國外大氣污染防治現狀綜述

閆 靜，吳曉清，羅志云，燕 瀟，張 蕊（北京市環境保護科學研究院，北京 100037）

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國外大氣污染防治現狀綜述

閆 靜，吳曉清，羅志云，燕 瀟，張 蕊
（北京市環境保護科學研究院，北京 100037）

摘 要：回顧了歐美發達國家大氣污染防治歷程，綜述了美國、歐盟大氣污染防治對策，分析了國外電力熱力、建材、石油及化工、鋼鐵冶金與鑄造、印刷涂裝五大行業的最佳可行控制技術。基于國外大氣污染控制經驗，為我國大氣污染控制提出了幾點建議。

關鍵詞：國外；大氣污染防治；對策；最佳可行控制技術

20世紀30年代以來，隨著工業化進程的不斷加快，歐美發達國家先后經歷了煤煙型污染、光化學污染、酸雨等一系列大氣污染問題。為了改善空氣質量，歐美發達國家進行了幾十年的治理，從中積累了大量防治對策及控制技術的經驗。通過實施各種計劃、執行日趨嚴格和完善的環境標準體系及排污許可證制度，輔以靈活的經濟措施，使歐美的能源結構和工業結構逐步趨于清潔化。城市大氣中的硫污染和煙塵污染基本得到解決，酸雨進一步加重的勢頭得以控制，環境空氣質量逐年改善。本文綜述了歐美發達國家的大氣污染防治對策及技術應用狀況，希望能給我國大氣污染控制提供一些借鑒。

1 發達國家大氣污染防治對策

1.1 美國大氣污染防治對策

20世紀70年代末，美國先后頒布并實施了《國家環境政策法》《清潔空氣法》，并在1977年和1990年進行了重大修改。通過采取大氣污染防治對策，達到國家空氣質量標準（NAAQS）。

（1）設定技術標準

清潔空氣計劃要求采用“最佳可用控制技術（BACT）”來控制排放?？刂萍夹g應根據具體情況，結合能源、環境及經濟影響和其他成本因素來評估生產過程的應用、可行性方法、系統和技術，并加強對專利、發明等知識產權的保護，推進國家標準化的研究制定［1］。

（2）許可證制度

1990年前的《清潔大氣法》只要求新污染源領取許可證。1990年的修正案要求各州在1991年后必須按照聯邦環保局有關許可證條例的規定，制定和實施包括所有空氣污染源的許可證規劃，目的是把適應于每一污染源的所有聯邦和州的管理規定都納入一個許可文件中。污染源可以在聯邦環保局認可州許可證規劃之后的一年中，提交許可證申請，許可證由州的有關局發放，但聯邦環保局有權審查。為了滿足許可證規定的要求，污染源必須安裝排放控制裝置和監測排放的系統。

（3）研發與示范

美國政府重視環保技術的產業化進程，鼓勵企業、科研院校和政府間的研發合作，將環保相關技術和產品的開發和商業化融為一體。20世紀90年代，對環保技術的開發在技術示范、場地提供、申請許可的審批等方面給予支持。然而，早期因缺少經驗，并沒有對技術商業化進行評估，導致美國政府每年提供的17億美元的R&D經費不能很好地利用。因此，EPA在其產業化進程中對新技術的試驗、示范、評估等每一個關鍵節點都有明確的目標評估。同時，國家技術委員會制定了一系列加強政府與學術界、產業界的知識創新和技術開發的計劃，由科技與創新構成美國產業結構的基礎。

（4）環境稅

環境稅激勵技術創新，并使技術更好地達到標準。如：損害臭氧的化學品消費稅、汽油稅、開采稅、固體廢棄物處理稅、二氧化硫稅、環境收入稅等，還有較多的環境稅收優惠政策。例如，為了鼓勵企業安裝環保設施，安裝節能設備的公司或企業可享受稅收抵減優惠。這些政策對技術創新性的影響，很難判定其的深遠意義。

（5）財政支持

對創新方案并超前達到環境標準的早期技術研發者，給予獎勵。例如：一家24小時電力供應公司與電力科學研究院、EPA和能源部合作，開展電冰箱制造商之間的競賽，給達到未來美國聯邦能源標準和其他標準（不包括CFC的使用）的獎金為3000萬美元。目前，美國EPA針對清潔空氣技術還在繼續推行“清潔空氣優秀獎”，并有針對社區行動、宣傳教育、法規政策創新和高效交通創新等的分類獎。

1.2 歐盟大氣污染防治對策

歐洲各國針對大氣污染物的跨界輸送問題，簽署了一系列跨國協議，這些協議規定了一定期限內各國的硫氧化物、氮氧化物等跨國輸送的大氣污染物削減量。1979年在聯合國歐洲經濟委員會支持下，歐盟各國簽署了遠距離跨國界空氣污染條約；1985年在芬蘭赫爾辛基簽署了第一硫協議，對硫的排放進行了限制；1994年簽署的第二硫協議 （奧斯陸協議） 第一次在生態系統的沉降方面制定了若干方法以減少實際沉降和臨界沉降量之間的差距，協議形成了國家排放減少約定，不同國家的約定不同；1999年的Gothenburg協議針對硫、氮氧化物、氨和有機揮發物的排放制定了2010年的排放限制。20年間歐洲空氣污染控制的國際合作在減少排放和改進環境質量方面作用明顯，1980年到1996年歐洲二氧化硫排放量從6000萬噸減少到3000萬噸根據Gothenburg協議，歐洲的硫排放在2010年前再減少50%。歐洲空氣污染控制的下一步將繼續對煙霧和細顆粒采取措施。

2 國外大氣污染防治技術應用狀況

2.1 美國大氣污染源最佳可行控制技術（BACT）

美國針對固定源大氣污染的控制策略包括運行許可證制度、基于最佳控制技術的排放標準體系、大力發展清潔能源及節能技術、未達標地區的新源審查制度、實施污染物排放交易、推行多項經濟激勵措施等。通過實施各種計劃、標準、制度，輔以靈活的經濟措施，美國的能源結構和工業結構逐步趨于清潔化。

美國現有的空氣質量排放標準遵循“技術強制”原則，根據污染物類別的不同，新源和現源的不同，依據不同水平的生產工藝和污染控制技術制定了寬嚴程度不同的排放標準。新建源采用“最佳可行控制技術”（BACT）［2］，對現有源采用“最佳可行改造技術”（BARCT）。BACT是通過生產工藝和可行的方法及技術最大限度地減少每種污染物的排放量，其著眼于能源、環境及經濟的綜合影響，是基于最大可能減排量的一種排放限制手段。

2.1.1 電力、熱力行業

美國要求所有的新建源應采用最佳可行控制技術（BACT），控制最為嚴格的是加州南海岸空氣管理區，對燃油/燃氣內燃機、燃氣汽輪機、小型工業/商業/機關鍋爐和加熱設備、家用小型燃氣供暖設備、餐館燃燒設施、商業炭烤設施和未列入RECLAIM計劃的烤箱、烘干機、窯爐等固定排放源均有明確的要求。如針對燃氣鍋爐、燃氣輪機，通過燃燒控制（分級燃燒、煙氣再循環、表面燃燒）、低氮燃燒器（LNB）或超低氮燃燒器使用、SCR/SNCR等技術實現NOx減排；固定式內燃機采用機前處理（如對進入內燃機缸內的燃料或空氣作有利于減少排放生成的預處理）、機內凈化（如改善燃燒過程、優化燃燒系統、改進燃料供給系統、采用增壓技術、實施電子控制）、機后處理（如催化反應、三元催化轉換、熱氧化反應、微粒過濾、靜電除塵）對HC、CO、NOx進行控制。

另外，加州的南海岸空氣質量管理區（AQMP）在燃料控制以及排放監管等方面也提出了相應要求：1）制定天然氣燃料規范，提高天然氣的品質；2）強化監測系統建設，保證達標排放。

2.1.2 建材行業

針對建材行業，美國就水泥、石灰/石灰石-石膏、瀝青、玻璃、黏土制品等行業的高污染排放特征，制定了嚴格的大氣污染物排放標準。為了滿足標準限值的要求，生產企業采用清潔生產技術及先進控制技術以減少生產環節的大氣污染物排放。隨著MACT排放水平的下降，美國持續收嚴有害大氣污染物排放的標準，以水泥生產為例，《波特蘭水泥新源排放標準》2010年生效，促進了水泥廠采用清潔的生產工藝和技術，包括新型干法預分解窯技術、節能粉磨技術等，從源頭減少了污染物的產生。通過采用自動化與智能化控制手段實現了工藝控制最優，減少了污染物的排放。同時，采用末端治理技術，如濕法脫硫袋式除塵或靜電除塵，使用低氮燃燒器對SO2、PM、NOx進行控制。

2.1.3 石油及化工行業

美國的石油煉制工業現執行《煉油廠—催化裂化、催化回用及硫回收單元有害空氣污染物排放標準》（NESHAP-subpart UUU）和《煉油廠新源排放標準》（NSPS-J/JA）?！稛捰蛷S—催化裂化、催化回用及硫回收單元有害空氣污染物排放標準》曾多次修訂，不斷收嚴其有害大氣污染物排放標準?！稛捰蛷S新源排放標準》（NSPS-J/JA）于2008年6月24日正式生效。基于嚴格的限值排放標準，美國的石化行業所推薦的大氣污染物控制技術詳見下表。

美國石化行業大氣污染物控制技術匯總表

2.1.4 鋼鐵、冶金與鑄造行業

冶金及鑄造行業的主要污染物為顆粒物、SOx、NOx及VOCs等。美國RBLC數據庫針對冶金、鑄造行業的不同工藝環節以及不同污染物類型分別給出了最佳可行以及合理可行的控制技術，行業涉及鑄鋼加工業、鑄鐵加工業、鐵合金生產、鑄造等，工藝環節包括電弧爐、感應電爐、鋼包冶金、鑄造及澆注、制芯、熔渣處理、干燥機、預熱裝置等煉鋼車間操作等。多采用袋式除塵器、濕式電除塵器對顆粒物進行控制；采用過程控制及末端治理方式控制SO2及NOx排放。

2.1.5 印刷、涂裝等其他行業

美國EPA對VOCs的排放控制策略主要是建立了部分消費類和商業產品的VOCs含量限值以及排放限值，重點控制涂料、印刷、農業殺蟲劑等行業。南海岸地區除對上述行業和產品提出更嚴格的限值之外，還對石化行業提出了嚴格的控制要求。VOCs的污染控制技術基本上可分為兩大類，一類是以預防為主的控制措施，主要有工藝改進技術、原材料替代、更換設備和防止泄漏等；另一種是以末端治理為主的治理措施。

預防措施主要是通過改進工藝、替換原材料，以減少進入生產過程中的VOCs總量；改變運行條件，減少VOCs的形成和揮發；更換設備，減少VOCs的泄漏等方法或手段，從源頭控制VOCs的排放。1）首先考慮產品替代/再形成，使用低或無溶劑含量涂料替代高溶劑涂料；2）生產實踐控制，提高材料利用率；3）設備替代，減少材料用量以及VOCs排放。末端控制主要有燃燒法、吸收（洗滌）法、冷凝法、吸附法以及生物法等幾類，其中燃燒法適合于處理濃度較高的VOCs廢氣，如化工、噴漆、絕緣材料等行業，一般情況下去除率均在95%以上。

以涂料行業VOCs排放為例，1990年的清潔空氣法修正案（CAAA）對VOCs污染物的排放提出了極為嚴格的限值要求，其中第183（e）款要求EPA必須以最佳可行控制（BAC）規范企業生產行為，即在綜合考慮技術經濟可行性，健康、環境和能源影響的基礎上，所確定的排放管理控制必須采用最有效的設備、措施、工藝、方法、系統或技術，包括化學配方重組、原料或產品替代、重新包裝、使用、消費、存儲或處置等。基于這些規定，隨后制定和完善的一系列法規標準促使不斷改進工藝和創新涂料配方、升級治理技術，極大削減了VOCs排放。

為達到《國家建筑涂料VOCs排放標準》，通過推行對低VOCs含量涂料提供經濟鼓勵等可促進產品達到BAC 的要求。另外產品配方重組被認為是在經濟技術上最可行的策略，包括涂料中VOCs含量的適當調整，樹脂技術改進等。

美國《國家汽車修補涂料VOCs排放標準》中，EPA將生產商和進口經銷商作為最有效的控制對象，確定VOCs限值標準的技術和經濟可行性。汽車制造業也通過采用各種OHAP減排技術組合降低表面涂裝過程的VOCs排放量，如使用低HAP含量的涂料，提高涂料利用率，控制烘干爐尾氣以及控制溶劑型涂裝生產線自動化噴槍的排氣等。

2.2 歐盟大氣污染源最佳可行技術（BAT）

歐盟的固定源污染控制主要是實施污染預防與控制指令（IPPC指令），建立協調一致的、一體化的工業污染防治系統。指令要求成員國建立并制訂排放限值，推廣基于最佳可行技術（BAT）的許可制度；歐盟依據IPPC制訂了一些行業的最佳可行技術參考文件，要求企業優先達到文件規定的排放限值，以此作為發放排污許可證的依據，同時也要滿足歐盟其他相關指令的最低要求；針對VOCs源，歐盟借鑒美國的經驗，針對不同的VOCs污染源制定了通用污染控制指令和行業指令，明確了VOCs的排放限值和控制技術。

2.2.1 大型火電廠

針對額定熱輸入超過50MW的燃燒裝置，歐盟給出了治理各類污染物的最佳可行技術［3］。在去除SO2方面，采用濕法石灰石石膏脫硫；海水法脫硫；噴霧干燥法煙氣脫硫（半干法脫硫）；干法脫硫（如爐膛噴射吸收劑、管道噴射吸收劑、混合噴射吸收劑）；煙氣循環流化床脫硫；亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉法煙氣脫硫；氧化鎂脫硫工藝。去除NOx方面，采用分級燃燒（爐內空氣分級燃燒、燃料分級燃燒）、煙氣再循環、減少空氣預熱、低NOx燃燒器等控制技術；去除顆粒物方面，采用靜電除塵器、濕式電除塵器、袋式除塵器、旋風除塵器、濕法除塵器進行煙粉塵末端治理。

2.2.2 建材行業

水泥、石灰、玻璃、礦棉、陶瓷等行業是建材行業大氣污染物排放的主要污染源，所排放的主要污染物包括顆粒物、SOx、NOx以及VOCs等。歐盟對各類建材行業的大氣污染物排放提供了最佳可行控制技術［4-5］。以水泥行業為例，采用靜電除塵器、袋式除塵器對顆粒物進行末端治理；通過工藝優化、燃燒控制、末端治理（SNCR、SCR）對NOx進行控制；還通過干法洗滌、濕法洗滌去除SOx。

2.2.3 石油及化工行業

VOCs、顆粒物是石化行業的主要污染物，歐盟針對石化行業不同工藝提出了適用于不同污染物類型的最佳可行技術［6-10］。以礦物油、天然氣提煉行業為例，通過對再生器進行優化設計、使用SCR、SNCR對NOx進行控制；利用三級或多級旋風除塵器、靜電除塵器或洗滌器處理顆粒物；使用脫硫催化劑或濕法洗滌、文丘里洗滌、海水法脫硫等方法以去除SOx。

2.2.4 鋼鐵、冶金與鑄造行業

冶金及鑄造行業的主要污染物包括顆粒物、SOx、NOx以及VOCs等。歐盟針對冶金、鑄造行業的不同工藝環節以及不同污染物類型分別給出了最佳可行控制技術［11-13］。如在鋼鐵燒結工藝中，通過降低燒結料中的揮發性碳氫化合物含量、頂層燒結控制VOCs排放；在燒結混合料中添加含氮化合物，抑制二英形成；采用低含氮燃料、煙氣再循環、低NOx燃燒器、SCR/SNCR 對NOx進行控制。鑄造工藝中，對鑄造和成型車間進行真空清洗、使用自動卷簾系統、嚴格控制工藝過程粉塵等方法對顆粒物排放進行預防，并采用旋風器、織物或袋式過濾器、濕式洗滌器對顆粒物進行去除。

2.2.5 印刷與涂裝行業

VOCs是印刷、涂裝行業的典型污染物，針對印刷、涂裝等相關工藝產生的VOCs，歐盟同樣推薦了最佳可行技術［14-15］。如使用水性油墨、利用自動化清潔器對烘干室等印刷生產區域的空氣繼續抽取與處理、在廢氣流中調整溶劑濃度、優化焚燒爐的使用等技術方法控制柔印和凹印包裝產生的VOCs。

3 小結

從國內環保產業發展狀況看，政策、制度推進了行業的市場化，產業快速發展迎來了整合期。節能環保領域的投資平穩增長，資本來源多樣化。龍頭企業增長突出，但全國性巨頭企業短期內仍難現。

歐美地區在節能、環保領域都有詳盡的BAT技術，對我國大氣污染防治工作具有重要借鑒意義，對大城市未來的研究和發展方向具有指引作用。隨著我國近些年節能環保產業的發展，其中部分技術已被我國引進并應用于相應行業，且仍有許多實用技術可在國內推廣使用。

從國外發展狀況看，由于傳統冶金、水泥、玻璃等高污染、高能耗工業不是發達國家的重點工業，已大部分轉移在國外生產，因此近年來其的節能減排技術已滯后于我國的發展速度，國內的工業企業由于節能減排壓力而研發了相應的技術。

從國外工業節能技術看，更加重視產業循環利用生產方式，在源頭上做到減量化，在中端做到再利用，在末端做到再資源化。如日本是冶金行業能源利用率最高的國家，即通過加強鋼鐵企業廢棄物的循環利用，如最大限度地循環利用鋼鐵渣和含鐵粉塵的回收利用，充分利用廢塑料和廢輪胎，節約燃料并減少排放。同時，大量減少了鋼鐵企業廢棄物的產生，節約廢棄物填埋占地，使鋼鐵產業進入良性發展軌道，此經驗值得國內借鑒。此外，發達國家美國將新能源技術的開發和應用作為本國未來發展的方向，在發電技術（包括地熱能、太陽能、風能、水力發電）、交通運輸技術（包括生物質能、燃料電池和性能先進的汽車）和能效方面的技術（包括建筑物、工業、能源管理、氣候變化與政府間合作）等領域進行了重點研發。歐盟計劃在2018～2020年期間，實現接近零排放建筑物的規范化系列設計等。因此我國對于新能源技術開發、可再生能源利用、建筑節能及交通運輸技術等，應作為未來的重點研發方向。

從工業大氣污染防治技術看，國外在原料控制上做得比較完善，如控制燃料質量、涂料及原料低VOCs含量、焚燒垃圾原料等。而我國在此方面控制較差，導致原料供應隨意性大，不能滿足設計要求，致使污染防治設施無法達到預期設計效果。在污染防治技術方面，國內對顆粒物、SO2方面的控制技術較完善，但對于NOx、VOCs、有毒有害（如二英）污染防治技術上與國外還有差距。以NOx控制為例，國外的低氮燃燒技術較先進，美國南加州已經執行9ppm排放限值，未來最嚴還會執行5ppm排放限值，且低氮燃燒技術在民用采暖熱水爐上也規范應用。此外，國外也在研發治理餐飲業排放的污染治理技術。

借鑒國外節能環保產業發展經驗，建議我國大力發展節能環保關鍵技術裝備、加快培育高端節能環保裝備創新能力、探索推進信息技術促進節能減排、加快建立完善市場化的節能環保激勵約束機制、強化節能評估和能源審計，發展節能服務業、積極推進節能環保企業的“引進來”和“走出去”。

參考文獻：

［1］ South Coast Air Quality Management District，［Online］ Available：http：// www.aqmd.gov/home/permits/bact/guidelines/i---scaqmd-laerbact（April 17，2000）.

［2］ http：//www.epa.gov/ttn/catc/products.htm.

［3］（IPPC）Reference Document on Best Available Techniques for Large Combustion Plants，July 2006.

［4］ Official Journal of the European Union，L100，Volume 56，9 April 2013；L70，Volume 55，8 March 2012.

［5］（IPPC）Reference. Document on Best Available Techniques in the Ceramic Manufacturing Industry，August 2007，European Commission.

［6］（IPPC）Reference Document on Best Available Techniques for Mineral Oil and Gas Refineries，February 2003.

［7］（IPPC）Reference Document on Best Available Techniques in the Production of Polymers，August 2007.

［8］（IPPC）Reference Document on Best Available Techniques in the Large Volume Organic Chemical Industry，February 2003.

［9］（IPPC）Reference Document on Best Available Techniques for the Manufacture of Organic Fine Chemicals，August 2006.

［10］（IPPC）Reference Document on Best Available Techniques for the Manufacture of Large Volume Inorganic Chemicals- Ammonia， Acids and Fertilisers，August 2007.

［11］（IPPC）Reference Document for Iron and Steel Production，Industrial Emission Directive，2010.

［12］（IPPC）Reference Document on Best Available Techniques in the Smitheries and Foundries Industry，May 2005.

［13］（IPPC）Reference Document on Best Available Techniques in the Ferrous Metals Processing Industry，December 2001.

［14］（IPPC）Reference Document on Best Available Techniques for the SurfaceTreatment of Metals and Plastics，August 2006.

［15］（IPPC）Reference Document on Best Available Techniques on Surface Treatment using Organic Solvents，August 2007.

注：本文為支撐項目：強化大氣污染治理條件下北京市節能環保產業發展策略研究。

中圖分類號：X51

文獻標志碼：A

文章編號：1006-5377（2016）02-0056-05

Review of Air Pollution Prevention and Control Status in Foreign Countries

YAN Jing， WU Xiao-qing， LUO Zhi-yun， YAN Xiao， ZHANG Rui
（Beijing Institute of Environmental Protection Science & Technology， Beijing 100037， China）

Abstract:The paper reviews the course of air pollution prevention and control in the developed countries， such as United States and European Union； sums up the countermeasures of air pollution prevention and control in United States and European Union； analyzes the best available control technolo?gies in the electricity， heat， building materials， petrochemicals， iron and steel， metallurgy， foundry， printing and coating. Based on the experiences of air pollution prevention and control abroad，the paper brings forward some proposals for air pollution control in China.

Keywords:abroad； air pollution prevention and control； best available control technology