的更有效的策略。
南方科技大学为本论文第一通讯单位,课题组硕士生何金玲为论文第一作者,沈惠中副教授为通讯作者,其他合作单位包括北京大学、清华大学、暨南大学、伦敦大学学院、剑桥大学等。该研究得到了国家自然基金、国家科技部、深圳市城市环境健康风险精密测量与预警技术重点实验室、深圳科技计划、广东省科技厅、广东省教育厅能源基金等项目的支持。计算资源由南方科技大学科学与工程计算中心提供。中国碳核算数据库(CEADs)为本研究提供数据支持。
论文原文链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c08570