VOCs监测行业或引发500亿市场

根据《重点区域大气污染防治“十二五”规划重点工程项目》,2012年-2015年为VOCs排放摸底调查阶段,环境监测行业将是VOCs是治理行业启动首先受益的环节。据估算,城市VOCs监测的市场空间为22.68亿元,相关产业园区的VOCs监测市场将达到49.71亿元,VOCs污染源监测需求市场空间将达468亿元,由此综合估算,受益于法律法规重视度增加、排污费的征收以及政府部门补贴的激励作用,VOCs监测设备行业有望迎来大的爆发,最高激活539亿市场空间。

VOCs国家相关政策如下图

VOCs

一、什么是VOCs?

危害大,VOCs:不容小觑:VOCs成分复杂,目前已经监测出的VOCs有300多种,主要来自建筑装饰、有机化工、石油石化、包装印刷、表面涂装等行业。VOCs四大大气污染物之一,属于形成PM2.5和光化学烟雾的重要因素,能够损害人体神经系统、血液成分和心血管系统,对人体健康和社会环境影响极大。

1、主要构成:多种有机物混合体,成分复杂

VOCs(VolatileOrganicCompounds)学名挥发性有机物,按照世界卫生组织的定义,沸点在50—250℃的化合物,室温下饱和蒸气压超过133.32Pa,在常温下以蒸气形式存在于空气中的一类有机物为挥发性有机物(VOCs)。

图表1:不同类型有机物化合物

资料来源:公开资料,东吴证券研究所整理

VOCs成分复杂,目前已经监测出的VOCs有300多种,按其化学结构的不同,可以进一步分为以下八类。

图表2:不同类型VOCs

VOCs具有相对强的活性,是一种性格比较活泼的气体,导致它们在大气中既可以以一次挥发物的气态存在,又可以在紫外线照射下,在PM10颗粒物中变化而再次生成为固态、液态或二者并存的二次颗粒物存在;且参与反应的这些化合物寿命还相对较长,可以随着风吹雨淋等天气变化,或者飘移扩散,或者进入水和土壤,污染环境。

2、主要来源:工业源为VOCs

空气中VOCs的排放源主要有自然源和人为源两类。自然源主要来自植被排放、森林火灾、野生动物排放和湿地厌氧过程等,对人类健康的影响一般在可控范围之内。

人为源包括移动源和固定源。移动源包括汽车、轮船、飞机等消耗化石燃料的各种交通工具;固定源分为生活源和工业源,生活源主要指来自建筑装饰、油烟排放、垃圾焚烧、秸秆焚烧、服装干洗等;工业源设计行业众多,包括有机化工、石油石化、包装印刷、表面涂装等。

图表3:VOCs的来源

来自工业源的VOCs排放强度大、浓度高、污染物种类多,属于造成污染的大户。工业源的VOCs产生主要来自含VOCs产品的使用、以VOCs为原料的工艺过程、VOCs的生产、有机物的储存和运输等四大环节。

图表4:工业源VOCs来源构成

3、主要危害:损害人体健康,雾霾重要成因

VOCs具有较强的光化学反应活性,能在环境中进行二次转化,其光化学反应会引发城市光化学烟雾,造成二次污染;VOCs作为细颗粒物(PM2.5)的前体物之一,是造成雾霾的重要原因;特别是在夏季,VOCs对城市和区域臭氧的生成也至关重要。

VOCs的危害主要表现在以下三点:

1)VOCs的成分复杂,所具有的特殊气味能导致人体出现不适,具有毒性和刺激性。对人体的影响可分为三种类型:一是气味和感官,包括感官刺激,感觉干燥;二是粘膜刺激和其它系统毒性导致的病态,刺激眼粘膜、鼻粘膜、呼吸道和皮肤等,很容易通过血液大脑的障碍,从而导致中枢神经系统受到抑制,使人产生头痛、乏力、昏昏欲睡和不舒服的感觉;三是对内脏造成伤害,已知许多VOCs具有神经毒性、肾脏和肝脏毒性,甚至具有致癌作用,能损害血液成分和心血管系统,引起胃肠道紊乱,诱发免疫系统、内分泌系统及造血系统疾病及代谢缺陷。

图表5:VOCs对人体健康危害

2)VOCs可以和空气中的氮氧化物结合,在太阳光的照射下会生成两种(类)污染物,一种叫做二次有机颗粒物,或二次有机气溶胶(SOA),是大气中PM2.5的一个重要组成部分;另一种污染物则光化学产生的臭氧,臭氧就是光化学烟雾的主要标志之一。

因此,VOCs一方面会导致PM2.5的产生,形成现在中国城市很普遍的雾霾;另一方面,VOCs也会导致近地面臭氧浓度增高,使得光化学烟雾污染更加严重。

3)工业污染源,如石化企业和包装印刷企业,VOCs排放量大,由于粘度低且密度相对较高,在冷却之后非常容易渗透到厂区附近的地下深层,对土壤以及地下水造成污染形成污染场地,污染深度往往可达数米。

VOCs一旦浸入粘性土壤粒子中便会很难去除,在土壤持续的滞留积蓄会引发土壤理化性质发生改变,造成土壤中污染物含量过高或超标,对动物、植物、微生物等产生刺激和毒害,诱导生物物种及其数量产生变化,从而破坏了土壤环境原有的生态功能与系统平衡,更严重的会通过食物链传导对人体健康造成危害。

二、行业发展初期,国外经验值得学习

排放逐年上升,问题亟待改善:目前VOCs的排放量没有统一的官方数据,2010年全国重点地区重点城市VOCs排放量417.25万吨,但有研究表明当年全国实际排放量约3000万吨,山东、浙江、江苏排放量居前;相对于二氧化硫、氮氧化物、PM2.5等污染物,VOCs治理此前受政策重视度较低,行业基础数据匮乏、法律法规和行业标准滞后以及排放标准不完善使行业在很多年里并未有太大发展。当前状况亟待改善。

1、行业现状:VOCs排放量大,未纳入环境统计管理体系

VOCs伴随工业发展排放量增加是不争的事实。规模化监测的缺失使国家对VOCs没有公开的相关数据,且由于VOCs成份种类复杂,特性不一,涉及的行业多,工艺复杂,很难摸清全国的VOCs排放总量。

根据2012年10月环境保护部颁布了《重点区域大气污染防治“十二五”规划》,首次发布了我国包括京津冀、长三角和珠三角地区19个省、直辖市、自治区的13个重点区域的VOCS数据,重点区域2010年统计的排放量共计417.25万吨。从排放总量上看,2010年重点区域代表型行业VOCS排放量最大的3个区域为山东省(79.6万吨)、浙江省(52.7万吨)和江苏省(51.3万吨),占比约为重点区域VOCs排放总量的44%;最小的3个区域为山西(2.6万吨)、湖南省(3.8万吨)和宁夏(3.95万吨)。

图表6:重点区域2010年年VOCs排放

但根据环保部环境规划院的测算,全国VOCs排放量超20万吨/年的行业在2009年排放总量就已达1681.52万吨,占全国工业总排放量的95.7%,其中典型行业(石油石化、包装印刷、涂装等)排放量为工业排放量的54.21%。

图表7:2010年各行业VOCs排放比较

2、包装印刷、石油石化、建筑装饰是VOCs主要来源

根据数据可以看出,除生物质燃烧外,工业源中VOCs排放量占比靠前的为建筑装饰、包装印刷和石油石化(包括石油炼制和油气储运)行业,这三个行业可以占到各行业总排放量的46%以上。

石化行业VOCs排放量约占VOCs人为源总排放量的19.5%,排放主要来自于密封设备的不严而导致的挥发性气体泄漏和转运过程中的挥发损失。根据环保部环境规划院估算,2009年全国石化行业VOCs排放总量约为153.5万吨。

石化行业排放的VOCs成分复杂,活性强,危害大,所受重视度不断提高;另一方面,相对于建筑装饰和包装印刷行业,石化行业VOCs排放一般浓度高,且易于收集和处理,在监测设备的使用上存在更大的机会。

图表8:2009年石油炼制生产环节VOCs排放量估算

根据我国当前包装塑料基材等印刷技术水平,印刷过程中大量使用的溶剂型中油墨含50%-60%的挥发性组分(主要为甲苯、乙酸乙酯、丙酮及少量丁酮);如果加上调油墨粘度所需的稀释剂,那么在印品干燥时,挥发性油墨组分的总含量为70%-80%,因此在包装印刷的过程中会伴随大量的VOCs排放。

截至2014年,我国包装印刷企业数量101948家,年营业收入超5000亿元,在为实行较好管控的情况下这些溶剂在产品生产过程中变为VOCs废气大量排出,造成空气污染。

图表:9中国包装印刷企业数量

建筑装饰的VOCs排放主要影响室内空气环境,来源主要是建筑和装饰材料,例如油漆、涂料、填料、密封剂、粘合剂、地面覆盖物、墙面覆盖物和家具等。目前在建筑和装饰材料中已鉴定出的挥发性有机物超百种,典型的有有苯乙烯、丙二醇、TXIB、甘烷、酚、甲苯、乙苯、二甲苯、甲醛等。建筑装饰伴随着21世纪城镇化带来的房地产行业快速发展有了较快的增长,市场的巨大存量也使得VOCs治理不容小觑。

图表10:房地产开发企经营业总收入

3、行业初期仍存在较多问题

与二氧化硫、氮氧化物等污染物相比,VOCs由于成分复杂、污染源分布广泛且排放时无组织逸散,只靠针对当前排放的监管方式很难有效进行全面控制。虽然近年来我国不断加大对VOCs的政策投入,从整个政策体系、监测标准等方面都采取了一定的措施,但整体来看仍然存在许多问题,主要表现在基础数据匮乏,法律法规滞后,排放标准和监测规范不完善,控制技术亟需更新等。

A、基础数据匮乏

相比于其他的污染物,VOCs并未纳入环境统计管理体系,且监测设备一直落后导致基础数据匮乏。中国工业门类复杂,VOCs排放来自多个行业,在旧的只限于常规污染物的环境污染控制体系下很难得到有效的重视。由于监测设备覆盖率不够,目前环保部门对于工业企业VOCs的排放源分布、排放强度和治理情况等基础信息掌握较少,缺乏区域和全国环境空气VOCs污染特征等基础数据,排放状况不清,现有数据并不能完全反应污染真实情况。

B、法律法规滞后

我国VOCs控制仍处于起步阶段,系统性不强、行业针对性差、控制不全面等问题较为突出。在旧的《大气污染防治法》中并没有提及将VOCs纳入监管范围,对VOCs污染防治管理条文缺少对环保准入、日常监管和风险防范方面的专项具体要求,系统有效的有毒有害废气污染防治和监管体系并没有建立,对于过量排放、不按照要求安装监测设备以及过量排放的企业没有统一规范的处罚办法,法律法规的滞后严重阻碍了行业的正常发展。

C、排放标准不完善

VOCs污染物种类复杂,来源广泛,无论是监测还是治理都存在较大的难度。在2010年之前我国环境空气质量标准尚未包括VOCs,典型行业VOCs排放标准也存在明显不足。大气污染源和环境空气VOCs监测分析方法以参考国外相关标准为主,缺少统一的技术规范,不同研究结果缺乏可比性,增加了污染防治工作的难度。在控制技术方面,以模仿和追踪国外技术为主,缺少适合中国国情的具有自主知识产权的控制技术。

根据统计,在2011年大约有40%的行业没有设置排放标准,且这些行业多为排放大户。标准的缺失使环保部门无法对企业的VOCs排放量是否合适、如何进行奖惩进行合理的评估,由此造成的监管缺失也使得大量排放的企业并没有受到相应的处罚。

4、其他国家地区经验

相对于发达国家和地区,我国VOCs监测和治理起步较晚,在政策制定、控制标准、实施方法等发面都有经验可以借鉴。

A、美国:法律法规、控制技术、排放标准相结合

美国根据VOCs排放源类型的不同,分为工业排气、设备泄露、废水挥发、储罐、装载操作5类源,分别规定排放限值或工艺设备、运行维护要求。

美国于1955年通过了《空气污染控制法》(AirPollutionControlAct),1963年通过了《清洁空气法》(CleanAirAct)。1967年,通过了《空气质量法》(AirQualityAct)。随后,1970年、1977年和1990年,对《清洁空气法》进行补充、扩展和修订,不断强化和完善。在排放标准上相继制定了《国家环境空气质量标准》(NAAQS)、《国家有毒空气污染物排放标准》(NESHAPS)、《新污染源行为标准》(NSPS)等,同时制定《最高可实现控制技术》(MACT)。在政策上通过法律法规、控制技术和排放标准相结合的方式实行对VOCs排放的控制,为全世界的VOCs控制提供了宝贵经验。

图表11:美国VOCs控制体系

除制定VOCs相关政策外,美国环保署同时实施城市有毒空气污染物控制战略,筛选出19种VOCs物质并明确其来源。此外,为识别VOCs等空气污染物的区域污染状况,美国政府定期进行全国范围内有毒空气污染物风险评估,并建立基于风险评估模型和污染物普查结果的有毒空气污染物控制基准体系。目前已有12种VOCs物质被列为国家层面或区域层面具有较高健康风险的有毒空气污染物。

B、欧盟:实施分级控制标准,成员国规定限制

欧盟各成员国为加强对单项VOCs物质的管制,同时实施分级控制标准。根据国际癌症研究机构关于致癌性的分类、职业卫生的最高允许浓度(MAC值)或8小时时间加权平均允许浓度(TWA值)等指标,将VOCs物质根据健康毒性分为高毒性、中等毒性和低毒性3类,分别规定了浓度控制限值。其中对苯的规定是:年均限值5µg/m3,以2000年12月13日5µg/m3为起点(100%),从2006年1月1日开始,每过12个月减少1µg/m3,直到2010年1月1日结束(0%),即这个限值及其规定需在2010年1月1日前达到。根据欧盟《大气污染物排放量最高国家标准》(NEC指令),在遵循欧盟相关规定的前提下,各成员国可自行决定为达到限制目标所需要采取的措施,并每年向欧盟报告污染物的排放情况。

图表12:欧盟各国VOCs排放限值

C、日本:国家与区域总量控制相结合

日本实行国家总量控制和区域总量控制相结合的方法。国家控制总量是以最高允许排放总量和浓度为基础,以不超标为要求,全国实行,不受所在地区域限制;区域总量控制以排放总量的最低削减量为基础,以削减量达标为要求,是在排放口总量控制基础上的更严格的总量控制。控制要求是确定排放总量,确定总量削减计划(包括总量限制指标和削减措施、限制等),向各派放着分配排放总量和削减总量额度。

图表13:日本VOCs控制体系

日本政府在2004年修订的《大气污染防治法》中新增了“VOCs排放规制“一章,并于2005年发布实施令、实施规则和测定方法。随后,日本又实施对化学品制造、涂装、工业清洗、粘接、印刷、VOCs物质贮存6类重点工业源的9种工艺设施实施排放控制,有关方面必须申报对象设施、遵守排放标准及进行测定等。

在《大气污染防治法》修订前,日本一些地方政府就已经通过条例制定了关于VOCs排放浓度及设备标准等的规制,以及要求企业申报相关排放设施。对象设施及规制方法也各不相同,如针对超过一定规模的加油站的汽油储藏设施制定了设备标准等。

此外,日本政府对大气污染物实行管制,确定的空气毒物中,苯、三氯乙烯、四氯乙烯3种VOCs物质被列入需要优先采取行动的毒物,通过区分现有源和新源,分别制定这些污染物的排放限值。

D、台湾:阶梯征收VOCs排污费

台湾地区对于污染物排污费征收较早,1995年开始就按燃料使用费及含硫份征收硫化物排污费,1998年开始按照实际排放量对氮氧化物征收排污费。至2007年,台湾地区开始对VOCs征收排污费,分别对各个行业排放量进行计算之后统一规定。

图表14:台湾VOCs阶梯排污收费政策

三、政策逐步规范,排污费征收打开市场空间

顶层设计逐渐完善促行业良性发展:近年来VOCs相关政策和标准密集出台,新《大气污染防治法》将VOCs纳入监测范围,在立法上为行业发展提供保障;2015年新增4项排放标准使排放标准达到14项,目前仍有3项标准在修订,18项标准在制定中。预计年底将出台《重点行业挥发性有机污染物减排和控制的技术导则》,技术标准的制定和完善将为行业规范发展提供有效指引。

VOCs相关的政策表现在以大气污染防治法为基础,分别对技术政策和管理条例进行指导,通过技术导则和部门管理办法确定相应的环境标准,在排污费收费制度和重点行业VOCs排放检测标准的共同作用下形成一个完善的政策体系。近年来VOCs相关政策频出,行业在政策的指引下不断规范,未来有望打开新的市场空间。

图表15:VOCs相关政策

1、政策法规:政策频出,VOCs正式法律监管

政策缺失对社会和生态造成损害不断引起相关部门重视,VOCs监测和治理也逐渐提上日程。2011年12月发布的《国家环境保护“十二五”规划》中强调“加强挥发性有机污染物和有毒废气控制”,正式提出控制挥发性有机污染物的排放,并明确提出开展VOCs监测工作,石化行业、有机化工、表面涂装、包装印刷等行业净化率不低于90%。

2013年9月,国务院印发的《大气污染防治行动计划》中明确了推动VOCs的治理,同时进一步明确了需要控制VOCs的石化、有机化工、表面涂装、包装印刷等重点行业。同期,环境保护部等六部委共同发布《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》,要求到2017年底对有机化工、医药、表面涂装、塑料制品、包装印刷等重点行业的559家企业开展VOCs综合治理。

2014年7月,环境保护部等六部委共同发布《大气污染防治行动计划实施情况考核办法(试行)实施细则》,规定了北京市、天津市、河北省、上海市、江苏省、浙江省及广东省珠三角等重点地区2014-2017年VOCs控制的进度。至此,大气挥发性有机物治理工作开始开展,监测工作也正式开启。2014年12月,环境保护部发布《石化行业挥发性有机物综合整治方案》,石化行业的挥发性有机物治理工作率先开展,成为VOCs工业排放行业治理的第一枪。

2015年8月新修订的《大气污染防治法》首次将挥发性有机物(VOCs)纳入监管范围,明确生产、进口、销售和使用含挥发性有机物的原材料和产品的,其挥发性有机物含量应当符合质量标准或者要求。

图表16:国家层面VOCs相关政策

随着国家政策不断推进,地方政府陆续出台相关政策,对VOCs响应力度和效率不断提高,且标准往往相对国家标准会更高。根据天津比较明确的规定,要求排气筒VOCs的排放速率大于2.5千克/小时或排气量大于6万立方米/小时的,必须配套建设VOCs在线监测设备。上海2015年8月发布的VOCs治理和减排方案中要求,到2016年底前,处理规模达到1万立方米/小时的企业必须安装VOCs在线监测系统。

图表17:地方性VOCs相关政策

2、排放标准:新标准陆续出台,多项标准在制定中

排放标准是环保行业排污费收费的一个重要参考点,也是整个行业正常运行、顺利实施惩罚激励制度的基础。

按照目前国际上比较主流的标准,对于重点行业,VOCs的排放标准至少应该包括VOCs年排放量、污染成分排放浓度指标,以年排放量10万吨为基准至少需要为40个行业制定排放基准;而对于整个工业行业也需要制定综合的排放标准,为没有排放标准或排放量较少的行业进行统一兜底。

目前国家已经颁布涉及VOCs排放标准共有14项,其中2015年新颁布的有4项,同时还有18项标准正在制订中。

图表18:已制定VOCs排放标准

图表19:制定中的的VOCs排放标准

地方性VOCs排放标准陆续出台,上海、北京、广东地区相关标准出台较早,主要排放标准集中在化工制药、印刷涂装和家具等行业;天津市2014年出台了整个工业VOCs排放的综合标准。

其中北京市2015年发布的《木质家具制造业大气污染物排放标准》对于家具行业首次提出原辅材料挥发性有机物含量限值以及工艺措施和管理要求,被称为“家具史上最严环保标准”。预计排放标准未来将由京津冀、长三角、珠三角地区向全国逐步开展。

图表20:地方性VOCs排放

3、排污费征收+政府补贴促VOCs监测进入爆发期

排污费征收+政策补贴打开五百亿空间:《挥发性有机物排污收费试点办法》将VOCs的排污费与其他大气污染物提到同一高度,要求10月1日起石油化工和包装印刷作为重点行业开始征收,北京地区最高40元/公斤高额征收标准倒逼企业监测治理;上海地区对2000家企业进行监测设备和治理补贴,预期补贴将达5亿元远超市场预期。预计VOCs监测设备市场空间468亿元。排污费的征收也将使行业商业模式更加完善,政府补贴激励作用将促行业爆发增长。

A、国家地方同时发力——排污费征收提升企业成本

2015年6月13日,财政部、国家发展改革委、环境保护部联合发布通知,为了规范挥发性有机物排污收费管理,改善环境质量,制定并印发了《挥发性有机物排污收费试点办法》,自2015年10月1日起施行。根据《办法》,此次VOCs排污收费试点行业包括石油化工和包装印刷两个大类,原油加工及石油制品制造、有机化学原料制造、初级形态塑料及合成树脂制造、合成橡胶制造、合成纤维单(聚合)体制造、仓储业和包装装潢印刷等7个小类。VOCs排污费按VOCs排放量折合的污染当量数计征,每当量值为0.95千克。

各地方政府对政策响应程度高,目前已有北京、江苏、浙江、青岛、河南等地出台相关收费政策,北京市已出台收费细则。北京采取与台湾类似的阶梯收费模式,通过挥发性有机物清洁生产评估、排放浓度低于市排放限值50%,且当月未因环境污染受到环保部门处罚的,收费标准10元/公斤;存在未安装废气治理设施,或废气治理设施运行不正常,或挥发性有机物超出排放标准等环境污染行为的,收费标准40元/公斤;其他情况20元/公斤。

以包装印刷行业为例,根据2014年北京市工业源清单统计结果显示,北京市印刷行业(含出版物印刷、数字印刷、专项印刷、包装装潢印刷、其它印刷)VOCs排放量为5354吨,按照最新出台的VOCs排放收费标准,每年排污费总额将为0.54~2.14亿元(分别按照超低达标排放和不达标排放上下限估算)。2014年北京地区印刷企业主营业务收入302亿元,利润总额30.5亿元,排污费占利润比例达1.77%~7.08%。排污费的征收将提升企业成本,促进企业进行减排

B、VOCs排污量计算——鼓励采用监测设备

排污费征收直接利好监测设备:石化行业污染物排放计算方法为实测法、公式法和排放系数法,包装印刷行业主要采取物料衡算法。采用非实测法得出的多为排放值较高的估算结果,未安装监测设备将加重企业VOCs排污费成本,政策严格将直接刺激企业对监测设备的需求。

不同行业根据VOCs产生排放情况不同采用的排污量计算方法不同。目前石油化工行业排污者的VOCs排放量,按VOCs污染源项不同分别采取实测、物料衡算和模型等方法进行计算;包装印刷行业排污者的VOCs排放量主要根据生产工艺过程中投用原辅料及回收有机溶剂量,按物料衡算法进行计算。

图表21:试点行业VOCs计算方法

可以看出,虽然石化行业对于不同的排放场合采用的VOCs排放量计算方法不同,但通过监测设备可以使VOCs排放量计算达到最精确水平,且通过公式法、排放系数法计算得出的VOCs排放量基本按照排放最多的标准进行估算,由此得出的VOCs排放量将使企业排污费成本增加。

包装印刷行业只采用物料衡算法计算VOCs排放量,通过原材料投入和VOCs去除量只差来进行核算,VOCs去除量政策明确鼓励使用监测法测量。企业某工段未安装任何处理装置则其VOCs去除量按0处理,政策严格将直接推动企业对监测设备的需求。

图表22:VOCs物料衡算法原理

C、政府部门补贴——监测市场打开空间

地方政府部门对污染源企业进行VOCs补贴为行业发展提供有效动力,目前北京、上海、天津、河北等省市已颁布相关奖补政策,重庆、山东正在制定中。不同地区根据实际情况不同补贴政策不同,北京补贴额基本上为企业成本的25%~30%。

上海地区补贴政策较细,2015年8月,上海市出台《上海市工业挥发性有机物减排企业污染治理项目专项扶持操作办法》,对于2014年3月21日至2016年12月31日期间,上海市既有VOCs排放企业实施完成的VOCs污染治理项目,包括设备泄漏与检测(LDAR)项目、末端治理项目和VOCs在线监测项目的企业将进行补贴,补贴对象为年排放量超过100吨的256家重点企业”和VOCs年排放量1吨以上的“1744家一般企业”。预计补贴总额将超5亿元。

图表23:上海市市VOCs补贴政策

通过向VOCs排放企业征收排污费将对积极治理的企业进行奖励,同时对消极治理的企业进行高额收费作为变相惩罚,不仅可以为地方政府增加财政收入进一步用于投入到对VOCs行业的整治之中,还可以充分发挥

排污费的杠杆作用对企业进行效果较好的激励作用。排污费收费标准远高于企业治理+监测设备采购成本,政府补贴激励企业对监测设备的采购和治理的成本投入。

四、技术升级中,在线监测为技术趋势

在线监测为发展趋势:VOCs监测主要分为离线检测和在线监测,技术要求难度高。我国VOCs监测尚处于刚刚起步的阶段,目前已有的VOCs分类的标准方法均是采用吸附剂采样,针对的目标化合物也仅为卤代烃和芳香烃化合物。未来VOCs在线监测为大的发展趋势,气相色谱-火焰离子化监测法面临较大空间。

VOCs组成成分、不同污染源排放差异大等原因造成监测起来相对于其他单一品种的大气污染物难度较大,在进行监测时需要较高的可测性、准确性和可靠性。目前根据我国VOCs的排放情况来看,VOCs监测主要有以下难点:

图表24:VOCs排放监测难点

监测的难度使得监测设备在技术方面必须满足多组分、高灵敏度、高效率的监测要求。从20世纪70~80年代开始,美国、欧洲、日本等国家相继开展了VOCs方面的研究工作,研制开发了相应的测量分析方法和仪器,并随着研究的深入,监测技术也在不断地完善,更有一些时间分辨率高、灵敏度高的方法不断出现。国际上于20世纪80年代开始逐步形成了以美国环保局针对环境空气中不同种类有毒有机物的监测推荐的17个标准(TO-1~TO-17)的方法体系,其中与VOCs的采样和分析方法有关的有10个。这些方法针对了环境空气中VOCs不同的目标化合物,采用了不同的样品采集方法(如吸附剂或不锈钢采样罐)和样品分析技术(如GC/MS,GC/FID,GC-ECD,HPLC等方法)。

目前大气VOCs的监测方法主要包括离线技术和在线技术,其中离线技术指的是通过外部的各类监测仪表样本进行定期的人工抽查;在线监测指的是将监测设备安装固定在需要监测的设备上,通过不断的采样分析得到连续的监测结果。离线监测和在线监测通常都包括采样、预浓缩、分离和检测几个过程。

A、离线监测:气相色谱-质谱(GC/MS)法为主流

离线监测方面,空气中VOCs的采样方式可分为直接采样、有动力采样和被动式采样。样品预处理方法有溶剂解析法、固相微萃取法、低温预浓缩-热解析法等。分析VOCs的方法有气相色谱法、高效液相色谱法、气相色谱-质谱法以及最新发展的质子转移反应质谱法技术等。

图表25:VOCs离线监测主要步骤方法

GC-MS分析仪综合了色谱法的分离能力和质谱的定性长处,可在较短的时间内对多组分混合物进行定性分析。由于监测灵敏度高、分离效果好,目前已经成为了VOCs监测中最常选用的方法,可以监测定总气态的甲烷有机物。由于要求分析的气体、液体、固体物在操作温度下是稳定的,且要求所分析的液体、固体气化温度不高于操作温度上限,使GC-MS联用技术的应用范围受到一定限制,未来也有待进一步解决。

B、在线监测:未来发展方向,看好气相色谱-氢火焰离子化监测法(GC-FID)

相比于离线监测的分析时间长、分析数据结果较为滞后的特点,在线监测具有效率高、预处理时间短、数据连续等优势,可以有效的减少人为操作失误给数据带来的误差。

VOCs在线监测方法主要有气相色谱-氢火焰离子化监测法(GC-FID)、傅里叶红外法(FTIR)、光离子化监测法(PID)。GC-FID监测技术对大部分VOCs成分均有响应,并且是等碳响应,适合用于VOCs总量监测,也可通过更换色谱柱材料等方式实现特征成分的监测;FTIR监测技术因其光谱范围宽,可同时监测多种VOCs特征成分含量,响应速度快;PID监测技术通过对有机物成分进行紫外电离,监测其离子电流,从而分析有机物浓度。

图表26:主要VOCs在线监测技术对比

FID监测方法几乎对所有的VOCs都能够响应,检测灵敏度比热导检测器高100-10000倍,检测限达10-13g/s,对温度不敏感,响应快,目前是气体色谱检测仪中对烃类(如丁烷,己烷)灵敏度最好的一种手段,广泛用于挥发性碳氢化合物和许多含炭化合物的检测。依据美国标准“Method25A”和欧洲标准“EN12619”的技术要求,规定固定污染源VOCs在线监测应采用GC-FID监测技术,采样探头、样品输送管路和分析仪中样品管路应采用120℃以上高温伴热,应选用抗腐蚀和惰性化的材料,以减少样品吸附。

C、我国VOCs监测发展现状和展望

我国VOCs监测尚处于刚刚起步的阶段,在开展的VOCs监测工作中,采用的方法比较多样化,监测数据相对零散,目标化合物也不一致。由于VOCs工业源监测对象往往具有高温、高压、高浓度等特点,现有的监测设备多数无法满足直接进样分析的要求,目前已出台的VOCs监测技术导则针对的均为吸附剂采样,针对的目标化合物也仅为卤代烃和芳香烃化合物,难以反映监测区域VOCs的污染特征和状况,且需要设备多数来自进口。

图表27:已出台VOCs技术监测导则

预计2015年底国家将出台重点行业挥发性有机污染物减排和控制的技术导则,涉及包装、印刷、石化、人造革、涂装等8个行业,用以规范、指导我国一些重点行业和领域的VOCs(挥发性有机污染物)减排和控制工作,形成对VOCs排放的全过程、所有环节的技术或者工艺进行规范和指导。未来在发展的过程中,大力推进VOCs在线监测将成为主流趋势,气相色谱-火焰离子化监测法等在线监测方法也将面临很大空间。

通过互联网将监测设备与系统监控中心相结合形成VOCs监测综合解决方案也是未来污染源VOCs在线监测的发展趋势。以聚光科技山东金宇轮胎VOCs在线监测样板工程为例,金宇轮胎公司的VOC主要从密炼车间和硫化车间产生,根据环保局管理要求,密炼和硫化各选一个典型排口安装固定污染源VOC在线监测系统,其他排口通过治理设施过程监控系统判定污染治理设施是否正常运行。

根据现场勘察和环境管理要求,在密炼车间和硫化车间各配套4个VOC排口,解决了监测过程中如何看清关键排放情况、如何掌握区域污染治理情况以及如何有效提高现场执法能力等难点。整个方案依托先进的物联网架构,由现场传感层、中间传输层和中心应用层构成,实现了污染监控、监管核查和工况核定三者的高效统一。

图表28:聚光科技山东金宇轮胎VOCs在线监测样板工程

五、市场空间:500亿市场即将释放

根据《重点区域大气污染防治“十二五”规划重点工程项目》,2012年-2015年为VOCs排放摸底调查阶段,有关部门开展重点行业挥发性有机物排放摸底调查,建立挥发性有机物排放系数,摸清挥发性有机物排放状况。近年来随着政府与治理企业职责进一步明晰化,对环保行业管理方法从突击检查到注重长效监管。VOCs排污收费制度建立的前提,是政府对环境空气和污染源中VOCs的情况有具体、可量化、持续稳定的数据源。环境监测行业将是VOC是治理行业启动首先受益的环节。

A、城市监测需求

根据2012年5月发布的《空气质量新标准第一阶段监测实施方案》,环境监测第一阶段京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市,共74个城市496个监测点位;根据2013年6月发布的《空气质量新标准第二阶段监测实施方案》,实施范围包括国家环保重点城市、模范城市在内共116个城市449个监测点位;根据2014年5月发布的《空气质量新标准第三阶段监测实施方案》,实施范围包括177个地级及以上城市共552个国控城市空气质量监测点位。

方案三个阶段全部实施完毕之后,全国城市地区将实现监测站点的全覆盖,监测对象为SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3和CO等6项,并不包括VOCs的监测。假设未来每个站点都增添VOCs监测设备,单套设备150万元(低沸点和高沸点VOCs分析设备组合)来估算,城市监测的市场空间为22.68亿元。若全国2853个县级行政区未来有40%进一步覆盖监测点位,则未来设备市场空间将达到39.80亿元。

图表29:主要地区VOCs监测市场空间预测

B、工业园区监测需求

工业园区VOCs监测解决方案包括重点源排口监测、重点企业厂界监测、区域大气质量监测、环境移动监测车、区域大气遥测等部分。地方园区管理部门可根据实际情况建立适合园区的配置方案,和城市一样属于对环境污染“面”的监测。

根据现有435个国家级产业园区和1222个省级产业园区,按照每个园区两个监测点(厂区和生活区),每个监测点投入150万元(低沸点和高沸点VOCs分析设备组合)进行估算,则相关产业园区的VOCs监测市场将达到49.71亿元。

图表30:园区VOCs监测点市场空间预测

C、污染源监测需求

上海补贴方式为范本,促进企业监测设备采购

污染源监测方面,按照此前根据《重点区域大气污染防治“十二五”规划重点工程项目》对于全国共计1311个VOCs重点治理企业,以及上海市进行的补贴范围面向的企业数量(重点治理企业28个,补贴企业2000个)比例来估算,VOCs监测设备在污染源端有望实现最高9.36万台。按照污染源单套监测设备50万元估算,市场空间将达468亿元。

图表31:重点企业监测点投资额预测

由此我们综合估算,受益于法律法规重视度增加、排污费的征收以及政府部门补贴的激励作用,VOCs监测设备行业有望迎来大的爆发,最高激活539亿市场空间。

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