不忘初心,重温非甲烷总烃(NMHC)小时候的模样

时间:2019-10-16

当年,国家环保局科技标准司和上海市环保局、上海市环境监测中心、上海市环保研究院共同起草了《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996),这像是一本伟大的秘籍,是大气污染物排放宗派的武学开端。

秘籍中各类招式的起源是什么呢?要怎么练呢?在标准编制说明与研究报告的基础上,起草组又编写了《大气污染物综合排放标准详解》,供广大环保工作者及社会各届人士参考(练习)。

其中,较为详细地记载了大气污染物中非甲烷总烃的出身和由来。

现在制定的有关标准中,非甲烷总烃(non-methane hydrocarbons)是指采用规定的监测方法,在氢火焰离子化检测器上,有响应的,扣除甲烷以后的其他气态有机化合物的总和(结果以碳计)。

北京、天津、河南等地方标准,也增加使用“非甲烷总烃”作为餐饮业油烟排放废气中挥发性有机物的综合控制指标。

如今的非甲烷总烃似乎混得风生水起,风光得有点“数典忘祖”,亮相的时候不再提碳氢化合物,更不提C2~C12、烃类物质了。

非甲烷总烃生来是这样的么?“成名”后他变了么?他的成长过程经历了什么?

我们都要接受主题教育,“不忘初心,牢记使命”,非甲有没有忘记了他的初心呢?

为了看清“非甲烷总烃”小时候的模样,我们必须重温一下他的出身和来由,这得回到他的祖籍地-《大气污染物综合排放标准详解》。

以下内容除蓝色字体外,均为直接摘录引用,有轻微改动。



1.概述

非甲烷总烃(NMHC)是指除甲烷以外所有碳氢化合物的总称,主要包括烷烃、烯烃、芳香烃和含氧烃等组分。烃类物质在通常条件下,除甲烷为气体外多以液态或固态存在,并依据其分子量大小和结构形式的差别具有不同的蒸汽压,作为大气污染物的非甲烷总烃,实际上是指具有C2~C12的烃类物质。

烃类物质具有易燃易爆的特性,这与做环评的“我”的脾气颇为相似,其具体的物理化学性质视单体组成及浓度而定,如同我具体的脾气也视业主态度和当时情怀而定。

烃类物质的环境来源可分为自然来源和人为排放两大类。天然来源以甲烷为主,此外,植物释放的异戊(间)二烯和萜烯类化合物约占非甲烷总烃总量的65%。人为排放的烃类物质绝大部分为NMHC,其中甲烷量仅占约排放总量3%。人为排放的NMHC约占其总量的30%以上,主要集中于城区和工业区。
来源于如下过程:

(1)油类燃烧:汽油和其它油类燃烧过程排放的尾气中,含有众多的未燃尽物质,该类排放是非甲烷总烃人为排放的最主要来源,约占NMHC人为排放总量的38.5%。

(2)焚烧:由各类有机物质的焚烧过程所排放的非甲烷总烃亦占有相当比例,占人为排放总量的28.3%。

(3)溶剂蒸发:在各种生产过程中使用各种有机溶剂,如用作清洗剂、化学反应过程的溶剂、油漆涂料等物质的生产和使用过程的溶剂,其蒸发过程成为NMHC人为排放的重要来源之一,占人为排放总量的11.3%。

(4)石油及石油制品的贮存和运输损耗:该类过程排放的NMHC亦占有相当份额,约占人为排放总量的8.8%。

(5)废物提炼:废物提炼过程约占总排放量的7.1%。

以上五个过程所排放的NMHC,约占人为排放总量的95.3%

一般认为,甲烷在空气中即使达到高浓度,也不会对健康造成直接危害,除非是造成窒息或爆炸燃烧。因此,一般以非甲烷总烃来衡量环境污染的程度。总体看来,非甲烷总烃属低毒性,但其危害性还应依据其单体组成而定。

非甲烷总烃对人体健康的直接影响主要是中枢神经系统的麻醉作用,对皮肤粘膜有一定的刺激作用,严重的可引起皮炎湿疹;对造血系统的慢性作用视芳香烃含量而定

非甲烷总烃引起的急性中毒很少见,除非是违规进入高浓度塔、罐等场所,严重者可能因意志忽然丧失、反射性呼吸停止而死亡。

从化学组成来看,芳烃的毒性最大,烯烃次之,环烷烃和烷烃的毒性较小。

非甲烷总烃的环境危害性有产生燃烧和爆炸隐患;对油漆、涂料等具有剥蚀作用;与氧化氮在阳光作用下,经一系列复杂的反应而生成光化学烟雾物质,如臭氧、过氧乙酰硝酸酯(PAN)、醛类等。

光化学烟雾物质的毒性和危害性,已成为最受关注的环境污染类型之一。

2.有关标准

(1)环境质量标准:已经制定了总烃或非甲烷总烃的环境质量标准的国家不多,大多数国家,包括我国在内,均未制定该项污染物的环境质量标准。

搜集到的资料,仅有美国、以色列和意大利制定了环境质量标准,标准值见表1。

上表所列的环境质量标准值中,美国以防止光化学烟雾形成为出发点,制定了非甲烷总烃的标准值,但在1981年末,美国又在有关报告中表示,光化学烟雾的形成机理是非常复杂的,因而又废除了该标准。以色列和意大利均从保护人体健康的角度,制定了总烃的环境质量标准。

(2)排放标准:现今我国许多国家和地方排放标准中,都能看到NMHC的身影,比如今年新出的制药、涂料油墨胶粘剂和无组织标准等,那是因为他红了,关注度高。在2000年以前,除茂名市外,几乎没有规定总烃或非甲烷总烃的排放标准。茂名市标准中规定,“炼油厂油蒸汽无组织排放,每lt原油最高允许量为1.15kg(近期)和0.99kg(远期)”。

国外发达国家对烃类物质的排放十分重视,大多制定了相应的控制标准但主要针对油品贮存和运输过程,其控制标准大多以技术标准(如贮存方式和回收措施等)的形式作出规定。

美国若干地方标准中也以每天的允许排放量作出规定。

德国在其制定的污染物分类排放标准中,将烃类物质归入毒性小的污染物种类中,其排放浓度标准值为150mg/m3

(3)卫生标准和毒性分类标准:在我国的TJ36-79《工业企业设计卫生标准》和GB5044-85《职业性接触毒物危害程度分级》中,均无总烃或非甲烷总烃的标准。


3.制定总烃排放标准的针对性

由于排放烃类物质的过程众多,且其间的差别很大,故首先要讨论“非甲烷总烃排放标准”的针对性。

排放烃类物质的过程大体可分为五类,其中油类燃烧和焚烧过程排放烃类物质应属于锅炉、炉窑和汽车、焚烧炉等排放,不属于《大气污染物综合排放标准》的范围。

各种烃类物质的加工、生产,包括炼油和石化生产均属大型化工业,其生产过程均为全封闭(仅有少量泄漏),其尾气不允许排空,一般经火炬燃烧掉,故该类生产过程,从理论上讲是没有烃类物质排放的,少量的跑、冒、滴、漏应属无组织排放。

石油及石油制品的贮存和运输过程中,烃类物质通常以接近饱和的油蒸气形式排放,这种排放大多是高浓度的,无组织的,且这类排放的浓度一般决定于环境温度。所以,对这类排放的控制,主要应从技术上,如贮存技术和油气回收技术、油类装卸技术等作出规定,不能用通常的制定排放浓度和排放速率标准来对其实行控制。

由此《大气污染物综合排放标准》主要应针对“在生产过程中使用混合烃类物质”,以溶剂蒸发的形式排放非甲烷总烃的控制。

4.企业排放标准的制定
(1)排放量标准值的计算:
a.计算式
Q=Cm·R·Ke
b.取值
Cm取值:由于我国目前没有“非甲烷总烃”的环境质量标准,美国的同类标准已废除,故我国石化部门和若干地区通常采用以色列同类标准的短期平均值,为5mg/m3。但考虑到我国多数地区的实测值,“非甲烷总烃”的环境浓度一般不超过l.0mg/m3,因此,在制定本标准时选用2mg/m3作为计算依据。
R:排放系数,按本书第二章中有关部分列表取值。
Ke:技术经济调节系数,此处取值为1.0。
c.计算结果,见表2。
(2)排放浓度标准值确定:由于在编制标准过程中,没有得到我国的任何排放浓度实测数据,故本标准宜借鉴德国的同类标准值,即150mg/m3作为现有企业的非甲烷总烃排放标准值。
5.新建企业排放标准值的制定
(1)排放量标准:除经济技术调节系数K,取0.85以外,其它与现有企业排放速率标准值的计算相同。
(2)排放浓度标准值的确定:非甲烷总烃的治理技术同大多数有机物质的治理方法相同,大体上有吸收(采用低挥发性的煤油或柴油吸收)、吸附(一般可用活性炭或活性炭纤维等物质作吸附剂)、燃烧或催化燃烧、经压缩凝聚后回收等。
但迄今我国并无这方面的具体数据,故本标准以现有企业排放非甲烷总轻的标准值之80%定值,为120mg/m3
6.非甲烷总烃的排放标准值
见表3。
7.制定无组织排放标准
非甲烷总烃一般属低毒类,在环境中的本底值不显著。
按照标准的制定原则,非甲烷总烃的无组织排放监控点应设于排放源下风向的厂界外浓度最高点。
控制浓度的限值,《大气污染物综合排放标准》制定时心中没底,只得借鉴了以色列的环境质量标准值,取值为为5mg/m3,新建企业为4.0mg/m3
到了2019年的《挥发性有机物无组织排放控制标准》GB378222,其规定了厂区内NMHC的排放限值1h平均为10mg/m3,一次浓度值为30mg/m3,总算有自己的想法了。