揮發(fā)性有機物(volatility organic compounds，VOCs)是環(huán)境中的一類典型污染物，對大氣的物理、化學性質以及人體健康都有十分重要的影響。近年來隨著我國經濟的迅速發(fā)展，由工業(yè)、居民生活排放的人為源VOCs總量正在逐年增加，導致光化學煙霧、城市灰霾等復合型大氣污染問題日益嚴重。有效控制VOCs排放已經成為現(xiàn)階段我國大氣環(huán)境治理領域中的熱點問題。泄漏檢測與修復(leak detection and repair，LDAR)是目前國際上通用的一種無組織VOCs控制技術，可廣泛應用于石化等行業(yè)中設備泄漏環(huán)節(jié)的VOCs減排。

美國和歐盟等發(fā)達國家早在20世紀80—90年代就開始通過實施LDAR控制VOCs排放，改善大氣環(huán)境質量，并且取得了十分顯著的成效。21世紀初以來，為有效控制我國工業(yè)源污染排放，LDAR技術被引進中國，并被越來越多的企業(yè)所重視和應用。本研究通過對國內外LDAR技術實施情況及相關標準、政策的調研分析，旨在總結我國LDAR的應用現(xiàn)狀、存在問題并提出相關改善建議.

LDAR技術簡介

1.1 LDAR的定義及實施目標

LDAR是一項對工業(yè)生產過程中的物料泄漏進行控制的系統(tǒng)工程，也是一項履行相關標準的重復性工作。該技術采用固定或移動檢測儀器，定量或定性檢測生產裝置中易產生VOCs泄漏的密封點，并修復超過一定濃度的泄漏點，從而控制物料泄漏損失，達到減少環(huán)境污染的目標。通常，被檢測的密封點包括泵、壓縮機、攪拌器、閥門、泄壓設備、取樣連接系統(tǒng)、開口閥或開口管線、法蘭、連接件等。就一家企業(yè)而言，雖然單個密封點的泄漏很微量，但整個生產線的所有密封點可以產生巨大的排放。據美國環(huán)保局估算，設備泄漏產生的VOCs排放量約占煉油廠原油加工量的0.01%。歐盟多家煉油廠采用紅外遙感技術測量的烴類排放均值約為原油加工量的0.12%，其中煉油裝置泄漏的VOCs排放占全廠VOCs無組織排放總量的20%～30%。

1.2 LDAR的實施程序

現(xiàn)行的LDAR工作模式由美國EPA建立，其標準方法稱為《揮發(fā)性有機化合物泄漏測定方法》。該方法不但規(guī)定了執(zhí)行LDAR操作需遵守的協(xié)議，同時還規(guī)定了用于VOCs泄漏檢測的設備和技術?？傮w上講，LDAR常見的檢測技術主要分為常規(guī)檢測和非常規(guī)檢測2大類。常規(guī)檢測是指采用火焰離子檢測器、紅外吸收檢測器、光離子檢測器等儀器直接檢測設備密封點的逸散濃度;非常規(guī)檢測是指采用光學檢測儀(紅外熱成像儀、傅里葉紅外成像光譜儀等)、超聲檢測儀等儀器對設備泄漏情況進行檢測或檢查，可作為常規(guī)檢測的輔助手段，發(fā)現(xiàn)疑似泄漏點后，應采用常規(guī)檢測方法定量確認。典型的LDAR實施程序可概括為5個基本步驟，依次分別為識別、定義、實施、修復以及報告。各個步驟的具體含義和內容如圖1所示。

從圖1的實施程序可知，修復是整個LDAR實施過程中真正實現(xiàn)VOCs減排的關鍵一環(huán)。目前國內外對于泄漏點常用的修復手段包括緊固螺栓、更換部件、加裝管帽、涂抹密封膠、制作夾具堵漏等方式。具體視泄漏程度、泄漏設備組件類型以及生產工況等因素而定。

1.3 LDAR的實施效益

根據美國EPA對實施LDAR的企業(yè)進行的評估，石油煉制企業(yè)實施LDAR后設備VOCs泄漏量可減少63%。丁德武等對國內石化企業(yè)煉油裝置LDAR實施效果的評估結果表明，LDAR的執(zhí)行可使該裝置的VOCs排放量削減約50%?？梢钥闯?，LDAR工作對于設備泄漏環(huán)節(jié)VOCs的減排具有非常明顯的效果。

同時，LDAR實施后帶來的社會效益還包括以下方面:

1)生產安全:通過LDAR的實施，可以提前發(fā)現(xiàn)生產現(xiàn)場的安全隱患，提高生產的安全性和可靠性。

2)環(huán)境保護:由于VOCs是臭氧(O3)和細顆粒物(PM2.5)污染的關鍵前體物，LDAR的實施可以有效減少企業(yè)的VOCs排放，從而改善當?shù)氐目諝赓|量。

3)職業(yè)健康:實施LDAR可以降低現(xiàn)場工作人員的污染暴露風險?；て髽I(yè)排放的VOCs中有一部分也是有毒空氣污染物(hazardous air pollutants，HAPs)，這些物質的排放量過高對裝置操作人員的健康產生危害。

4)資源節(jié)約:LDAR的實施可以有效減少企業(yè)物料損失。無組織排放的物質大部分均為可出售的物料，通過減少無組織散逸，可以提高產品收率，獲得更多生產效益。

5)經濟成本:一方面LDAR的實施可以提前發(fā)現(xiàn)設備泄漏，提早修復，降低維修成本;另一方面，通過VOCs的減排還可以減少企業(yè)的排污費。

6)企業(yè)形象:LDAR的實施可以降低企業(yè)可能面臨的因污染物超標排放而產生的合規(guī)性風險，提高企業(yè)的品牌價值。

國外LDAR應用進展

國外LDAR的實施起步較早，已經有30～40年的經驗積累。在長期的應用和發(fā)展過程中，國外的LDAR工作已經形成了較為完整的實施體系，并已進入法制化、標準化和專業(yè)化的軌道。

2.1 美國

20世紀80年代初起，美國聯(lián)邦法典對石化煉油行業(yè)的設備VOCs泄漏排放提出嚴格的作業(yè)要求，規(guī)定必須對石化企業(yè)實施LDAR作業(yè)。此后LDAR技術被美國許多州和地方政府所采納，將其作為空氣質量達標的主要措施之一;1990年，美國的《清潔空氣法》修正案正式將LDAR納入其中，作為最大可行控制技術，規(guī)定必須對石化和化工企業(yè)實施LDAR作業(yè)，以控制管線組件的無組織排放;1993年，美國EPA頒布《設備泄漏排放估算協(xié)議》，并于1995年對該協(xié)議進行修正，該協(xié)議給出了基于LDAR實測結果估算設備泄漏VOCs排放量的方法;為了提高LDAR工作效率，美國石油學會于1997年提出Smart-LDAR技術，并由美國EPA于2008年發(fā)布了紅外氣體相機開展Smart-LDAR的AWP(alter-native work practice)規(guī)范。相對于傳統(tǒng)的泄漏檢測方法，Smart-LDAR可以通過遠距離光學成像同時檢查多個泄漏組件，從而更快地找出泄漏組件并實施修復。EPA對該方法進行了實驗驗證，Smart-LDAR泄漏檢出限在0.1～100g·h-1范圍內，平均每分鐘約可完成35個設備密封的檢測，是傳統(tǒng)LDAR效率的4.3倍。

2.2 歐盟

歐盟于1999年起建議其成員國的煉油廠實施LDAR。歐盟對VOCs的排放控制主要采用指令的形式，其發(fā)布的綜合污染預防與控制(integrated pollution preventionand control，IPPC)指令將工業(yè)生產活動劃分為能源工業(yè)、金屬工業(yè)、無機材料工業(yè)、化學工業(yè)、廢物管理以及其他活動等6大類共33個行業(yè)進行管理;2010年歐盟將IPPC指令與現(xiàn)有的工業(yè)排放指令整合為2010/75/EU(the industrial emissions directive，IED)指令，并要求于2013年1月7日前逐步進入歐盟各國立法體系，于2014年1月7日起用IED指令代替IPPC指令和各工業(yè)指令。IED指令實質上是IPPC指令的延續(xù)和升級，仍然以IPCC為核心，但同時強化了BAT在環(huán)境管理和許可證管理中的作用和地位。IED指令指出，無組織逸散是VOCs控制的重點，在儲罐、設備、管線泄漏等無組織逸散VOCs的控制方法中，LDAR是最佳可行技術(best available technology，BAT)，與工藝排放的控制同等重要。對于LDAR工作的開展，規(guī)定常規(guī)儀器檢測(sniffing method)和光學儀器檢測(optical gas imaging methods)都是可選方法。目前比利時、荷蘭、瑞典等國家均出臺了LDAR實施的相關要求和規(guī)定。

2.3 加拿大

加拿大環(huán)境署制定的環(huán)境保護法案中明確提出了有害化工氣體泄漏的防治要求，要求建立并實施完善的泄漏檢測與修復技術。1993年10月，加拿大環(huán)境部長理事會(Canadian Council of Ministers of the Environment，CCME)發(fā)布的《設備泄漏無組織排放檢測與控制實施法規(guī)》中明確提出了對相關企業(yè)管道及設備實施LDAR的具體要求，規(guī)定了包括壓縮機、泄壓閥等在內的不同密封設備的檢測頻次以及修復時間、泄漏率等。同時，加拿大清潔空氣戰(zhàn)略聯(lián)盟(clean air strategic alliance，CASA)要求上游油氣行業(yè)于2005年12月31日前制定一套針對逸散性排放的最佳管理方法，相關部門頒布并實施LDAR許可證制度，并于2007年由CASA對上游石化行業(yè)進行復查考核。

從國外LDAR推廣實施的做法和經驗可以看出，LDAR確實是一項對VOCs無組織泄漏控制有效且通用的技術，也是一項系統(tǒng)工程，必須做好相應的配套和保障，包括:1)制定科學的法律法規(guī)，對LDAR的實施和操作提出強制性規(guī)定;2)建立VOCs逸散排放的評估標準和方法，實現(xiàn)LDAR減排效果的定量化評估;3)建立企業(yè)申報制度，要求企業(yè)定期向政府提供LDAR的執(zhí)行情況及排放報告;4)建立審查審計制度，對企業(yè)的LDAR項目進行定期或突擊審查。只有不斷總結經驗并將其固化在政策與標準中，才能使LDAR技術更加廣泛和專業(yè)地被應用，從而確保達到期望的VOCs控制效果。

我國LDAR政策法規(guī)及應用現(xiàn)狀

3.1 國內政策文件對LDAR的要求

我國對VOCs污染的控制起步相對較晚。2010年5月11日，國務院辦公廳轉發(fā)環(huán)境保護部《關于推進大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質量指導意見的通知》(國辦發(fā)[2010]33號)，首次從國家層面將VOCs列為與SO2、NOx和顆粒物同等重要的大氣污染物，成為我國VOCs污染防治的里程碑。此后，隨著我國大氣污染防治力度的不斷加大，各種圍繞VOCs污染控制的政策文件也紛紛出臺，其中明確提出需要實施LDAR工作的主要政策文件包括:

1)2012年10月，國家環(huán)保部、發(fā)改委和財政部聯(lián)合印發(fā)了《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》(環(huán)發(fā)[2012]130號)，要求石化企業(yè)應全面推行LDAR技術，加強石化生產、輸送和儲存過程揮發(fā)性有機物泄漏的監(jiān)測和監(jiān)管，對泄漏率超過標準的要進行設備改造。該規(guī)劃首次將推行LDAR技術寫入國家文件。

2)2013年5月，環(huán)保部下發(fā)《揮發(fā)性有機物(VOCs)污染防治技術政策》(公告2013年第31號)，其中規(guī)定:對泵、壓縮機、閥門、法蘭等易發(fā)生泄漏的設備與管線組件，制定LDAR計劃。

3)2013年9月，國務院印發(fā)《大氣污染防治行動計劃》(國發(fā)[2013]37號)，明確要求:推進揮發(fā)性有機物污染治理，在石化行業(yè)開展“泄漏檢測與修復”技術改造。

4)2014年12月，環(huán)保部發(fā)布《石化行業(yè)揮發(fā)性有機物綜合整治方案》(環(huán)發(fā)[2014]177號)，進一步明確到2015年底，石化行業(yè)全面開展“泄漏檢測與修復”工作，使VOCs無組織排放得到基本控制。

3.2 國內LDAR相關標準及規(guī)范

為了規(guī)范LDAR工作，保證實施效果，我國先后也出臺了眾多標準和規(guī)范，對LDAR的具體實施提出明確的技術要求。其中既包括國家和地方的標準和規(guī)范，也包括企業(yè)內部制定的LDAR技術規(guī)章。本文詳細梳理了我國國內迄今出臺的涉及LDAR的標準和規(guī)范，重點對比分析了不同的標準和規(guī)范對LDAR泄漏控制濃度以及檢測頻率要求的異同，具體結果見表1。表1中使用英文簡寫對其中的一些名稱進行了替代，同時，直接用表1中標準和規(guī)范的序號代替對應標準和規(guī)范的名稱。

注:a取第Ⅱ時段(自2017年1月1日起)的排放限值;b取2016年1月1日后執(zhí)行的排放限值;c取新建源(即自2014年8月起環(huán)境影響評價文件獲得批準的新建、改建、擴建項目中設立的設備)的排放限值;d取新建源(即自2014年8月1日起環(huán)境影響評價文件通過審批的新建、改建、擴建項目)的排放限值;1)本表未將個別標準和規(guī)范中規(guī)定的采用紅外成像技術進行快速檢測的頻次要求列入統(tǒng)計范圍;密封點類型簡寫對照:泵—P;壓縮機—Y;攪拌器—A;閥門—V;泄壓設備—R;采樣連接系統(tǒng)—S;開口管線—O;法蘭—F;連接件—C;難以檢測(不可達)設備—U;物料類型簡寫對照:氣體—G;輕質液—L;重質液—H;有機毒性物質—OH。

就泄漏控制濃度而言，不同標準和規(guī)范的規(guī)定有所不同。有的以泄漏組件中的流體介質類型為依據進行分類，給出不同分類的泄漏控制濃度值，比如(1)、(2)、(3)、(4);有的直接以泄漏組件類型為依據進行分類并給出泄漏控制濃度值，而不考慮流體介質類型，比如(5)、(6)、(7)、(8);有的不區(qū)分泄漏組件類型和流體介質類型，給出統(tǒng)一的泄漏控制濃度值，比如(9)、(10)、(11)、(12)。為了方便比較不同標準和規(guī)范中泄漏定義值的大小，本文將各標準和規(guī)范的泄漏定義值匯總為圖2。由圖2可以看出，國內目前的標準和規(guī)范對泄漏濃度值的定義總體上可以分為4類:

1)泄漏控制濃度高值(本研究指以氣體、輕質液為介質的組件或者動密封類組件的泄漏控制濃度值)為2000μmol·mol-1，泄漏控制濃度低值(本研究指以重質液為介質的組件或者靜密封類組件的泄漏控制濃度值)為500μmol·mol-1。采用該類定義值的標準和規(guī)范包括(1)、(2)、(3)、(4)、(6)、(8)。

2)泄漏控制濃度高值為1000μmol·mol-1，泄漏控制濃度低值為500μmol·mol-1。采用該類定義值的標準和規(guī)范包括(5)、(7)。

3)泄漏控制濃度統(tǒng)一為500μmol·mol-1。采用該類定義值的標準和規(guī)范包括(9)、(12)。

4)泄漏控制濃度統(tǒng)一為200μmol·mol-1。采用該類定義值的標準和規(guī)范包括(10)、(11)。

同時，圖2還將國內的泄漏控制濃度值和我國臺灣省以及美國的對應標準做了比較?？梢钥闯?，臺灣省各類組件不同介質的泄漏控制濃度值統(tǒng)一為1000μmol·mol-1(氣體釋壓裝置為100μmol·mol-1);而美國聯(lián)邦標準中的泄漏控制濃度高值為2000μmol·mol-1，低值為500μmol·mol-1，和目前我國的(1)、(2)、(3)、(4)、(6)、(8)文件中的泄漏控制濃度值相同?？傮w來看，我們目前的LDAR泄漏控制濃度值和美國相當，有的地方標準比美國還要嚴格許多。

就檢測頻率而言，不同標準和規(guī)范的規(guī)定亦不相同。但總體來看，主要是按每季度、每半年或每年的頻次對不同類型的密封點進行檢測。各標準和規(guī)范中最常見的檢測頻率要求是動密封點每季度檢測一次，靜密封點每半年檢測一次，具體的檢測頻次詳見表1。

3.3 LDAR在國內的應用

文章通過文獻調研的方式整理了國內部分已實施LDAR的企業(yè)案例，并將LDAR實施的基本情況匯總為表2?？梢钥闯觯壳皣鴥壬虾?、北京、天津、廣東、江蘇、浙江、江西等眾多省市的石化企業(yè)均已開展了LDAR工作。通過目前的統(tǒng)計數(shù)據來看，不同石化企業(yè)的泄漏率約在0.06%～7.25%之間，平均泄漏率為1.46%。由于不同地區(qū)的LDAR標準規(guī)范對泄漏值的定義不同，因此各企業(yè)之間泄漏率數(shù)據的可比性不強。

注:數(shù)據均來自于文獻及網絡資料。

“十三五”期間，隨著國家對VOCs污染控制力度的進一步加強，LDAR工作的開展必定會更加深入。我國LDAR技術的應用將會同西方發(fā)達國家一樣，呈現(xiàn)全面化、法制化、標準化和專業(yè)化的發(fā)展趨勢。同時，隨著網絡及信息技術的飛速發(fā)展，LDAR技術也會越來越智能化和簡便化。以LDAR工作中的建檔方式為例，目前國內已有企業(yè)在建檔過程中采用現(xiàn)場拍照的方式來替代傳統(tǒng)的管道儀表流程圖(piping and instrumentation diagram，PID)標注方式。由于照片建檔只反映生產現(xiàn)場組件的實際位置，不會外泄工藝流程設計，這樣就解決了PID建檔的保密性差的問題。同時由于照片記錄的識別性強，更有利于現(xiàn)場操作人員迅速找到被檢測點的位置，提高LDAR工作的效率。

問題與建議

西方發(fā)達國家已經把LDAR作為一項強制性措施在石化等重點行業(yè)推廣執(zhí)行，我國石化行業(yè)的生產能力位居世界前列，但在設備泄漏等無組織排放的控制和管理方面跟發(fā)達國家還存在較大差距。盡管我國近期也已經從國家層面將LDAR作為工業(yè)源VOCs減排的一個重要手段，并先后出臺了多個標準和規(guī)范對LDAR的實施進行指導和約束，然而在具體應用過程中，還存在諸多現(xiàn)實問題和困難亟待解決和改善，其中最為普遍的問題之一就是LDAR執(zhí)行過程的合規(guī)性問題。很多企業(yè)在實施LDAR的過程中并沒有嚴格按照標準和規(guī)范規(guī)定的操作方法和檢測頻率執(zhí)行，致使測得的數(shù)據可信度不夠;此外由于LDAR在我國才開始推廣，LDAR執(zhí)行情況的審核制度還沒有建立，對于有些企業(yè)流于形式的LDAR實施現(xiàn)狀，目前也很難得到解決。因此，建議今后可從以下幾個方面開展進一步的研究和探索。

1)持續(xù)完善相關標準規(guī)范配套。在已出臺的LDAR標準規(guī)范的基礎上，持續(xù)開展LDAR檢測方法、操作程序、數(shù)據管理、質控質保等方面的法規(guī)和制度配套研究，促進我國LDAR工作向規(guī)范化和標準化方向發(fā)展，不斷提高我國LDAR工作的技術水平和實施效果。

2)建立并規(guī)范第三方參與機制。除石化行業(yè)外，需要實施LDAR的行業(yè)還包括有機化學原料制造、化學藥品原藥制造、合成材料、初級形態(tài)的塑料及合成樹脂制造、合成橡膠制造、合成纖維單(聚合)體的制造等眾多類別，這些企業(yè)的規(guī)模大小不一，管理水平參差不齊，如果均由企業(yè)自己組織實施LDAR，無論從技術上還是管理上，都很難有保障。因此，借鑒美國和歐洲的經驗，逐步建立完善LDAR第三方參與機制，并對第三方的參與資質、操作方法進行規(guī)范和考核，比如要求第三方在不同行業(yè)實施LDAR時要對儀器響應與污染物的對應關系進行有效性判斷等，這些都將有利于我國LDAR工作的規(guī)范化發(fā)展。

3)實施檢測結果的信息化管理。由于LDAR項目的數(shù)據量一般較大，常規(guī)的手動記賬式操作顯然不能滿足日益嚴格的精細化管理需求。美國從2004年起就對LDAR檢測記錄和數(shù)據實行信息化采集和管理，這樣一方面可以減少數(shù)據錄入的勞動力成本，另一方面可顯著提高數(shù)據的精確度和可靠性，同時還可以由數(shù)據庫管理軟件直接計算VOCs泄漏量。因此，我國也應該盡早著手相關信息化平臺的開發(fā)和建設工作，推出適合我國企業(yè)應用的LDAR管理軟件。

4)建立LDAR審查審計制度。LDAR執(zhí)行過程的規(guī)范化是LDAR項目能否有效實現(xiàn)減排的關鍵。我國應參照美國等國家的實踐經驗，逐步探索建立LDAR項目審查審計制度，對LDAR項目中VOCs管線的識別、掛牌記錄、泄漏檢測報告、維修報告、各類程序文件、儀器校準記錄、人員現(xiàn)場操作等內容進行定期或突擊審查，監(jiān)督并保障LDAR項目的實施質量，跟蹤評估LDAR項目的實施效果。

[來源：環(huán)境工程學報] LDAR應用現(xiàn)狀發(fā)展趨勢