揮發性有機物(VOCs)是光化學污染的重要前體物之一，與細顆粒物(PM2.5)和臭氧(O3)的產生都有著密切的聯系，是影響北京市大氣環境質量的重要因素之一。據統計，全市VOCs各類源中，溶劑使用源排放貢獻比率，而表面涂裝是溶劑使用的重點內容之一。當前，汽車制造業是北京市的支柱型產業之一，對國民經濟發展的貢獻十分顯著，同時汽車涂裝VOCs排放量較大，應作為VOCs減排的重點領域。因此，本文充分挖掘環境影響評價文件庫數據，首先分析總結了全市汽車制造行業的規模和布局情況，其次對汽車涂裝VOCs治理現狀進行分析，最后從涂裝工序的各個環節識別VOCs減排重點，測算減排潛力，為加強汽車制造業VOCs污染控制提供支持。
01
北京市汽車行業發展概況
1.1 產值占比
汽車制造業對北京市國民經濟發展的貢獻顯著，分析1985—2018年汽車制造業產值占全市工業總產值比例的變化趨勢(見圖1)，可以看出汽車制造業產值占比由1985年的4.78%增長到2016年的26.38%，2018年有所回落，占比為20.81%，呈現波浪式的增長趨勢，其在工業結構中的地位顯著提高，充分顯示出汽車制造業對全市經濟增長的重要作用。此外，按照《北京城市總體規劃(2016年—2035年)》的總體部署，新能源智能汽車是未來產業發展的重點領域，致力于打造“北京創造”品牌。由此可見，汽車制造業在今后一定時期內仍然是北京市重點鼓勵發展的產業之一。
1.2 產能分布
統計分析所有汽車制造項目的環境影響評價報告可知，北京現有汽車產品類型為乘用車、客車和貨車，汽車產能約為230萬輛/a，主要品牌有奔馳、現代、北汽、福田、長安，其中乘用車產能約200萬輛/a。一般可根據產品附加值，將乘用車分為乘用車和普通乘用車，其中北京奔馳汽車屬于乘用車，產能約67萬輛/a，其他品牌屬于普通乘用車，產能約133萬輛/a。
02
汽車涂裝VOCs污染治理現狀
2.1 涂裝生產工藝
汽車涂裝是為了美化車身、提高車的商品價值和使用時間。乘用車車身涂裝工序的基本流程為“四層涂四次烘”，用字母C代表每層的涂裝噴漆，用字母B代表每次的烘干，“4C4B”是傳統的涂裝工藝。隨著涂料制造及涂裝技術的不斷改進，可通過環保涂料取代和縮短涂裝工序環節，從生產工藝前端控制和減少VOCs的產生量。目前，北京乘用車制造企業除罩光漆外已基本完成水性漆改造，大多數汽車生產企業的涂裝線取消了色漆后的烘干段，采用水性緊湊型“4C3B”工藝或免中涂的水性“3C2B”工藝，見圖2。
2.2 涂裝VOCs治理措施
在涂裝工序各環節的廢氣排放中，烘干環節排放廢氣中VOCs濃度較高，但都能夠實現收集焚燒處理。噴涂環節排放廢氣的特點是風量大、VOCs濃度低、不易處理。目前，對于溶劑型罩光漆噴涂環節的廢氣，多采取“轉輪吸附濃縮+焚燒”工藝進行處理。水性漆噴涂環節的廢氣處理方式不*一致，乘用車采取“干式除漆霧(循環風)+轉輪吸附濃縮+焚燒”工藝進行處理，噴涂車間80%以上排風可實現循環，既可節能，又可提高廢氣中VOCs濃度，從而實現濃縮廢氣焚燒處理，去除廢氣中VOCs;普通乘用車水性漆基本不進行處理，收集后直接高空排放。
03涂裝工藝減排潛力分析
選取乘用車和普通乘用車兩類典型項目，對涂裝工藝各個環節的VOCs產生、處理與排放情況進行全過程核算，量化分析單車生產過程VOCs去向的分布情況，分析不同治理措施的減排效果，找出具備減排潛力的主要環節。
3.1 VOCs排放水平對比分析
基于2006年以來所有乘用車項目的環評文件，采取物料衡算法測算乘用車和普通乘用車單車VOCs的排放量及涂裝各環節VOCs去除量，從而識別兩類乘用車的污染防治措施與排放量的關聯性(見表1)。由表1可知，乘用車單車VOCs平均排放量為0.49kg/輛，普通乘用車單車VOCs平均排放量為1.06kg/輛，后者的平均排放量是前者的2.16倍，顯著高于前者。分析原因，一方面，普通乘用車采用的涂料品質相對較差，單車VOCs產生量為3.56kg/輛，是乘用車的1.44倍;另一方面，普通乘用車缺少對水性漆噴涂環節廢氣的治理措施，涂裝工序VOCs總體去除率相對偏低。因此，水性漆噴涂工序是VOCs減排的重點環節。
3.2 VOCs減排潛力測算
參照乘用車水性漆噴涂環節VOCs去除效果，進一步分析普通乘用車水性漆噴涂環節的VOCs減排潛力。基于2006年以來所有普通乘用車項目環評文件中數據分析可知，普通乘用車水性漆噴涂環節平均VOCs產生量為0.53kg/輛，該環節VOCs平均去除效率約為80%。假設普通乘用車生產采用乘用車相同的治理措施，則預計可去除VOCs約0.42kg/輛，即普通乘用車涂裝工序整體VOCs排放量可在現狀排放水平的基礎上減少39.62%。如按照全市普通乘用車133萬輛/a的產能核算，共計減排VOCs約558.6t/a。
但在實現VOCs減排的同時，也會增加車企的治理成本。對設備改造成本和相應的停產周期進行了初步調查，一條15萬輛/a的噴涂生產線由濕式除漆霧工藝改造為干式除漆霧工藝，同時配套建設“轉輪吸附+焚燒”的后續處理裝置，需要增加約1.5億元以上的投資，且需要停產約一年的時間。因此，一方面，對于普通乘用車生產企業會形成一定的成本壓力;另一方面，技術改造會導致企業階段性停產，對生產組織會帶來較大影響，造成企業經濟損失。
04結語
汽車制造業是北京市的重要支柱型產業之一，對國民經濟發展貢獻顯著，并在未來一定時期仍然是重點鼓勵發展的戰略產業。從VOCs單車排放量來看，普通乘用車排放量是乘用車的2.16倍，因此將普通乘用車作為進一步挖掘VOCs減排潛力的重點領域較為合理。從VOCs減排潛力分析結果來看，普通乘用車水性漆噴涂環節具有較大的VOCs減排潛力，通過將濕式除漆霧改造為干式除漆霧，同時配套安裝“轉輪吸附+焚燒”后續處理裝置，加強漆霧收集和VOCs治理，初步測算在現狀排放量的基礎上減少39.62%。另外，本文分析研究的數據來源僅為環境影響評價文件，后續可通過開展系統性監測獲得一手資料，再結合各生產企業的涂料品質、設備自動化水平，對涂裝各環節VOCs產排系數開展更系統的研究。
