近几年, 我国区域性的雾-霾天气频繁发生, 光化学烟雾污染在各地区出现频率逐渐增高^[1], 挥发性有机物(volatile organic compounds, VOCs)作为二次有机物(SOA)和臭氧的关键前体物, 对雾-霾和光化学烟雾的形成有重大影响^[2~4].涂料行业是大气VOCs重要来源, 涂料在生产、施工和成膜过程中均会向空气中释放VOCs, 对环境、生产和施工人员及消费者的健康造成危害^[5~8].根据中国涂料工业协会初步测算数据, 涂料涂装行业每年向大气排放的VOCs总量约为430万t.

近年来城镇化建设所带来的住宅、交通、公用建筑等基础设施对各种涂料、特别建筑涂料的需求非常巨大.据行业统计, 我国建筑涂料总产量由2006年的179.6万t增加到2017年的630万t, 10年间建筑涂料产量增长了3.5倍^[9].

目前, 国内外学者针对我国不同行业的VOCs排放清单开展了大量研究^[10~22], 然而缺乏建筑涂料VOCs排放因子和排放清单.因此, 本研究通过实测建筑涂料中VOCs含量水平, 结合国内建筑涂料标准VOCs指标限值和建筑涂料VOCs含量情况的相关研究, 获取了建筑涂料VOCs排放因子, 采用自下而上的排放因子法对我国2013~2016年建筑涂料VOCs排放量进行了估算并建立排放清单, 以期为环境决策提供技术依据.

根据GB/T 2705-2003《涂料产品分类和命名》分类方法, 建筑涂料包括墙面涂料(内墙涂料与外墙涂料)、防水涂料、地坪涂料、功能性建筑涂料(防火涂料、防霉涂料、保温隔热涂料、其他功能性建筑涂料)这4大类^[23], 目前实际使用的水性涂料基本都需要加入防霉剂, 没有专门防霉涂料, 保温隔热涂料适用于建筑外墙与玻璃表面, 既有涂料基本特性, 又有保温材料特点, 属于外墙涂料一类.

目前我国涂料行业对VOCs的定义与欧盟现行的定义一致, 是以沸点来界定VOCs的, 指在101.3 kPa标准压力下, 任何初沸点低于或等于250℃的有机化合物.主要包括脂肪族和芳香族的各种烷烃、烯烃、含氧烃、卤代烃和含氮硫化合物等, 如甲苯、乙苯、间/对/邻-二甲苯、丙苯、烯丙苯、乙二醇、丙二醇、环己酮、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、二甲基乙醇胺等.

每大类涂料根据分散介质包括水性、反应型、无溶剂型与溶剂型, 对于不同分散介质涂料占比, 根据近年来市场及行业调研, 内墙涂料中水性涂料的使用占比已基本达到100%, 外墙涂料除一些对装饰性、耐厚性、耐污染有特殊要求的市政工程少量采用溶剂型涂料外, 水性涂料占有绝对优势, 防水涂料水性涂料占比较大, 其次为反应固化型, 溶剂型用于施工温度较低环境, 已使用较少, 防腐涂料以溶剂型为主, 水性防腐涂料可以达到中低程度的防腐性能.

按涂料分散介质统计我国目前使用的建筑涂料种类及占比情况, 见表 1.

表 1 (Table 1)

表 1 我国建筑涂料使用种类及占比情况 Table 1 Statistics for architectural coating species and percentage in China 涂料类别 涂料小类 分散介质 不同分散介质涂料占各类涂料比例/% 内墙涂料 水性 100 墙体涂料 外墙涂料 水性 98 溶剂型 2 水性 50 防水涂料 — 反应固化型 40 溶剂型 10 水性 10 地坪涂料 — 无溶剂型 20 溶剂型 70 防腐涂料 水性 10 功能性建筑涂料 溶剂型 90 防火涂料 水性 20 溶剂型 80

表 1 我国建筑涂料使用种类及占比情况 Table 1 Statistics for architectural coating species and percentage in China

国家建筑涂料VOCs排放量的计算采用排放系数法, 即根据排放系数及相应活动水平计算污染物的排放量, 见式(1).

(1)

式中, E为排放量, t; A为活动水平, 在本研究中为建筑涂料使用量, t; EF为排放系数(emission factor), g·kg^-1; ER为消减率.

由于建筑涂料必须在开放空间中涂装, 目前涂装中产生的VOCs基本属于无组织排放, 按当前排放控制水平, 可认为无任何VOCs末端控制措施^[24], 因此建筑涂料VOCs排放量计算可简化为式(2).

(2)

建筑涂料使用量包括内墙涂料、外墙涂料、防水涂料、地坪涂料、防火涂料与防腐涂料6类涂料使用量, 内墙和外墙涂料使用量又包括新建房屋内墙与外墙涂料使用量和旧房重涂内墙与外墙涂料使用量. 1996~2010年我国建筑涂料产量由国家统计局统计, 2011年之后国家统计局只提供全国(香港、澳门、台湾资料暂缺)规模以上涂料企业的涂料总产量, 建筑涂料使用量是由建材协会和涂料行业专家根据全国竣工的建筑面积及相关数据测算.

新建房屋内墙涂料与外墙涂料的使用量通过基准年全国房屋竣工面积估算, 见公式(3)~(5)所示.全国每年的房屋竣工面积从中国统计年鉴中获取, 2013~2016年全国房屋竣工面积如图 1所示.目前, 国内常用的建筑装饰材料主要有装饰石材、玻璃幕墙、外墙饰面砖、铝塑复合板、涂料等, 但前4种饰面材料在应用过程中普遍存在着各种各样的问题^[25], 随着建筑涂料应用的普及, 内墙和外墙用涂料所占份额逐年提高, 2013~2016年内墙和外墙用涂料比例如图 2所示^[26].外墙面积采用平涂和真石漆、质感涂料两种方式, 涂装单位外墙面积使用涂料量相差较大, 故采用不同估算公式, 根据多年行业调研及中国涂料工业年鉴^[26]数据, 外墙面积中采用真石漆与质感涂料涂刷比例从2013年的20%增长到2016年的42%, 年增长约为28.1%, 平涂比例逐年下降, 在以上基础上得到2013~2016年全国新建房屋内墙与外墙涂料使用量, 如图 1所示.从中可见, 2013~2016年房屋竣工面积都保持在30亿m²以上, 新建房屋内墙涂料使用量与房屋竣工面积变化趋势一致, 因真石漆与质感涂料涂刷比例逐年增加, 新建房屋外墙涂料使用量呈现逐年增加趋势.

图 1

Fig. 1

香港、澳门、台湾资料暂缺, 下同 图 1 2013~2016年全国房屋竣工面积及新建房屋内墙与外墙涂料使用量 Fig. 1 Floor space completed and consumption of interior and exterior wall coatings for new buildings from 2013 to 2016 in China

图 2

Fig. 2

图 2 2013~2016年我国内墙和外墙用涂料比例 Fig. 2 Coating proportions used in interior and exterior walls from 2013 to 2016 in China

(3)

(4)

(5)

式中, A_内墙涂料为新建房屋内墙涂料使用量, 万t; B为统计年鉴中的房屋竣工面积, 亿m²; 2.5为房屋竣工面积与内墙面积的相关系数, 内墙面积是房屋竣工面积的2.5倍; K₁为内墙用涂料比例, %; 6为单位体积内墙涂料可以涂刷内墙面积, 内墙涂料为平涂, 1 L内墙涂料可以涂刷6 m²内墙, m²·L^-1; 1.39为内墙涂料密度, g·mL^-1; 10为转换因子; A_{平涂外墙涂料}为新建房屋平涂外墙涂料使用量, 万t; 0.7为房屋竣工面积与外墙面积的相关系数, 外墙面积是房屋竣工面积的0.7倍; K₂为外墙用涂料比例, %; 5为平涂时单位体积外墙涂料可以涂刷外墙面积, 1 L外墙涂料可以涂刷5 m²外墙, m²·L^-1; 1.35为外墙涂料密度, g·mL^-1; A_{真石漆与质感外墙涂料}为新建房屋采用真石漆或质感涂料涂刷时外墙涂料使用量, 万t; 0.375为采用真石漆与质感涂料涂刷时单位体积外墙涂料可以涂刷外墙面积, 1 L外墙涂料可以涂刷0.375 m²外墙, m²·L^-1.

随着20世纪90年代末至本世纪初的大量建筑装饰开始老旧, 建筑物内外的重涂需求正在快速扩大, 旧房重涂需要用大量内墙与外墙涂料.内墙重涂受重涂周期、二手房交易量以及居民消费水平的影响, 林宣益^[9]根据有统计数据以来(从1981年开始)的总共房屋竣工面积、中国建筑科学研究院估测的“十二五”期间每年拆除面积及二手房交易情况等估计2013年旧房重涂需24万t内墙涂料, 且以后几年重涂内墙涂料用量年增速约为12%.外墙重涂主要受重涂周期的影响, 需重涂面积根据总共房屋竣工面积(从1981年开始)、总共拆除面积及重涂周期估算, 外墙重涂周期一般为10 a, 但由于经济发展水平原因, 以15 a作为一个重涂周期更符合实际情况, 以15 a为一个重涂周期核算, 见公式(6)所示.基于2.2.1节中外墙涂料使用量估算方法, 外墙重涂基本都采用平涂, 得到2013~2016年重涂内墙和外墙涂料使用量, 如图 3所示.

图 3

Fig. 3

图 3 2013~2016年我国旧房重涂内墙与外墙涂料使用量 Fig. 3 Consumption of interior and exterior wall coatings for old buildings from 2013 to 2016 in China

(6)

式中, B_重涂面积为需重涂面积, 亿m²; B_总为总共房屋竣工面积, 亿m²; B_拆除为总共拆除面积, 亿m²; 15为重涂周期, a.

根据中国涂料工业年鉴数据^[26]、林宣益的研究^[27]、行业调研及近几年建筑涂料增长速率^[9], 得到2013~2016年全国防水涂料、地坪涂料、防火涂料与防腐涂料使用量, 如图 4所示.防水涂料与防腐涂料增长率同近几年建筑涂料增长率, 因近几年工业化和城镇化推进较快, 各地基础设施发展较快, 大型建筑如展览馆、候机楼、大型商场、高级宾馆及工业厂房不断增加, 对地坪涂料与防火涂料需求量增长较快, 增长率估测为16.7%.

图 4

Fig. 4

图 4 2013~2016年我国其他涂料使用量 Fig. 4 Consumption of other coatings from 2013 to 2016 in China

首先, 研究国内建筑涂料标准VOCs指标, 为排放因子研究提供基础数据.环保标准HJBZ 4-1999首次提出涂料VOCs的理念和限值, 2001年我国制定了第一个强制性内墙涂料标准GB 18582-2001, 对影响环境和人体健康的项目VOCs纳入标准, 随着我国涂料行业的一系列技术进步, 在保证涂料物理性能基础上, 调整配方进一步降低VOCs含量, 随后颁布的标准文件对VOCs含量要求进一步趋强, 国内建筑涂料相关标准VOCs指标总结见表 2^[28~40].

表 2 (Table 2)

表 2 国内建筑涂料相关标准VOCs指标 Table 2 Index of VOCs in different standards of architectural coatings in China 标准号 涂料类别 VOCs限量值 HJBZ 4-1999 水性涂料 ≤250 g·L-1 GB 18582-2001 内墙涂料 ≤200 g·L-1 HBC 12-2002 水性涂料 内墙涂料≤100 g·L-1, 外墙涂料≤200 g·L-1, 水性防腐涂料、水性防水涂料≤250 g·L-1 HJ/T 201-2005 水性涂料 内墙涂料≤80 g·L-1, 外墙涂料≤150 g·L-1, 墙体用底漆≤80 g·L-1, 水性防腐涂料、水性防水涂料≤250 g·L-1, 腻子(粉状、膏状)≤10 g·kg-1 GB 18582-2008 内墙涂料 水性墙面涂料≤120 g·L-1, 水性墙面腻子≤15 g·kg-1 JC1066-2008 防水涂料 水性建筑防水涂料：A级≤80 g·L-1, B级≤120 g·L-1; 反应型建筑防水涂料：A级≤50 g·L-1, B级≤200 g·L-1; 溶剂型建筑防水涂料B级≤750 g·L-1 GB/T 22374-2008 地坪涂料 水性≤120 g·L-1, 溶剂型≤500g·L-1, 无溶剂型≤60g·L-1 HJ 457-2009 防水涂料 挥发固化型防水涂料≤10 g·L-1; 反应固化型防水涂料：环氧防水涂料≤150 g·kg-1, 聚脲防水涂料≤50 g·kg-1, 聚氨酯防水涂料≤100 g·kg-1 GB 24408-2009 外墙涂料 水性外墙涂料：底漆≤120 g·L-1, 面漆≤150 g·L-1, 腻子≤15 g·kg-1; 溶剂型外墙涂料：色漆≤680 g·L-1, 清漆≤700 g·L-1, 闪光漆≤760 g·L-1 JG/T 415-2013 防火涂料 膨胀型：溶剂型≤500g·L-1, 水性≤80 g·L-1; 非膨胀型≤80 g·L-1 GB 30981-2014 防腐涂料 溶剂型防腐涂料VOC范围为390~720 g·L-1 HJ 2537-2014 水性涂料 内墙涂料：面漆[光泽(60.)≤10]≤50 g·L-1, 面漆[光泽(60.)＞10]≤80 g·L-1, 底漆≤50 g·L-1; 外墙涂料：面漆≤100 g·L-1, 底漆≤80 g·L-1; 腻子(粉状、膏状)≤10 g·kg-1 JG/T 338-2011 建筑玻璃用隔热涂料 水性产品符合GB 18582-2008要求, 溶剂型产品符合GB 24408-2009要求

表 2 国内建筑涂料相关标准VOCs指标 Table 2 Index of VOCs in different standards of architectural coatings in China

国内研究的建筑涂料VOCs含量水平见表 3.梅一飞等^[41]于2010~2015每年统计了700个左右内墙涂料样本, 每年的VOCs平均含量水平分别为40.46、38.76、36.23、33.87、41.64和40.79 g·L^-1, 处于30~40 g·L^-1之间.

表 3 (Table 3)

表 3 国内建筑涂料VOCs含量相关研究 Table 3 Study on VOCs contents of architectural coatings for domestic use 涂料类别 涂料小类 分散介质 各研究样本量 各研究VOCs含量范围/g·L-1 各研究VOCs平均含量/g·L-1 各研究年份 文献 水性 4 200 38.63 2010~2015 [41] 水性 250~375 g·L-1 2个; 25~250 g·L-122个; ≤25 g·L-12个 15~368 2001 [42] 墙体涂料 内墙涂料 水性 250~375 g·L-1 4个; 25~250 g·L-130个; ≤25 g·L-12个 10~353 2002 [42] 水性 25 101~369 190 2006 [43] 功能性建筑涂料 防火涂料 溶剂型 6 344~620 463 2016 [44]

表 3 国内建筑涂料VOCs含量相关研究 Table 3 Study on VOCs contents of architectural coatings for domestic use

抽检市场、生产企业及工程在用的涂料样品检测结果汇总见表 4, 墙体涂料和防水涂料通过市场销售、生产企业及工程在用抽检获取; 地坪涂料和防火涂料属于工程涂料, 需通过对生产企业抽检获取; 大部分防腐涂料通过对生产企业抽检获取, 少部分防腐涂料通过市场销售抽检获取.抽样原则为：选取国际、国内全国性、国内地方性品牌; 每个品牌尽量选取不同档次与不同功能的样品; 对市场抽检的涂料, 选取高档建材超市、建材批发市场与个人销售点这3种不同档次的销售企业进行抽样; 对企业抽检的涂料, 尽量抽查企业的主导产品; 对工程在用的涂料, 选取典型建筑工程和室内装饰装修工程使用的涂料进行抽样.

表 4 (Table 4)

表 4 实测建筑涂料VOCs含量 Table 4 Actual measurement of VOCs contents of architectural coatings 涂料类别 涂料小类 分散介质 实测样本量 VOCs含量范围/g·L-1 各含量范围样品数 VOCs平均含量/g·L-1 ≤2 24 内墙涂料 水性 188 2~80 151 34.23 墙体涂料 ＞80 13 ≤2 19 外墙涂料 水性 98 2~80 74 23.63 ＞80 5 溶剂型 2 291~456 2 373.50 防水涂料 — 水性 136 ≤10 131 4.31 ＞10 5 反应固化型 53 7~324 53 109.83 水性 4 104~115 4 107.75 地坪涂料 — 无溶剂型 40 5~60 40 31.55 溶剂型 16 140~580 16 396.25 功能性建筑涂料 防腐涂料 水性 16 2~116 16 39.94 溶剂型 22 282~681 22 520.36 防火涂料 溶剂型 8 310~713 8 465.25

表 4 实测建筑涂料VOCs含量 Table 4 Actual measurement of VOCs contents of architectural coatings

水性内墙涂料VOCs平均含量为34.23 g·L^-1, 与梅一飞等^[41]的研究比较接近, 远小于GB 18582-2008中规定的VOCs含量限值120 g·L^-1.水性外墙涂料VOCs平均含量为23.63 g·L^-1, 远小于GB 24408-2009中规定的150 g·L^-1限值.水性防水涂料VOCs平均含量为4.31 g·L^-1, 是环保标准HJ 457-2009限值的0.431倍, 反应固化型防水涂料VOCs平均含量为109.83 g·L^-1, 与JC 1066-2008和HJ 457-2009中规定的限值比较接近, 符合目前反应型防水涂料VOCs含量水平.水性地坪涂料VOCs平均含量为107.75 g·L^-1, 接近GB/T 22374-2008中规定的120 g·L^-1限值, 溶剂型地坪涂料VOCs平均含量为396.25 g·L^-1, 比GB/T 22374-2008中规定的500 g·L^-1限值低一些, 地坪涂料行业经过将近十年的技术进步, VOCs含量逐渐降低.溶剂型防腐涂料VOCs平均含量为520.36 g·L^-1, GB 30981-2014规定不同类型溶剂型防腐涂料VOCs限量值范围为390~720 g·L^-1, 抽检涂料的含量水平与标准相接近.抽检防火涂料VOCs平均含量为465.25 g·L^-1, 与孙秋颖等^[44]的研究比较接近, 同时接近JG/T 415-2013规定的限值500g·L^-1.对比建筑涂料标准VOCs指标、实测抽检涂料VOCs含量水平及国内相关研究, 发现实测VOCs水平与近几年发布标准限值比较接近, 远小于十年前发布标准规定的限值.

根据以上研究, 本研究各类型建筑涂料的排放因子见表 5.内墙涂料与水性外墙涂料排放因子采用实测VOCs含量, 接近目前含量水平.溶剂型外墙涂料抽检到数量较少, 目前使用的溶剂型外墙涂料醇酸涂料较多, VOCs含量相对较低, 采用373.5 g·L^-1.反应固化型防水涂料、水性地坪涂料、溶剂型防腐涂料、溶剂型防火涂料实测VOCs含量接近标准限值, 采用实测值.水性防水涂料、无溶剂型地坪涂料、溶剂型地坪涂料比将近10年前规定的限值低一些, 采用实测值. JC 1066-2008规定溶剂型防水涂料限值为750 g·L^-1, 本研究因没有抽检到溶剂型防水涂料, 经过几年的技术进步, 估测溶剂型防水涂料VOCs含量为500 g·L^-1, 接近溶剂型防腐涂料.水性防腐涂料采用实测VOCs含量.水性防火涂料采用JG/T 415-2013标准规定的限值.

表 5 (Table 5)

表 5 国内不同类型建筑涂料VOCs排放因子1) Table 5 VOCs emission factors of different types of architectural coatings in China 涂料类别 涂料小类 分散介质 VOCs排放因子(单位体积)/g·L-1 VOCs排放因子(单位质量)/g·kg-1 内墙涂料 水性 34.23 24.63 墙体涂料 外墙涂料 水性 23.63 17.5 溶剂型 373.5 298.8 水性 4.31 2.75 防水涂料 — 反应固化型 109.83 87.86 溶剂型 500 400 水性 107.75 86.2 地坪涂料 — 无溶剂型 31.55 25.24 溶剂型 396.25 317.00 防腐涂料 水性 39.94 31.95 功能性建筑涂料 溶剂型 520.36 464.61 防火涂料 水性 80 59.7 溶剂型 465.25 347.2 1)水性内墙涂料密度为1.39 kg·L-1, 水性外墙涂料密度为1.35 kg·L-1, 水性防水涂料密度为1.57 kg·L-1, 溶剂型防腐涂料密度为1.12 kg·L-1, 水性和溶剂型防火涂料密度为1.34 kg·L-1, 其他类型涂料密度为1.25 kg·L-1

表 5 国内不同类型建筑涂料VOCs排放因子1) Table 5 VOCs emission factors of different types of architectural coatings in China

结合建筑涂料使用量及近几年各分散介质涂料使用量占比情况, 根据排放因子法, 估算了2013~2016年全国建筑涂料使用VOCs排放量, 见图 5.从中可见, 2013~2016年建筑涂料使用引起的VOCs排放量逐年增加, 分别为25.59万t、28.76万t、31.97万t和34.8万t.虽然近几年房屋竣工面积变化不大, 2016年还有所下降, 但因重涂市场引起的重涂涂料使用量快速增长, 以及地坪涂料和功能性涂料使用量增长幅度较大, 导致建筑涂料使用量逐年增加, VOCs排放量随建筑涂料使用量增长而增加.而且, 地坪涂料和功能性涂料中溶剂型涂料占比很高, 引起VOCs排放量增长较多.

图 5

Fig. 5

图 5 2013~2016年我国建筑涂料VOCs排放量 Fig. 5 Emission of VOCs from architectural coatings from 2013 to 2016 in China

2016年我国各类型建筑涂料使用量及VOCs排放量占比情况如图 6所示. 2016年全国建筑涂料使用排放VOCs共34.8万t, 其中地坪涂料贡献率最大, 排放量为7.87万t, 占建筑涂料VOCs总排放量的22.61%, 地坪涂料中溶剂型地坪涂料贡献率最大, 占VOCs总排放量的21.29%, 这几年城市化进程引起基础设施建设对地坪涂料需求量较大, 且目前地坪涂料以溶剂型为主, 从而导致了VOCs排(a)各类型建筑涂料VOCs排放占比; (b)各分散介质涂料用量使占比; (c)各分散介质涂料VOCs排放占比; 使用量单位:万t放量较大.其次是外墙涂料, 占18.65%, 虽水性外墙涂料VOCs排放因子较小, 但外墙涂料使用量占建筑涂料总使用量48.12%, 将近一半, 且仍有少量溶剂型外墙涂料在使用, VOCs排放量较高.防火与防腐涂料作为功能性涂料, 近几年增长较快, 加之溶剂型占比很高, VOCs排放量约占建筑涂料VOCs总排放量的18.53%与14.6%.相对来讲, 防水涂料中溶剂型占比很少, 内墙涂料全部为水性, VOCs排放贡献比其他涂料小.

图 6

Fig. 6

(a)各类型建筑涂料VOCs排放占比; (b)各分散介质涂料用量使占比; (c)各分散介质涂料VOCs排放占比; 使用量单位:万t 图 6 2016年我国各类型建筑涂料使用量及VOCs排放占比 Fig. 6 Consumptions and emission proportions of VOCs from different types of architectural coatings in 2016 in China

2016年建筑涂料总使用量为583.38万t, 水性涂料使用量为488.94万t, 占总使用量的83.81%, 而VOCs排放量为9.79万t, 占建筑涂料VOCs总排放量的28.13%, VOCs平均排放因子为20.02 g·kg^-1; 溶剂型涂料使用量为63.65万t, 占总使用量的10.91%, 而VOCs排放量为22.72万t, 占建筑涂料VOCs总排放量的65.29%, VOCs平均排放因子为356.95 g·kg^-1.虽然溶剂型涂料使用量不大, 但其VOCs排放量占比很高, 应予以重视, 减少溶剂型涂料的使用有利于减少VOCs排放, 建筑涂料进一步水性化是降低VOCs排放的趋势.

结合2016年中国统计年鉴中各省份房屋竣工面积及2016年全国新建房屋建筑涂料VOCs总排放量, 建立了2016年全国新建房屋建筑涂料VOCs排放的空间分布, 如图 7所示.从中可以看出, 山东、江苏、浙江、河南、四川、广东以及河北人口数量排名靠前的省份VOCs排放量较大, 其VOCs排放量都占全国的5%以上, 其中山东省最大, 约占9.36%, 江苏省次之, 占8.54%, 这些省份人口数量多, 住房需求量大, 房屋施工及竣工面积较大, 建筑涂料使用量较大, 从而导致VOCs排放量较大.海南、宁夏、青海及西藏由于人口数量较少, 房屋竣工面积小, VOCs排放量较低, 其VOCs排放量占全国的不到1%.北京、上海等一线城市虽人口数量较多, 人口密集, 但是这些城市开发程度基本饱和, 可供开发土地存量较小, 因此房屋竣工面积很小, 以房屋竣工面积核算出的VOCs排放量较小, 但北京与上海都是以二手房为主导, 旧房重涂对涂料需求量比其他省份大, 实际VOCs排放量比图 7空间分布中的排放量稍大.

图 7

Fig. 7

图 7 2016年我国新建房屋建筑涂料VOCs排放空间分布 Fig. 7 Spatial distribution of VOCs emission from architectural coatings for new buildings in 2016 in China

在建筑涂料VOCs排放估算过程中, 不确定性主要来自活动水平和排放因子^{[45, 46]}, 包括以下2个方面.

(1) 对于活动水平计算旧房重涂内墙与外墙涂料使用量影响因素较多, 旧房重涂内墙涂料使用量来自国内相关研究估计, 旧房重涂外墙涂料使用量常以10 a为一个重涂周期核算, 实际中重涂周期可能会更长, 且城市间经济发展水平的差异也会引起重涂周期的不同, 这会给计算带来了影响.防水涂料、地坪涂料、防火涂料与防腐涂料使用量主要来自于国内相关研究结果, 每类型建筑涂料各分散介质涂料的占比情况主要来自于行业调研结果, 这些数据的可靠性也一定程度上影响了本研究的估算结果.缺乏各类型建筑涂料使用量统计数据, 是估算误差的一个来源.

(2) 对于排放因子本文采用排放因子是根据大量实测结果获取, 并与其他研究实测结果进行了比较, 比较接近, 但地坪涂料、防腐涂料与防火涂料等工程涂料市场上抽检不到, 主要从企业抽检, 抽检数量有限, 且这几类涂料VOCs含量普遍较高, 其平均排放因子可能带来估算结果的误差.市场上销售使用的涂料厂家、品牌、功能等种类很多, 不能全部都抽检到位, 存在一定的不确定性.

(1) 基于实测建筑涂料中VOCs含量水平获取了各类型建筑涂料VOCs排放因子, 水性内墙涂料VOCs排放因子为24.63 g·kg^-1, 水性与溶剂型外墙涂料分别为17.5 g·kg^-1和298.8 g·kg^-1, 水性、反应固化型与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, 水性与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.

(2) 根据建筑涂料使用量及近几年各分散介质涂料使用量所占比例, 采用排放因子法, 估算2013 ~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.

(3) 2016年建筑涂料使用排放VOCs共34.8万t, 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%, 防火与防腐涂料作为功能性涂料, 排放量分别为6.45万t与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与4.3万t, 分别占13.25%与12.36%.

(4) 2016年水性涂料使用量为488.94万吨, 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减少VOCs排放, 建筑涂料进一步水性化是降低VOCs排放的趋势.

(5) 建筑涂料使用VOCs排放量主要集中在山东、江苏、浙江、河南、四川、广东以及河北等省份, 主要原因是这些省份人口数量多, 住宅需求量大, 导致房屋竣工面积及建筑涂料使用量较大.山东省排放量最大, 约占9.36%, 江苏省次之, 占8.54%.