ПОДХОД ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭМИССИЙ ПАУ

ОЦЕНКА ЭМИССИЙ ПАУ
pah
ПОДХОД ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭМИССИЙ ПАУ
1.
ВВЕДЕНИЕ
Одним из приоритетных направлений работы Целевой Группы по инвентаризации
эмиссий было выбрано улучшение соответствующих глав Руководства, посвященных
эмиссиям тяжелых металлов и Стойких органических загрязнителей (СОЗ), ввиду
соответствующих Протоколов ЕЭК ООН..
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) входят в группу соединений,
состоящих из двух и более сгруппированных ароматических колец. Протокол ЕЭК ООН
по СОЗ определяет, что 4 следующих ПАУ должны использоваться, как индикаторы для
целей инвентаризации выбросов:
 Бензо[b]флуорантен
 Бензо[k]флуорантен
 Бензо[а]пирен
 Индено[123-cd]пирен
В Приложении 1 представлены молекулярные массы, формулы и структуры этих четырех
ПАУ.
Важность ПАУ как стойких органических соединений возрастает из-за обеспокоенности
влияния на здоровье людей, особенно их канцерогенные свойства. Квазилетучие свойства
ПАУ делают их более переносимыми по различным средам посредством выпадения и
летучести между воздухом, почвой и водой. Возможно, что часть эмиссий ПАУ
подвергаются трансграничному переносу на большие расстояния, что делает их
глобальной экологической проблемой.
Данные о коэффициентах эмиссий для ПАУ ограниченны, а те которые существуют,
обычно представлены в различном виде, что усложняет сравнение этих данных с целью их
верификации. Это происходит потому что:
 Большинство представляемых выбросов ПАУ включают общее значение для всех
ПАУ, без уточнения , какие соединения включены в общую цифру
 При наличии данных о выбросах отдельных ПАУ, обычно наблюдается недостаток
однородности между отчетами, в которых приводятся выбросы ПАУ по
проведенным измерениям
 Большинство представляемых эмиссий по отдельным ПАУ включают данные
только для одного или двух соединений (обычно включая бензо[а]пирен).
В этой главе предлагается методология, которую можно использовать для оценки
выбросов ПАУ при ограниченных данных об измерениях или коэффициентах эмиссий.
Приложение 2 приводит наиболее известные категории ПАУ. Данные по коэффициентам
эмиссий в этой главе представлены для четырех ПАУ, включенных в Протокол по СОЗ.
Детали процессов и технологий контроля за выбросами, представленными для различных
соединений и коэффициентов эмиссий в этой главе, можно найти в соответствующих
главах по категориям источников.
2.
ВКЛАД В ОБЩИЕ ЭМИССИИ
Основными источниками ПАУ являются:
 Жилищное сжигание угля
 Жилищное сжигание дров
 Промышленное сжигание угля
 Промышленное сжигание дров
 Естественные пожары/открытое сжигание на сельхоз полях
 Спекание анодов (для предварительного обжигания алюминия)
 Производство алюминия
 Автотранспорт
ОЦЕНКА ЭМИССИЙ ПАУ
pah
Этот список не ранжирован в отношении объема предполагаемых эмиссий. Вклад в общие
национальные эмиссии для каждого источника будет зависеть от распространения
соответствующего вида деятельности в каждой стране.
3.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
B[b]F – Бензо[b]флуорантен
B[k]F – Бензо[k]флуорантен
B[a]P – Бензо[а]пирен
ESP – электростатические фильтры
I[cd]P – Индено[123-cd]пирен
ПАУ – полициклические ароматические углеводороды
СОЗ – стойкие органические загрязнители
4.
УПРОЩЕННАЯ МЕТОДОЛОГИЯ
Упрощенная методология включает стандартный подход расчета, основанный на
умножении коэффициента эмиссии и данных по деятельности.
В большинстве секторов в большинстве стран, коэффициенты эмиссий для многих ПАУ
будут вероятнее всего отсутствовать из-за недостатка проведенных измерений. Вероятнее
всего для большинства случаев будут иметься коэффициенты эмиссий только для
бензо[а]пирена.
В таких случаях коэффициенты эмиссий для остальных ПАУ могут быть рассчитаны при
умножении известных коэффициентов эмиссий на соответствующие отношения согласно
химическому составу, приведенному по умолчанию в разделе 7.
При отсутствии коэффициентов эмиссий для любых ПАУ, коэффициенты эмиссий для
бензо[а]пирена, представленные в Приложении 3, могут быть использованы по
умолчанию вместе с данными о химическом составе соединений для этих коэффициентов.
Методология представлена уравнениями и примерами, приведенными ниже:
Стандартное уравнение для оценки эмиссий ПАУ
Объем эмиссий = коэффициент эмиссий х статистические данные по деятельности
[1]
Уравнение для оценки коэффициента эмиссий для ПАУ (пример уравнения для B[b]F)
Коэффициент эмиссий (B[b]F) = Коэффициент эмиссий (B[b]P) х Соотношение
химического состава B[b]F/ B[b]P
[2]
Пример (Жилищное сжигание дров)
Статистические данные по деятельности = 2 тыс.т в год для страны Y
Национальный коэффициент эмиссий для B[b]P = 1000 мг/т
(при отсутствии национального коэффициента эмиссий для B[b]P используйте
коэффициент по умолчанию, предложенный в Приложении 3, равный 1300 мг/т)
Соотношение химического состава B[b]F/ B[b]P = 0,05 (из раздела 7)
Коэффициент эмиссий (B[b]F) = 1000 х 0,05 = 50 мг/т
Оцененные выбросы B[b]F для страны Y от Жилищного сжигания дров
= 2 тыс.т х 50 мг/т = 100 кг (качество данных Е)
Основным предположением в данном подходе является то, что для определенного
процесса относительные соотношения в химическом составе ПАУ одинаковы в разных
странах.
Оценки эмиссий должны быть сделаны для четырех ПАУ, приведенных в Протоколе по
СОЗ ЕЭК ООН:
 B[b]F – Бензо[b]флуорантен
 B[k]F – Бензо[k]флуорантен
 B[a]P – Бензо[а]пирен
 I[cd]P – Индено[123-cd]пирен
ОЦЕНКА ЭМИССИЙ ПАУ
pah
Соответствующие разделы Руководства по секторам-источникам выбросов содержат
информацию о процессах, технологиях контроля за выбросами и критериях точечных
источников.
5.
ДЕТАЛИЗИРОВАННАЯ МЕТОДОЛОГИЯ
Детализированная методология включает использование по возможности данных
измерений при расчете национальных или специфичных для предприятия коэффициентов
эмиссий.
Кроме того, но не обязательно, при наличии данных, желательно проводить оценки
эмиссий других ПАУ (например, ПАУ, выделенные в 16 приоритетных соединений в US
EPA).
6.
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
Требуемые статистические данные зависят от источников эмиссий, для которых делаются
оценки выбросов (например, тонны произведенного алюминия, тонны дров, сожженных в
домашних установках, и т.д.). Соответствующие разделы Руководства по секторамисточникам выбросов приводят ссылки, где можно найти необходимые данные по
деятельности.
7.
КОЭФФИЦИЕНТЫ ЭМИССИЙ, СОСТАВ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, КОДЫ
КАЧЕСТВА И ССЫЛКИ
Состав химических соединений для основных источников выбросов, оцененный в
качестве отношения к бензо[а]пирену, представлены в таблицах внизу:
Стационарные источники
ПАУ
Сжигание топлива Сжигание дров Природные пожары / Спекание анодов
(промышленное и (промышленное и сжигание сельхоз
жилищное)
жилищное)
биомассы
Бензо[b]флуорантен
0.05
1.2
0.6
2.2
B[b]F и B[k]F
Бензо[k]флуорантен
0.01
0.4
0.3
Бензо[а]пирен
1.0
1.0
1.0
1.0
Индено[123-cd]пирен
0.8
0.1
0.4
0.5
(Состав химических соединений в таблице был оценен на основании коэффициентов эмиссий Wenborn и др.
1998, которые в свою очередь были разработаны из ряда других источников)
Автотранспорт
ПАУ
Бензиновые
Дизельные
Дизельные
Тяжелые
легковые
легковые
легковые
грузовики
(катализатор (прямой впрыск) (непрямой впрыск)
замкнутого
контура)
Бензо[b]флуорантен
1.2
0.9
0.9
0.9
5.6
Бензо[k]флуорантен
0.9
1.2
1.0
0.8
8.2
Бензо[а]пирен
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
Индено[123-cd]пирен
1.0
1.4
1.1
0.9
1.4
(Состав химических соединений в таблице был оценен на основании коэффициентов эмиссий BUWAL
(1994), TNO (1993), VW (1989) and Koufodimos (1999))
8.
Бензиновые
легковые
(обычные)
ТЕКУЩИЕ ОЦЕНКИ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
По сравнению с другими загрязнителями, данные по выбросам ПАУ ограничены. Поэтому
коэффициенты эмиссий, которые существуют в настоящее время для ПАУ, имеют
высокую неопределенность. Эта неопределенность выражается широким диапазоном
значений и низким уровнем качества для коэффициентов эмиссий по умолчанию для
бензо[а]пирена, приведенных в Приложении 3.
Уровень качества данных для любых оценок эмиссий, сделанных с использованием
состава химических соединений в разделе 7, должен приниматься равным Е.
ОЦЕНКА ЭМИССИЙ ПАУ
pah
9.
НЕДОСТАТКИ/ПРИОРИТЕТНЫЕ СФЕРЫ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ПРЕДЛОЖЕННОЙ
МЕТОДИКИ
Для расчетов эмиссий ПАУ применяется методология с использованием состава
химических соединений из-за недостатка данных измерений. Измерения выбросов ПАУ
от основных источников выбросов крайне необходимы. Они позволят разработать более
надежные коэффициенты эмиссий, которые можно будет непосредственно использовать
для оценки эмиссий, вместо того, чтобы использовать менее надежный метод с
привлечением информации о составе химических соединений.
Приоритетными источниками для улучшения коэффициентов эмиссий ПАУ являются
Производство первичного алюминия и Запекание анодов.
10.
ПРОЦЕДУРЫ ВЕРИФИКАЦИИ
Верификация данной методологии и состава химических соединений должна проводиться
с помощью измерений эмиссий ПАУ непосредственно из приоритетных источников.
11.
ССЫЛКИ
BUWAL (1994) Emissionfaktoren ausgewaehlter nichtlimitierter Schadstoffe des
Strassenverkehrs, CD data Version 2.2, 1994, Switzerland
Coleman P. (1999) Personal communication – emission factors from anode baking plant in the
UK, AEA Technology Environment.
CRE (1992) - Characterisation of Trace Hydrocarbon Emissions from Coal-Fired Appliances.
European Coal and Steel Community Report No. ECSC 7220-ED 821.
EPAQS (1998) Polycyclic Aromatic Hydrocarbons. UK Expert Panel on Air Quality Standards.
Final Draft for Comment (October 1998).
IARC (1987) Overall Evaluations of Carcinogenicity: An Updating of IARC Monographs
Volumes 1 to 42. Supplement 7. International Agency for Research on Cancer
Jenkins B.M., Jones A.D., Turn S.Q. and Williams R.B. (1996) Emission factors for polycyclic
aromatic hydrocarbons from biomass burning. Environmental Science and Technology Vol. 30,
No. 8, pp. 2462-2469.
Mi H.H., Lee W.J., Wu T.L., Lin T.C., Wang L.C. and Chao H.R. (1996) PAH Emission from a
gasoline-powered engine. Journal of Environmental Science and Health A31(8), pp.1981-2003.
Radian Corporation (1995) Locating and estimating air emissions from sources of polycyclic
organic matter, Report number Radian No. 298-130-43, prepared for US EPA.
Rogge W.F, Hildemann L.M, Mazurek M.A., Cass G.R. and Simonelt B.R. (1993). Sources of
Fine Organic Aerosol (2) Non-catalyst and Catalyst -Equipped Automobiles and Heavy-Duty
Diesel Trucks. Environmental Science. & Technology. Vol.27, No.4, pp. 636-651.
Slooff W., Janus J.A., Matthijsen A.J.C.M., Montizaan G.K., Ros J..P.M., 1989: Integrated
criteria document PAHs. National Institute of Public Health and Environmental Protection,
Bilthoven, The Netherlands. Report No. 758474011, November, 1989.
Smith I.M. (1984). PAH from Coal Utilisation - Emissions and Effects. IEA Coal Research.
TNO (1995) Technical paper to the OSPARCOM-HELCOM-UNECE Emission inventory of
heavy metals and Persistent Organic Pollutants, Report number TNO-MAP - R95/247.
TNO (1993) Regulated and Unregulated Exhaust Components From LD Vehicles on Petrol,
Diesel, LPG and CNG, October 1993, The Netherlands
Volkswagen (1989). VW Report "Unregulated Motor Vehicle Exhaust Gas Components". US
EPA (1988) Second Supplement to the Compendium of Methods for the Determination of Toxic
Organic Compounds in Ambient Air. EPA-600/4-89-018. pp TO-13 to TO-97
ОЦЕНКА ЭМИССИЙ ПАУ
pah
Wenborn M.J., Coleman P.J., Passant N.R., Lymberidi E. and Weir R.A. (1998) Speciated
PAH Inventory for the UK. AEAT-3512/20459131/ISSUE 1/DRAFT
12.
ВЕРСИЯ, ДАТА И ИСТОЧНИК
Версия: 1.0
Дата: август 1999
Источник: Michael Wenborn
AEA Technology Environment
United Kingdom
Pieter van der Most
HIMH-MI-Netherlands
Inspectorate for the Environment
Dept for Monitoring and Information Management
The Netherlands
13.
ВОПРОСЫ
Все комментарии или вопросы по этой главе можно направлять:
Pieter van der Most
HIMH-MI-Netherlands
Inspectorate for the Environment
Dept for Monitoring and Information Management
PO Box 30945
2500 GX Den Haag
The Netherlands
Tel: +31 70 3394606
Fax: +31 70 3391988
E-mail: pieter.vandermost@minvrom.nl
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 – МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА, ФОРМУЛЫ И СТРУКТУРА ЧЕТЫРЕХ
ПАУ ДЛЯ ПРОТОКОЛА ПО СОЗ
ПАУ
Молекулярная
Формула
Структура
масса
Бензо[b]флуорантен
252
C20H12
Бензо[k]флуорантен
252
C20H12
Бензо[а]пирен
252
C20H12
Индено[123-cd]пирен
276
C22H12
ОЦЕНКА ЭМИССИЙ ПАУ
pah
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 – КАТЕГОРИИ ПАУ
В таблице внизу представлены ПАУ, включенные в следующие хорошо известные
категории:
 16 ПАУ, обозначенные Агентством по охране окружающей среды США (US EPA),
в качестве соединений, рассматриваемых согласно предложенной процедуре для
предоставления результатов тестовых измерений (US EPA 1988).
 6 ПАУ, обозначенных Международным Агентством по Исследованиям раковых
заболеваний (IARC), как возможные или вероятные человеческие канцероген
(IARC 1987).
 6 ПАУ, обозначенные у Борнеффа, которые рассматривались в некоторых
инвентаризация выбросов.
 4 ПАУ, которые должны использоваться, как индикаторы для целей
инвентаризации эмиссий в рамках Протокола по СОЗ ЕЭК ООН.
US EPA
IARC
Борнефф
Протокол по СОЗ
Приоритетные Возможные
(6 ПАУ)
ЕЭК ООН
загрязнители или вероятные
индикаторы для целей
(16 ПАУ)
человеческие
инвентаризации
канцероген
эмиссий
(6 ПАУ)
Naphthalene
Acenaphthylene
Acenapthene
Fluorene
Anthracene
Phenanthrene
Fluoranthene
Пирен
Benz[a]anthracene
Chrysene
Бензо[b]флуорантен
Бензо[k]флуорантен
Бензо[а]пирен
Дибенз[ah]антрацен
Индено[123-cd]пирен
Бензо[ghi]перилен
































(4 ПАУ)






























ОЦЕНКА ЭМИССИЙ ПАУ
pah
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 – КОЭФФИЦИЕНТЫ ЭМИССИЙ ПО УМОЛЧАНИЮ ДЛЯ БЕНЗО[A]ПИРЕНА
Источник
Тип процесса/
Коэффициент эмиссий
Меры по снижению
тип топлива
и эффективность
Жилищное сжигание Битуминозный
500-2600 мг/т
Без контроля
угля
уголь
[лучшая оценка 1550 мг/т]*
Жилищное сжигание Бездымный уголь 330 мг/т
Без контроля
угля
Жилищное сжигание Антрацит
30 мг/т
Без контроля
угля
Жилищное сжигание Дрова
600-2000 мг/т
Без контроля
угля
[лучшая оценка 1300 мг/т]*
Промышленное
Крупный завод
0.14 мг/т
Эффективное сокращение
сжигание угля
на конце трубы
Промышленное
Маленький завод 1550 мг/т
Без контроля
сжигание угля
Промышленное
[лучшая оценка 775 мг/т]*
сжигание угля
Промышленное
Крупный завод
2 мг/т
Эффективное сокращение
сжигание угля
на конце трубы
Промышленное
Маленький завод 1300 мг/т
Без контроля
сжигание угля
Промышленное
[лучшая оценка 650 мг/т]*
сжигание угля
Природные пожары/
0.2-14.3 г/т
Без контроля
сжигание с/х остатков
[лучшая оценка 7.2 г/т]
на полях
Запекание анодов (для
5.6-135 г/т
От эффективного
предварительного
сокращения на конце трубы
обжигания алюминия)
до ограниченного контроля
Производство
Предварительный 30-8600 мг/т
От эффективного
алюминия
обжиг
[лучшая оценка 100 мг/т]* сокращения на конце трубы
(сухие скруберы) до
ограниченного контроля
Производство
HSS process
Коэффициенты эмиссий
алюминия
будут разработаны
Производство
VSS process
172 г/т
Влажные скрубберы и
алюминия
электрофильтры
Качество
Страна или
Источник
данных
регион
D
Зап. Европа /США TNO (1995), Radian Corporation (1995),
Smith (1984), CRE (1992)
E
Зап. Европа
Wenborn et al. (1997)
E
Зап. Европа
E
Зап. Европа /США Radian Corporation (1995), Smith (1984)
D
США
Radian Corporation (1995)
E
Великобритания
Wenborn et al. (1997)
D
США
Radian Corporation (1995)
E
Великобритания
Wenborn et al. (1997)
D
США
Jenkins et al. (1996), Radian Corporation
(1995)
D
Великобритания
Coleman (1999)
E
Зап. Европа /США TNO (1995), Radian Corporation (1995),
Wenborn et al. (1997)
D
Великобритания
Wenborn et al. (1997)
E
E
Wenborn et al. (1997)
ОЦЕНКА ЭМИССИЙ ПАУ
pah
Автотранспорт
Легковые
бензиновые
обычные
0.02 – 6.4 г/км
[лучшая оценка 1.1 г/км]*
D
Европа / США
BUWAL (1994), TNO (1993), VW (1989)
and Koufodimos (1999))
Автотранспорт
Легковые
бензиновые
катализатор замкнутого
0.001 – 5.8 г/км
[лучшая оценка 0.4 г/км]* контура
D
Европа / США
См. выше
Автотранспорт
Легковые
дизельные
Прямой впрыск
0.3 – 1.0 г/км
[лучшая оценка 0.7 г/км]*
D
Европа / США
См. выше
Автотранспорт
Легковые
дизельные
Непрямой впрыск
0.2 – 6.9 г/км
[лучшая оценка 2.8 г/км]*
D
Европа / США
См. выше
Автотранспорт
Тяжелые
грузовики
0.02 – 6.2 г/км
[лучшая оценка 1.0 г/км]*
D
Европа / США
См. выше
* лучшая оценка коэффициента эмиссий может быть использована при оценке общих выбросов от сектора, в тех случаях, когда отсутствует информация о типах
заводов и технологий сокращения выбросов