北京市建筑类涂料VOCs排放清单编制技术方法及应用

掌握建筑类涂料挥发性有机物(VOCs)的排放特征是环境管理部门制定控制策略的前提.本研究基于实测获得建筑内外墙及防水涂料本地化排放因子,基于行业调研确定该类涂料活动水平获取途径,结合北京市建筑竣工面积,提出建筑类涂料VOCs排放清单编制方法,据此估算2015年北京市建筑内外墙及防水涂料的VOCs排放量,并分析其空间分布特征.结果表明:(1)北京市2015年建筑内外墙及防水涂料共排放VOCs约6 914.2 t·a~(-1),其中墙面涂料和防水涂料排放量分别为2 394.9 t·a~(-1)和4 519.3 t·a~(-1),分别占34.6%和65.4%;(2)在空间分布上,VOCs排放主要集中在城市发展新区及朝阳区,其中通州区最大,约占13.2%,昌平区、朝阳区次之,分别占11.8%和10.5%;(3)实施《室内装饰装修材料-内墙涂料中有害物质限量》(GB 18582-2008)及《建筑用外墙涂料中有害物质限量》(GB 24408-2009)等国家标准的管控情景下,2015年北京市建筑内外墙及防水涂料VOCs排放量相比于未管控情景下减少了8 954.2 t·a~(-1);(4)建筑类涂料VOCs含量限值进行管控能够有效控制VOCs的排放量,建议各地环境管理部门综合考虑行业技术发展水平和空气质量改善需求,适时制修订标准.     

基于实测的建筑类涂料挥发性有机物(VOCs)含量水平及组分特征

选取内墙涂料、外墙涂料、防水涂料、地坪涂料、防腐涂料5类建筑涂料为研究对象,通过对企业生产与市场销售的涂料抽检获取涂料样品,利用国内建筑涂料挥发性有机化合物标准检测方法,对其VOCs含量水平及组分特征进行检测.结果表明,内墙涂料与外墙涂料VOCs含量水平分别处于0~145 g·L~(-1)与0~171 g·L~(-1)之间,内墙面漆、内墙底漆、外墙面漆与外墙底漆符合HJ 2537-2014中VOCs含量限值的样品数分别占抽检样品总数的90%、80%、96%与94%,VOCs含量水平较低.90%以上聚合物水泥防水涂料与丙烯酸酯聚合物乳液防水涂料VOCs含量水平都小于10 g·L~(-1),聚氨酯防水涂料VOCs含量水平处于1~324 g·L~(-1)之间.溶剂型涂料VOCs含量水平总体很高,溶剂型防腐涂料与溶剂型地坪涂料VOCs含量水平分别处于291~681 g·L~(-1)与16~580 g·L~(-1),不同成分与不同品牌溶剂型涂料VOCs含量水平有很大差异.水性建筑涂料中VOCs物种占比最高的是1,2-丙二醇与乙二醇,其次是甲醇与2-氨基-2-甲基-1-丙醇,不同品牌涂料使用的醇类物质种类与比例不同.溶剂型建筑涂料中VOCs物种主要包括甲苯、乙苯、间/邻/对二甲苯等芳香烃类,乙酸乙酯、乙酸丁酯与乙酸异丁酯等酯类.     

我国水性建筑涂料VOCs排放特征及其环境影响

建筑涂料是我国VOCs重要人为排放源之一,关于建筑涂料VOCs组分特征及其对环境影响的研究较少.本文选取7类水性建筑涂料作为研究对象,通过生产企业抽检、工程现场采集和市场购买等方式获取样品,采用GC/MS系统对样品进行分析,获取了各类水性建筑涂料p(VOCs)和成分谱,分析了其对臭氧和二次有机气溶胶生成的贡献.结果表明:①不同种类水性建筑涂料p(VOCs)范围为0～116.07 g·L-1,p(VOCs)差异较大,但均满足相关标准要求,水性内墙涂料、水性外墙真石漆与质感漆、水性外墙平涂与弹性涂料、水性防水涂料、水性地坪涂料、水性防腐涂料和水性防火涂料的平均p(VOCs)分别为6.66、1.12、24.51、0.89、61.62、41.86和0.09 g-L-1;②各类水性建筑涂料均以醇类、醇醚及醚酯类和胺类为主,水性地坪涂料和水性防腐涂料中芳香烃和烷烃质量分数较高;主要VOCs物种为:乙二醇、1,2-丙二醇、甲醇、正丁醇、乙二醇单丁醚、三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(APM)和二甲基乙醇胺(DMEA),水性地坪涂料和水性防腐涂料中还含有二甲苯、三甲苯、间乙基甲苯和正十一烷等;③单位体积水性建筑涂料O3生成量(以O3/涂料计)为0.17～224.89 g·L-1,其中,单位体积水性地坪涂料的O3生成量最大.各类水性建筑涂料中对OFP贡献较大的为醇类、芳香烃类和醇醚及醚酯类物质.二甲基乙醇胺、二甲苯和三甲苯具有较高的反应活性,对臭氧生成的影响较大,应优先予以控制;④单位体积水性地坪涂料和防腐涂料的SOA生成量(以SOA/涂料计)分别为0.72 g·L-1和0.11 g·L-1,其他种类水性建筑涂料单位体积SOA生成量几乎为零,表明重点控制水性地坪涂料和防腐涂料中芳香烃和烷烃的浓度有利于减少二次有机气溶胶的生成.⑤将水性建筑涂料和溶剂型建筑涂料对环境影响比较发现,单位质量水性建筑涂料VOCs浓度、O3和SOA生成量远小于溶剂型建筑涂料,从源头上采用水性建筑涂料替代溶剂型建筑涂料可以有效降低VOCs排放量及削减二次污染物的生成量.     

中国建筑涂料使用VOCs排放因子及排放清单的建立

VOCs是国家重要空气污染物,其排放控制是大气污染防治的重要内容,建筑涂料是我国大气VOCs的重要来源.由于经济的发展及城镇化水平提高,住宅及其他房屋建筑施工面积居高不下,对建筑涂料的需求不断增加,建筑涂料VOCs污染受到越来越多的关注,但有关建筑涂料VOCs排放因子及量化其排放量的研究相对较少.本文建立一套自下而上的建筑涂料VOCs排放清单估算方法,通过实测建筑涂料中VOCs及总结梳理国内有关建筑涂料VOCs含量的相关研究,获取了各类型建筑涂料VOCs排放因子,结合建筑涂料使用量,编制了我国2013～2016年建筑涂料VOCs排放清单.结果表明:①水性内墙涂料VOCs排放因子为24. 63 g·kg~(-1),水性和溶剂型外墙涂料分别为17. 5 g·kg~(-1)和298. 8 g·kg~(-1),水性、反应固化型和溶剂型防水涂料分别为2. 75、87. 86和400 g·kg~(-1),水性、无溶剂型与溶剂型地坪涂料分别为86. 2、25. 24和317 g·kg~(-1),水性和溶剂型防腐涂料分别为31. 95 g·kg~(-1)和464. 61 g·kg~(-1),水性与溶剂型防火涂料分别为59. 7 g·kg~(-1)和347. 2 g·kg~(-1).②2013～2016我国建筑涂料使用VOCs排放量分别为25. 59万t、28. 75万t、31. 97万t和34. 8万t,呈增长趋势.③2016年建筑涂料使用排放VOCs 34. 8万t中,地坪涂料贡献率最大,排放量为7. 87万t,占22. 61%,其次是外墙涂料排放量为6. 49万t,占18. 65%,防火和防腐涂料作为功能性涂料,排放量分别为6. 45万t和5. 08万t,分别占18. 53%与14. 6%,防水涂料和内墙涂料排放量分别为4. 61万t和4. 3万t,分别占13. 25%和12. 36%.④2016年水性建筑涂料使用量为488. 94万t,VOCs排放量为9. 79万t,VOCs平均排放因子为20. 02 g·kg~(-1),溶剂型建筑涂料使用量为63. 65万t,VOCs排放量为22. 72万t,VOCs平均排放因子为356. 95 g·kg~(-1),减少溶剂型涂料的使用有利于消减VOCs排放,建筑涂料进一步水性化是降低VOCs排放的趋势.⑤在空间分布上,建筑涂料使用VOCs排放主要集中在山东、江苏、浙江、河南、四川、广东以及河北等人口数量多的省份,山东省排放量最大,约占9. 36%,江苏省次之,约占8. 54%.