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南京睿督分享:国内外建筑涂料行业VOCs污染控制法规与标准研究
发布日期:2023-7-26 9:15:28   阅读次数:921
导读:建筑涂料行业是我国挥发性有机化合物(VOCs)污染人为排放源之一。对美国与欧盟的建筑涂料行业VOCs污染控制法规政策和标准体系进行了总结,并对我国建筑涂料行业VOCs政策与标准现状进行分析。在此基础上提出了我国建筑涂料行业VOCs污染控制及标准制定的建议,供有关部门参考。研究认为,应通过开展建筑涂料行业VOCs排放控制调查和污染特征研究,加强源头控制,实行市场准入标准和环境标志标准并行,制定相应管理措施,走出一条适合我国建筑涂料行业VOCs排放控制的高效之路。

前言

我国的大气污染表现为典型的复合污染特征,VOCs污染已经成为目前我国重点城市群与区域大气复合污染的重要前体物和参与物。建筑涂料作为我国涂料行业的主力军,近年来由于建立市场经济、加入WTO和城镇化进程的推进,住房或改善住房及办公场所、市政建设需求旺盛,一直保持着快速发展的态势,其总体产量已居于全球前列,与美国、日本、德国等涂料生产大国相当。2015年我国建筑涂料产量估算为538万t,占国内涂料总产量的31.3%,我国涂料基本是国内自供自给的。溶剂型涂料在生产过程中加入了大量的挥发性有机溶剂、助剂等,约有50%的成分为VOCs,在涂装过程中基本上都排放到大气中,水性涂料配方中VOCs含量较高的乳液、挥发性有机溶剂、助剂等在使用过程中也排放了众多的VOCs污染物,建筑涂料行业已经成为我国VOCs污染的来源之一。其中苯、甲苯、乙苯、二甲苯、乙二醇、丁醇、乙二醇单丁醚、乙酸乙酯、乙酸异丁酯等多类有毒有害物质,具有较强的刺激性和毒性,部分具有致畸、致癌、致突变作用,对人体健康造成极大危害,另外某些VOCs种类出现恶臭扰民问题。一些活性较强的VOCs可引发光化学烟雾、地表臭氧浓度过高、二次有机气溶胶、大气灰霾等环境问题,最终危害人体生物健康和区域生态环境安全。

到目前为止,表面臭氧污染已成为我国一个关键问题,在过去10年表面臭氧浓度持续增加,中国东部与西部地区增速分别为0.5~1.0ppbV˙a-1与0.2~0.4ppbV˙a-1。尤其在城市区域夏季,臭氧污染事件频繁发生,发生臭氧重污染天数呈现明显上升趋势[18]。鉴于VOCs对大气臭氧与二次有机颗粒物的重要作用,我国近年来开始启动VOCs控制管理工作,已经逐步把建筑涂料行业的VOCs污染问题纳入大气污染防治范畴。

我国建筑涂料行业虽通过改进生产工艺与产品结构升级换代减少了VOCs排放,因其产量大且生产企业比较分散,现阶段我国在进行VOCs污染控制方面还存在较多的问题。在建筑涂料行业VOCs污染特征方面,尚无各类型建筑涂料产量与使用量的统计,没有建立建筑涂料行业VOCs排放清单与源成分谱,各类型建筑涂料中所含VOCs成分与浓度没有系统研究,其环境影响和人体健康效应风险无系统识别与评估。在低污染涂料(水性涂料、高固分涂料、粉末涂料、辐射固化涂料)发展方面,墙面涂料除冬季、特殊环境下采用溶剂型涂料,已基本实现水性化,溶剂型防水涂料在市场上已基本淘汰,地坪涂料与防腐涂料中溶剂型涂料使用量占比仍然很高,相比美国和欧盟低污染涂料占比,差距明显。在涂料产品VOCs含量限值与测试方法标准体系、污染控制策略等政策管理方面,与欧美国家相比,我国现有国家标准对建筑涂料VOCs的要求比较宽松,虽标准中以附录形式给出VOCs测试方法,但是检测误差与重现性较差,同一产品在不同检测机构的检测结果有时相差较大,有待进一步完善与规范。在末端治理技术方面,排放源分散,建筑墙体等在开放空间中涂装,目前我国建筑涂料涂装中产生的VOCs基本属于无组织排放,涂料使用过程中VOCs排放量大,环境监管难度大。

相比我国,美国、欧盟等发达国家和地区在建筑涂料行业VOCs控制方面走在前面,20世纪90年代便出台了相关法律法规,规定了涂料产品VOCs含量标准和VOCs消减目标值,促进了清洁生产和污染控制技术的发展应用,有效地减少了VOCs排放。我国的建筑涂料行业VOCs控制相对滞后,亟需建立完善相关的政策法规和标准要求,因此有必要借鉴欧美等国家的环境管理、法规标准和控制技术方面的宝贵经验。本研究总结了美国和欧盟的建筑涂料行业VOCs污染控制法规政策和标准体系,分析了我国建筑涂料VOCs污染控制政策与标准现状,结合我国的实际情况提出了我国建筑涂料行业VOCs污染控制及标准制定的一些建议,以期为国家层面上该行业VOCs的控制与管理提供一定的启示。

1国外建筑涂料行业VOCs污染控制法规与标准

1.1美国
 
1.1.1国家有毒空气污染物排放标准(NESHAPs)
 
美国环境保护署(USEPA)制定的固定源大气污染物排放标准体系分为两类,一类是国家有毒空气污染物排放标准(NESHAPs),该标准中189种禁止或限制排放的有毒有害物质中70%为VOCs,包括甲醇、甲乙醇、甲基异丁基酮、甲苯、二甲苯等涂料常用有机溶剂,该标准对涂料产品从原材料使用、生产过程、涂装施工技术选择、废气废水排放等多方面进行了严格要求,出口到美国的涂料产品以及在美国生产的涂料产品必须执行此标准。
 
1.1.2建筑涂料挥发性有机化合物释放国家标准(40CFR Part59 SubpartD)
 
美国环保局对消费产品和工业产品的VOCs释放情况进行了一项调查研究,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%,是产品分类中最大释放源之一,因此制定建筑涂料VOCs释放国家标准对减少大气污染是很重要的。EPA用几年时间经过多次协商、征求建筑涂料制造商和消费者的意见、综合各方建议,终于在1999年公布实施了该标准,对70余种产品的VOCs含量限值作了规定,该标准根据涂料用途进行详细分类并规定VOCs限值要求,1999年9月13日后在美国地区销售建筑涂料的制造商或进口商执行此标准(见表1),估计标准执行后每年可减少VOCs释放量103000t。为了能更好地贯彻实施该标准,标准规程还提出了配套的管理制度,对监管对象(建筑涂料制造商或进口商)采取了超量费用、吨位扣除、容器标识、记录保存、报告等管理要求,并规定了使用的VOCs检测分析手段。 

 
1.1.3建筑涂料管理条例(Rule-1113)
 
为促进区域性污染物的综合治理并实现国家臭氧浓度标准,美国南海岸空气质量管理局(SCAQMD)又提出了Rule-1113地方法规要求,且根据需要不断更新,其核心在于限制该区域使用的建筑涂料产品中的VOCs含量。2016年2月5日起,在南海岸空气质量管理区(AQMD)生产、销售和交易的建筑涂料将执行此最新修订版标准要求(见表2)。该标准根据涂料用途规定了详细涂料分类及其对应的VOCs含量限值、管理措施要求、VOCs检测分析手段、小容器豁免措施、建筑涂料装置溶剂清洗遵循的标准要求等内容。地方法规含量限值要求更加严格,先进于国家标准,可以满足各区域的环境管理需求。
 
1.1.4美国绿色涂料标志要求(GS-11)
 
美国GreenSeal协会于2008年发布了美国绿色涂料标志要求,此环保标志对涂料的成分、特定产品的性能要求、特定产品的健康与环境要求、VOCs含量、生命周期终端管理、包装与标签要求有明确而严格的规定,只有符合以上规定的,可由EPA颁发“绿色印章”标志,此标志是消费者信赖的著名环保标志之一。该标志要求规定了授予绿色印章的涂料产品中VOCs总量不超过0.5%,2015年最新修订版的标志中建筑涂料中VOCs含量按配色前后分别给出限值(见表3),规定使用的测试方法为ASTMD6886-SCAQMD方法313或ISO11890-2。该标志要求中VOC定义为任何参加大气光化学反应的有机化合物,并且标准温度与气压条件下初沸点小于等于280℃。 

1.2欧盟
 
1.2.1装饰涂料指令(2004/42/EC)
 
装饰涂料指令是欧洲议会和欧盟理事会2004年通过的,该指令的目的是限制建筑等特定用途的涂料产品中总VOCs含量,以降低VOCs排放对臭氧层的污染。指令制定了涂料、清漆产品的技术规范,定义了每一种现场使用的罐装内产品的VOCs限量,并要求各成员国使用该指令附录中指定的测试方法ISO11890-2来测定VOCs含量是否符合所规定的限值。指令要求各成员国保证在产品投放市场时必须附有标识,标明产品类别、产品相关的VOCs限值以及产品正常使用状态下VOCs含量的最大值。成员国需指定主管部门来履行指令所赋予的职责,并建立一套监察方案以核查涂料产品是否满足指令,就监察结果进行汇报以证明其符合指令要求。指令颁布后,各成员国应实施与指令配套的法律法规和必要的行政规定并报欧盟委员会,同时制定细则,用以处罚违反指令法规条款者,采取必要措施确保指令的实施。
 
建筑涂料产品使用过程,在开放空间中涂装,末端治理难度大,建筑涂料涂装中产生的VOCs基本属于无组织排放,必须采取源头控制路线,即采用清洁的原材料与清洁生产降低涂料产品中的VOCs含量,才能降低这类源的VOCs排放量,2004/42/EC指令就是从源头上控制产品中的VOCs含量。
 
2004/42/EC指令规定原欧盟21个成员国分两个阶段实施(第一阶段2007年1月1日到2009年12月31日;第二阶段2010年1月1日之后),要求到2010年VOCs排放量减少50%,VOCs含量(水性涂料VOCs含量扣水分)限值见表4。 

1.2.2室外与室内色漆和清漆生态标签的生态标准(2009/543/EC和2009/544/EC)
 
欧盟于2009年发布了2009/543/EC指令与2009/544/EC指令,这两个指令分别规定了室外与室内使用的色漆和清漆获得欧盟委员会生态标签必须符合的要求,生态标准按产品类别制定的VOCs含量限值作为生态标签的评定依据。制定该标准的最终目的是使产品得到最有效的使用和最小的浪费,通过降低有机溶剂的排放来降低环境污染。此标准中VOCs定义同2004/42/EC指令,也是在101.3kPa标准大气压下,任何初沸点低于或等于250℃的有机化合物,VOCs含量限值分别见表5和表6。 

1.2.3德国蓝天使环境标志(RAL-UZ102-2000)
 
德国于2000年发布了蓝天使环境标志,水性内墙涂料VOCs控制指标定为1.05g˙L-1,相当于溶剂加量为0.07%(设涂料含水量为40%,涂料密度为1.5g/cm3,水的密度为1.0g/cm3时计算溶剂添加量),我国2014年发布的《环境标志产品技术要求水性涂料》(HJ2537—2014)中要求VOCs含量限值为50g˙L-1,相当溶剂加量为1.33,我国环境标志类标准本来要求比市场准入类标准高,德国蓝天使环境标志更属于锦上添花,基本达到零VOCs涂料(VOC≤1g/L的涂料成为零VOCs涂料)。
 
2我国建筑涂料行业VOCs污染控制政策与标准现状

2.1建筑涂料环保标准
 
为了减少涂料在生产和使用过程中对环境和人体健康的影响,国内针对建筑涂料先后制定修订了多项室内装饰装修和室外用建筑涂料的标准,包括市场准入标准和环境标志标准。20世纪末,室内装修频繁出现甲醛与VOCs超标、板材释放等问题,人类对自身健康和环保意识不断增强,人们在装修过程中越来越注重装修材料的环保和健康问题。为此,国家质检总局于2001年颁布了《室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量》(GB18581—2001)和《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》(GB18582—2001)两项国家标准。这两项标准是国内最早的针对建筑涂料标准,主要为室内空气质量改善而制定的,标准的出台对减少装修后室内空气污染物、保证涂料的卫生安全、规范涂料市场、推动环境友好型与健康型涂料发展、涂料产品与国际接轨起到了很大的作用。随着国内行业技术水平发展以及环保要求的不断提高,2008年对GB18582—2001进行了修订,修订后的《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》(GB18582—2008)大幅降低了水性墙面涂料中VOCs限量要求,考虑到部分涂料产品中含有水分,VOCs含量表示方法也相应地改为产品中扣除水分后的VOCs含量,扣除水分的目的是防止在涂料中加水成为低固体分而绕过法规管制,事实上按干膜计VOCs含量仍然很高。国内还针对外墙涂料中有害物质发布了《建筑用外墙涂料中有害物质限量》(GB24408—2009),针对建筑钢结构防腐涂料发布了《建筑钢结构防腐涂料中有害物质限量》(GB30981—2014),针对地坪涂料和防水涂料发布了《地坪涂装材料》(GB/T22374—2008)和《聚氨酯防水涂料》(GB/T19250—2013),其中都对产品VOCs指标做出规定。
 
除此之外,为推动环境友好型水性涂料市场化,环境保护部于1994年正式颁布了水性涂料环境标志标准,作为十环产品认证标准,该标准第一次为水性涂料环境行为设定评价体系;1999年第一次修订该标准,在标准中首次提出了涂料VOCs的理念并设定了VOCs评价指标,首次在水性涂料产品中控制VOCs含量;到目前为止,《环境标志产品技术要求水性涂料》已经完成了五次制修订工作,最新版是环保部于2014年3月31日发布的HJ2537—2014《环境标志产品技术要求水性涂料》,2014年7月1日已开始实施,该标准又提高了VOCs的限量要求,提高了重点污染物苯、甲苯、乙苯总量的限量要求,游离甲醛含量降低至50mg˙kg-1。水性涂料环境标志产品标准以市场化手段推动大气污染物的减排,通过消费者的选择和市场竞争,引导企业自觉调整产业结构,开展清洁生产、循环经济,优化产品设计,采用环保的原料与先进的生产工艺,生产对环境有益的产品,有助于产品结构升级换代,促进了水性涂料市场健康可持续发展。为减少防水涂料在生产、使用过程中对环境和人体健康的影响,环境保护部于2009年发布了《环境标志产品技术要求防水涂料》(HJ457—2009),发改委于2008年发布了《建筑防水涂料中有害物质限量》(JC1066—2008),将防水涂料分为不同类型,对VOCs限量要求进行了明确的规定。

3总结和建议
 
我国的VOCs排放控制管理工作备受重视,建筑涂料行业VOCs减排控制工作在政策、技术、管理上还存在着一定问题,美国和欧盟经过几十年的努力,先后颁布实施了一系列污染控制法规,推动了行业工艺技术升级并实现清洁生产,有效降低了VOCs排放。我国的VOCs排放控制及其标准制订应借鉴国外成功的管理经验。
 
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