近代工业的迅速发展，导致了挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的大量排放. 该类化合物由于常温下易挥发,对人体健康和环境安全造成直接危害，尤其是对光化学烟雾、 臭氧、 细颗粒物、 全球变暖等的贡献，使得该类物质近年来得到了广泛的关注^[1]. “十二五”期间，我国计划投资400亿元用于重点行业挥发性有机物污染治理项目^[2]. 作为重要的VOCs排放源之一，工业领域涉及到越来越多的VOCs排放，行业特点决定了有机物种类的复杂性^[3]. 目前我国VOCs年排放量已经达到了2000万t以上，近年来有明显的增长趋势^[4]. 尽管国家和地方都颁布了相关的政策措施，但是大多数的污染源尚未得到有效的治理，同发达国家管理水平还有着很大差距^[5]. 迫于环境保护的压力，VOCs的有效控制以及消除已经提上了议程. 其中，工程技术角度对挥发性有机物的控制，作为有效的治理措施，必定会成为今后监管工作的重点，值得进一步研究与探索^[6,7].

VOCs主要来自于石油化工、 精细化工、 交通运输、 油漆涂料、 包装印刷、 医药与农药制造、 半导体与电子产品制造、 人造板与木质家具制造、 皮革、 漆包线、 制鞋、 纺织、 造纸、 以及黏合剂生产等行业^{[3, 4]}. 从国民经济行业角度分析，其排放比例如图 1所示. 图 1根据国民经济统计中的42个行业部门进行区分，主要包括： S1(农林牧渔业)、 S2(煤炭开采和洗选业)、 S3(石油和天然气开采业)、 S4(金属矿采选业)、 S5(非金属矿及其他矿采选业)、 S6(食品制造及烟草加工业)、 S7(纺织业)、 S8(纺织服装鞋帽皮革羽绒及其制品业)、 S9(木材加工及家具制造业)、 S10 (造纸印刷及文教体育用品制造业)、 S11(石油加工、 炼焦及核燃料加工业)、 S12(化学工业)、 S13(非金属矿物制品业)、 S14(金属冶炼及压延加工业)、 S15(金属制品业)、 S16(通用、 专用设备制造业)、 S17 (交通运输设备制业)、 S18(电气机械及器材制造业)、 S19(通信设备、 计算机及其他电子设备制造业)、 S20(仪器仪表及文化办公用机械制造业)、 S21(工艺品及其他制造业)、 S22(废品废料)、 S23(电力、 热力的生产和供应业)、 S24(燃气生产和供应业)、 S25(水的生产和供应业)、 S26(建筑业)、 S27(交通运输及仓储业)、 S28(邮政业)、 S29(信息传输、 计算机服务和软件业)、 S30(批发和零售业)、 S31(住宿和餐饮业)、 S32(金融业)、 S33(房地产业)、 S34(租赁和商务服务业)、 S35(研究与试验发展业)、 S36(综合技术服务业)、 S37(水利、 环境和公共设施管理业)、 S38(居民服务和其他服务业)、 S39(教育)、 S40 (卫生、 社会保障和社会福利业)、 S41(文化、 体育和娱乐业)和S42(公共管理和社会组织). 当前国内已经有研究对VOCs排放情况进行了评估，比如清华大学和北京大学以及华南理工大学等研究，这些研究的研究基础、 研究范围以及假设情况不尽相同^{[8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17]}. 考虑研究基础以及和具体实际的结合，在本研究中，针对移动源，主要采用魏巍的研究思路^[9]，而非移动源(主要指工业挥发性有机物)主要采用陈颖的研究思路^[8]. 本研究在两者基础上，和国民经济42个部门结合以2007年为基准年对排放清单进行重新估算.

图 1

Fig. 1

图 1 不同行业VOCs排放情况 Fig. 1 VOCs emissions in different sectors

VOCs的减排需要系统地进行控制，遵循的基本原则包括： 源头控制、 无组织排放过程控制、 有组织排放末端控制以及通过综合考虑有组织和无组织排放的总量控制. 其减排的最佳途径是通过清洁生产减少其使用及挥发. 但现阶段，鉴于当前我国管理水平以及工业生产现状，其控制和治理依然要以工程技术减排为主^[3,6]. VOCs的控制包括以改进工艺、 更换设备、 防止泄漏为主的预防性控制措施. 主流控制技术主要包括催化氧化、 吸附-浓缩-催化燃烧、 活性炭/碳纤维吸脱附、 等离子体分解、 生物净化以及热力燃烧等. 其技术特点和应用行业 等见表 1. 这些末端治理技术在实际应用中通常根 据污染物的排放性质、 浓度、 以及具体行业进行因地制宜的筛选. 依据我们的实际调研和工程实践，当前控制管理中，末端减排比例可以占到60%~70%，前端源头控制约20%~30%，过程控制不超过10%.

表 1(Table 1)

表 1 VOCs主流控制技术特点 Table 1 Features of major VOCs control technologies 控制技术 技术特点 应用行业 催化氧化 高效、 彻底的处理复杂的废气 工业废气以及工艺尾气处理，应用于石化、 喷涂等 活性炭/碳纤维吸脱附 设备简单、 操作灵活、 去除效率高，后期运行成本高，且可能产生二次污染 活性炭适用高浓度的行业，碳纤维用于溶剂回收领域 生物过滤/滴滤 工艺设备简单，运行费用高，二次污染小，但应用条件苛刻，适用于低浓度 污水或者堆肥等的处理 吸附-浓缩-催化燃烧 安全性好，温度低，但不允许尘粒和雾滴 大风量、 低浓度或排放浓度波动大的行业： 喷涂、 印刷等 等离子体分解 系统动力消耗低，反应装置简单等 低浓度排放行业 热力燃烧 废气中有可燃组分 高浓度排放行业 其它技术 光催化，膜分离等 —

表 1 VOCs主流控制技术特点 Table 1 Features of major VOCs control technologies

本文主要是对文献^{[18, 19]}的深入. 主要研究目的为依据经济模型CGE，从宏观角度来分析挥发性有机物的工程技术控制手段的实施对国民经济体系的冲击. 对比了工程技术减排与经济减排的差异(主要是税收政策)，并给出政策建议. CGE模型广泛用于环境政策的模拟^{[20, 21, 22]}，由于核心模型体系在文献中已经详细的介绍^[5]，在此不加以赘述. 本研究的不同之处在于对污染物排放总量做了重新估算以及收税部门做了相关的调整. 在这里主要包括S6、 S7、 S8、 S9、 S10、 S11、 S12、 S17、 S18和S27. 边际成本曲线的绘制，将技术减排成本考虑到整个宏观经济中，通过罚款机制的原则，将技术减排放入CGE模型中，以便直接考察减排技术对于宏观经济的影响. 论文中主要考察了对重点工业部门收税和工程技术减排的差异,减排总量设定为1%. 对10个重点工业部门增加10%的间接税，对这些部门进行技术减排，其部门减排成本的核算考虑了部门适宜的减排技术和市场占有率等. 研究中设计的情景参数，主要根据模型和具体实践进行假设. 研究的目标是为了对比相同的减排率下宏观经济的损失. 税收提高10%的时候会对宏观经济造成较大影响，将严重损害社会稳定，再高的税率会影响到国民经济的正常运行，因此不予考虑. 而过低的税收比率，减排效果甚微. 另外，技术上来分析，由于研究采取的CGE模型，是一组非线性方程近似为线性方程后求解所得，只有在冲击量比较小的时候才不至于导致较大的误差. 因此权衡考虑经济社会影响以及误差控制，间接税增加比例设定为10%，而对应的减排量在1%左右的水平. 本研究中，不考虑技术间减排效率的差异.

根据实际工程经验，研究得到技术减排成本曲线. 这组数据主要根据每一种具体技术的成本以及市场占有率，依照减排成本从高到低累加计算. 根据平均减排曲线方程，折算而来. 减排率在固定区间内的时候，首先考虑减排成本最小的技术(该曲线仅用于工业领域). 这里需要注意的是横轴坐标表示的是在市场占有率基础上的减排比例(图 2)，并不是减排效率. 根据市场规律，假设企业优先考虑减排成本最低的技术，或者说减排通常从成本最低的企业或者行业展开. 当减排率为100%时，市场上的减排技术都得到了最大化的应用. 成本一般包括设备与工程投资、 设备生命周期、 运行费用、 人力成本和维修成本等. 文中主要包括运行成本以及投资成本. 横坐标表示减排率，而纵坐标表示减排成本.

图 2

Fig. 2

图 2 工程技术减排率曲线 Fig. 2 Marginal cost curve of engineering reduction technologies

减排成本自低到高分别是等离子分解、 热力燃烧、 吸附-浓缩-催化燃烧、 催化氧化、 活性炭/碳纤维吸脱附和生物过滤/滴滤. 其中成本最低的是等离子体分解技术，约为2000元 ·t^-1，成本最高的是生物过滤/滴滤，成本为25000元 ·t^-1左右. 就实际减排来讲，减排成本的影响因素多样，如废气风量和浓度等参数. 研究中的成本主要来源于具体的工程技术项目实践调研. 其中废气浓度是首选考虑的因素，因为不同的治理技术有着其适应的浓度范围. 低浓度(体积分数)小于0.1%的废气，一般考虑吸附浓缩燃烧、 生物过滤/滴滤和等离子技术. 而中等浓度(0.1%~1%)之间，考虑活性炭吸附以及催化燃烧以及热力燃烧. 至于高浓度，也就是体积分数大于1%，常采用的是冷凝回收降浓度再处理等^[23]. 这些因素都会直接或者间接影响到减排成本的变化.

当减排比例为1%时，减排量为26.35万t，工程技术减排以及税收减排都会对宏观经济系统造成冲击. 这时工程技术带来的经济损失为31.4亿元，环境税使得国民经济生产总值减少2257.7亿元，分别占到当年国民经济生产总值的0.0005%和0.9%，折合每吨减排成本分别为1.32万元 ·t^-1和94.9万元 ·t^-1. 当减排比例为1%的时候，宏观经济考虑，税收带来的经济损失是工程技术减排的71.9倍，因此工程技术减排更应该被鼓励. 随着减排比例的变动，减排的成本也会随之变化，图 3是按照行业技术减排成本从小到大依次减排得到的，由边际成本加总除以总的减排量获得(假设各个技术的减排成本恒定，不随减排量的变化而变化). 从图 3中可以看出，由于行业间的技术减排成本差异以及行业关联的特点，不同行业减排带来的宏观经济损失效果也不相同. 曲线越陡峭，说明宏观边际减排成本越大. 由于存在着这样的宏观边际减排成本，如果要实现VOCs总量大幅减排，则可以考虑VOCs排放权交易的实施.

图 3

Fig. 3

图 3 考虑宏观因素的技术减排边际成本曲线 Fig. 3 Marginal cost curve of technologies from macro-economy side

本部分考察两种政策对不同行业的冲击，如图 4和5. 就工程技术减排来说，行业增加值减少最大的5个部门分别是S1(农林牧渔业)、 S30(批发和零售业)、 S6(食品制造及烟草加工业)、 S27(交通运输及仓储业)和 S32(金融业),减少4.2亿元、 1.9亿元、 1.7亿元、 1.7亿元和1.6亿元. 挥发性有机物减少最多的5个部门为S27(交通运输及仓储业)、 S10(造纸印刷及文教体育用品制造业)、 S11(石油加工、 炼焦及核燃料加工业)、 S12(化学工业)和S9(木材加工及家具制造业)，分别减少排放856.9 t、 689.1 t、 370.8 t、 267.2 t和122.3 t.

就收税而言，行业增加值减少最多的5个行业分别是S1(农林牧渔业)、 S6(食品制造及烟草加工业)、 S30(批发和零售业)、 S33(房地产业)和S12(化学工业)，其行业增加值分别减少了521.7亿元、 243.7亿元、 203.6亿元、 140.8亿元和129.9亿元. 这一政策对挥发性有机物影响最大的5个行业分别是S27(交通运输及仓储业)、 S10(造纸印刷及文教体育用品制造业)、 S11(石油加工、 炼焦及核燃料加工业)、 S12(化学工业)和S6(食品制造及烟草加工业)，减少5.3万t、 3.2万t、 2.6万t、 2.1万t和1.4 万t挥发性有机物.

研究主要计算相同经济损失下的政策效果，税收和工程技术对经济系统和污染物降低的原理不同. 税收实现VOCs减排的原理在于它提升产品价格，导致其需求量下降，进而产出下降，最终导致排放量减少. 工程技术的采用会增加企业成本，增加的成本在行业之间通过产业链传递，最后导致了终端产品的整体价格上升，产出水平下降，从而对宏观经济产生影响. 单纯从减排效果而言，工程技术减排效果好于税收. 而在一定条件下(少量减排)，相同的宏观经济损失时，税收的政策好于工程技术减排，而一旦突破了临界情况，工程技术减排会优于税收减排. 对于具体行业而言，当普遍要求采用工程技术措施的时，可以实现显著的污染物削减.

图 4

Fig. 4

图 4 工程技术和税收政策对宏观经济影响 Fig. 4 Economic impacts of engineering reduction measures and environmental tax

除去经济和环境的影响，减排对社会方面其他方面也会带来一定的影响. 本研究重点考察对就业的影响(如图 6). 图中看出工程技术减排影响最大的前5个行业是S40(卫生、 社会保障和社会福利业)，S6(食品制造及烟草加工业)，S8(纺织服装鞋帽皮革羽绒及其制品业)，S7(纺织业)和S42(公共管理和社会组织)，分别减少0.017%、 0.017%、 0.016%、 0.015% 和0.015%的就业. 环境税对就业影响最大的5个部门分别是S6(食品制造及烟草加工业)、 S8(纺织服装鞋帽皮革羽绒及其制品业)、 S7(纺织业)、 S1(农林牧渔业)和S17(交通运输设备制造业),分别减少2.4%、 2.1%、 1.8%、 1.8%和1.3%的就业.

税收对就业产生了积极效果，在S41(文化、 体育和娱乐业)、 S35(研究与试验发展业)、 S40(卫生、 社会保障和社会福利业)、 S37(水利、 环境和公共设施管理业)、 S39(教育)和S42(公共管理和社会组织)部门，增加了0.31%、 0.57%、 0.62%、 1.4%、 1.5%和3.5%的就业，而工程减排对各个部门就业影响都为负. 图 4~6中环境税和工程技术减排作用于宏观经济、环境和就业的影响由于差距比较大，因此3幅图中的灰色部分不明显.

另外，从宏观角度来说，两种政策对居民收入和政府收入也带来了不同的影响. 工程技术减排居民收入仅减少0.012%，而环境税使得居民收入降低1.6%. 工程技术降低0.011%的政府收入，环境税则增加政府3.8%的收入. 两种政策对居民的影响都是负值，说明居民需要承担环境治理的成本. 对环境税来说，政府的收入明显增加，而工程技术减排需要政府支付一部分的治理成本.

对于不同的减排比例，造成的经济和环境影响不同. 减排比例越大，环境税和工程技术减排的成本会逐渐升高，但是考虑到对经济系统对冲击的承受力，减排比例需要综合考虑各相关方利益后结合经济损失和减排效果具体确定. 特别需要说明的是，本文考虑了2007年的排放(2007设定为基准年)，这里的主要考虑因素在于当前统计数据的获得性. 公开发表的统计年鉴中，目前以2007年投入产出表为主. 随着经济的发展，排放量的数据统计稍显保守. 因此，有必要根据实际，采用2012年最新的排放情况与2012年投入产出表结合进行重新的政策模拟.

为了达到更有效的减排，建议经济手段和工程技术减排结合. 目前我国生产过程中很少考虑环境和资源成本，因此要发挥政府作为非盈利机构所应该起的正面作用. 考虑到技术发展之间的平衡性，结合减排技术边际成本曲线，建议政府对挥发性有机物采取补贴措施，每吨挥发性有机物减排补贴企业7500元 ·t^-1. 这一数值的计算主要是根据不同的技术的实际成本和市场占有率加权后的平均(参照图 2). 另一方面可以体现低成本技术的优势，一方面可以刺激其他的减排技术，尽早降低商业成本. 研究同台湾地区经济减排政策做了对比^[24]，无论从减排比例以及减排成本角度，也是有可比性的. 当年减排量为1.6%时，收费20000~30000台币 ·t^-1，折合人民币大约为4600~6900元 ·t^-1之间. 毕竟我国处于挥发性有机物减排的初期，政府的鼓励依然是技术发展的重要推动力量之一. 考虑到经济发展同环境保护的平衡，工程技术减排势在必行. 经济影响冲击比较大的部门，可以通过对部门之间进行额外的补贴等其他经济手段平衡.

需要补充说明的是，本研究与文献^[18]的结论并不矛盾. 文献^[18]中的数据主要是简单考虑了工程减排成本的大小比较. 实际上通过对研究的进一步细化，本文考虑了工程技术对宏观经济的影响，把税收政策同工程技术之间做了同一层次上的对比. 在考虑了政府补贴政策后，减排的效果依然是鼓励技术减排为主. 当然至于更细角度的行业部门减排，需要大量的工程实践经验，获得更完善的一手数据.

图 5

Fig. 5

图 5 工程技术和税收政策对环境的影响 Fig. 5 Environmental impacts of engineering reduction measures and environmental tax

图 6

Fig. 6

图 6 环境税和工程技术减排措施对就业的影响 Fig. 6 Impacts of environmental tax and engineering reduction measures on labors

(1)本文通过对比环境税和工程技术对挥发性有机物的控制，发现在同样减排量的情况下，从宏观角度来看，税收减排的影响高于工程技术减排. 减排技术的大规模使用，应该从排放量大、 减排成本低的行业最早实行. 根据计算，当单位减排补贴量为7500元 ·t^-1时，可以充分发挥技术减排的特点. 而税收对减排的作用也是不能忽视的，可以通过相关的金融和市场政策，平衡生产要素在国民经济体系中的流动. 至于具体税率的大小，则需要在技术组合的基础上进一步的政策分析和模拟.

(2) 挥发性有机物的减排，不可能通过单一的技术措施，也不可能通过单一的政策实现. 需要的是不同政策以及技术的组合，考虑其他行政管理手段比如排污许可、 行为管制，以及其他经济手段，如排放权交易、 奖励、 低息贷款等. 这些政策的共同实施才能达到环境保护的最大化以及经济损失最小化.