《制药工业大气污染物排放标准》(GB 37823—2019)解读

都基峻，羌宁，曾萍，龙红艳，王金萃

(1. 中国环境科学研究院，北京 100012； 2. 同济大学，上海 200092； 3. 东北制药集团股份有限公司，辽宁 沈阳 110026)

自2013年开始实施《大气污染防治行动计划》以来，全国主要城市的可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)等传统大气污染物年均值明显下降，但臭氧(O3)污染问题却持续加重，2015—2018年我国338个城市的O3年均值从134 μg/m3升高到151 μg/m3，达标城市数量由284个减少至221个。相关研究结果表明，挥发性有机物(VOCs)排放未得到有效控制是O3污染持续加重的关键因素[1]，因此控制VOCs排放已经成为当前改善空气质量的重点之一。

制药工业是我国VOCs排放的重点管控行业之一。尽管我国已成为全球最大的化学原料药生产国，但长期以来制药工业仍在执行20多年前制定的《大气污染物综合排放标准》(GB 16297—1996)，缺乏符合环保新形势要求的行业大气污染物排放标准，因此在目前大气污染问题十分突出的现实情况下，亟需制定专门的行业排放标准，严格规范排放管理，削减VOCs等PM2.5和O3前体物的排放量。

2019年5月生态环境部与国家市场监督管理总局联合发布了《制药工业大气污染物排放标准》(GB 37823—2019)等3项标准[2-4]。以上标准的出台符合《中华人民共和国大气污染防治法》的精神，也符合《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》和《打赢蓝天保卫战三年行动计划》等相关政策要求，标准的制定对完善污染物排放标准体系、补齐VOCs污染防治短板、打赢蓝天保卫战具有重要的支撑作用。

1 行业概况与VOCs排放现状

1.1 行业概况

我国制药工业经过60多年的发展，已基本形成较为完善的制药工业体系，成为国民经济的重要组成部分。进入21世纪以来，制药工业一直保持较高增长速度，行业规模不断扩大，技术水平逐步提高，2007—2017年我国制药工业总产值及增长率见图1[5]。

图1 2007—2017年我国制药工业总产值及增长率

1.1.1 行业规模

近年来我国化学原料药产量已居世界首位，产品种类日益丰富，目前我国有能力生产约1 700多种化学原料药、4 000种化学制剂、9 000余种中成药[6]。据统计，2017年我国医药制造行业规模以上企业数量达到8 000家，医药工业总产值达3.7万亿元[5]，其中，化学药品原药制造和化学药品制剂2个子领域的产值占行业总产值的60%以上，是我国医药工业最主要的组成部分。

尽管目前我国原料药品种多达千种，但大多数品种产量很小，年产量超过5 000 t的品种不足30种[6]，因此在标准制定过程中需要重点关注以上大品种原料药的污染控制问题。

1.1.2 生产工艺分类

制药生产工艺可分为发酵类、化学合成类、提取类、生物工程类、中药类和制剂类。

(1) 发酵类。发酵类制药指利用微生物发酵产生抗生素、维生素或其他的活性成分的生产过程，发酵后通常还需要经过分离、纯化、精制、干燥等工序生产出药物。发酵类药品主要包括：抗生素、维生素和氨基酸等品种。我国抗生素类药物品种齐全，主要优势品种有青霉素、头孢菌素、链霉素、四环素、土霉素等产品。我国还是世界上最大的维生素类产品的生产国与出口国，维生素C、维生素B2等产品的生产技术及市场占有率均处于世界领先水平。

(2) 化学合成类。化学合成类制药指通过一系列化学反应生产药物活性成分的过程，通常也要涉及分离、纯化、精制、干燥等工序。其主要品种有合成抗菌药(如喹诺酮类、磺胺类等)、麻醉药、镇静催眠药(如巴比妥类、苯并氮杂卓类、氨基甲酸酯类等)、抗癫痫药等16个种类近千个品种。

(3) 提取类。提取类制药指运用物理、化学以及生物化学的方法，将生物体中天然存在的起重要生理作用的各种基本物质(如氨基酸、多肽及蛋白质、酶、核酸、糖、脂等)，经过提取、分离、纯化等手段制造药物的过程。我国天然药物资源丰富，从天然产物中寻找创新药物，适合现阶段国情。我国植物提取物产业已形成一定的规模。

(4) 生物工程类。生物工程类制药指利用生物或生物组织等，采用现代生物技术方法(主要是基因工程技术等)生产多肽和蛋白质类药物、疫苗等药品的过程，包括基因工程药物、基因工程疫苗、克隆工程制备药物等。我国生物制药产业主要以基因工程药物为主，近年来增长速度很快，但仍存在产业规模小，区域发展不平衡等问题，与发达国家相比还有较大的差距。

(5) 中药类。中药类制药指以药用植物和药用动物为主要原料，根据国家药典生产中药饮片和中成药各种剂型产品的生产过程。中药是具有我国传统特色的制药产业，目前我国的中药已逐步走上科学化、规范化的道路，能生产包括滴丸、气雾剂、注射剂在内的现代中药剂型40多种。在中药材、中药饮片和中成药3大支柱产业中，中成药的发展势头比较好，成为我国国民经济中优势明显、发展迅速、市场前景广阔的朝阳产业。

(6) 制剂类。制剂类制药是指用药物活性成分和辅料通过混合、加工和配制，形成各种剂型药物的生产过程。制剂药物按剂型可分为固体制剂类、注射剂类和其他制剂类。2017年我国制剂企业有1 122家，其数量占制药工业企业总数比例不足13%，但是其主营业务收入、利润总额均占制药工业的23%以上[6]，是制药工业中集中度最高的子行业，但与国外相比，我国制剂品种仍偏少，附加值偏低。

1.2 行业VOCs排放特征

1.2.1 工艺流程与排污环节

不同药品的生产工艺各不相同，但大都具有生产流程长、污染排放节点多、污染物成分复杂等特点，以下仅以典型发酵制药生产工艺来说明，其生产流程及产污节点见图2。

图2 发酵类制药工艺流程及产污节点

发酵类药物的生产过程一般包括：菌种筛选、种子培养、微生物发酵、发酵液预处理和固液分离、提炼纯化、精制、干燥、包装等工序。发酵产物提取分为从滤液中提取和菌体中提取2种不同工艺过程，提取的方法主要有溶剂萃取法、直接沉淀法和离子交换吸附法，最常用的是溶剂萃取法。

发酵类药物生产过程产生的废气主要包括发酵尾气、含溶剂废气、含尘废气、酸碱废气及废水处理装置产生的恶臭气体等。发酵尾气(包括发酵罐消毒灭菌排气)的主要成分是未被利用的空气，其中还含有发酵微生物产生的各种代谢产物(包括有机酸、氨以及中间产物等)。分离、提取、精制等工序产生的有机溶剂废气(如甲苯、乙醇、丙酮、丁醇等)，通常是生产过程中最主要的VOCs排放来源。

1.2.2 VOCs排放特点

(1)污染物种类繁多。由于药品品种众多，不同药品所用的原辅料和溶剂各不相同，甚至同一药品的不同合成路线所用的原料和溶剂也不一样，因此制药工业涉及的大气污染物种类非常多，常见大气污染物见表1。

表1 制药工业常见大气污染物

(2) 污染物排放不连续、不稳定。绝大部分制药生产工艺都采用间歇生产方式，进出料、开停工、检维修、清洗和消毒等操作频繁，造成大部分制药工艺废气的排放都是不稳定、不连续的，即使相对稳定的发酵尾气(不考虑消毒操作期间)，在发酵的不同阶段排放强度也不一样。因此这对于制药工业大气污染控制和排放标准限值设置也提出了较高的要求。

(3) 恶臭污染问题突出。有关制药企业的大气污染投诉主要涉及恶臭污染问题。早在2009年，多位国家政协委员就某制药企业的恶臭气体联名提案，反映其恶臭超标问题。2013年原环境保护部组织对13个省的医药制造企业进行污染排查整治，共发现18家企业存在违法排放等问题，其中涉及一批制药行业内的知名企业。可见，制药企业的恶臭污染问题，是目前公众最为关心的环境污染问题之一，也是行业亟待解决的难题之一。

2 标准的主要内容和特点

2.1 分类分区管控

2.1.1 分类管控

为了全面管控制药工业的大气污染物排放，标准的适用范围不仅覆盖了制药工业的全部子行业，即化学药品原料药制造(包括发酵类、化学合成类、半合成类和提取类等)、化学药品制剂制造、中药制造、兽用药品制造、生物药品制造，以及卫生材料及医药用品制造、药用辅料及包装材料制造工业，同时标准也把与制药生产工艺相似且密切相关的医药中间体企业以及药物研发机构纳入了管控范围，全面覆盖了制药生产的全流程。

但以上不同子行业的大气污染排放情况不同，通常化学原料药和医药中间体生产的大气污染较重，而制剂和中药生产工艺中排放的污染物种类较少，排放量也较低。为了集中精力管控重点子行业，标准对化学药品原料药制造、兽用药品制造、生物药品制品制造、药物中间体生产和药物研发机构等大气污染物产生较多的子行业进行重点控制。而对于化学药品制剂制造、中药饮片加工、中成药生产、卫生材料及医药用品制造、药用辅料及包装材料制造等子行业，标准简化了控制指标。

此外，对于污水处理站废气等以恶臭为主要特征的废气，增加了硫化氢和氨等主要恶臭特征污染物控制指标，配合恶臭污染物排放标准共同控制恶臭污染物排放。

2.1.2 分区管控

考虑到全国各地的O3和PM2.5的污染形势不尽相同，各地对于VOCs的污染控制要求也应有所不同。为此，标准在控制区域中分为一般地区和重点地区，并提出重点地区应执行特别排放限值和特别控制要求，即提出更高的污染控制要求。执行特别排放限值和特别控制要求的地域和时间，由国务院生态环境主管部门或省级人民政府规定。

根据《关于执行大气污染物特别排放限值的公告》(环境保护部公告 2013年 第14号)和《关于京津冀大气污染传输通道城市执行大气污染物特别排放限值的公告》(环境保护部公告 2018年 第9号)的要求，目前在京津冀、长三角、珠三角等“三区十群”19个省(区、市)47个地级及以上城市，以及京津冀大气污染传输通道城市(“2+26”城市)，应执行特别排放限值和特别控制要求。

2.2 依据环境影响优化控制指标

制药行业排放的大气污染物种类众多，行业常用VOCs类有机溶剂有数10种，并且还涉及氯化氢、氨、氰化物等有毒有害的无机污染物。为了尽可能全面管控制药行业大气污染物排放的主要影响，又尽量简化污染物项目指标，用少量指标控制行业排放的主要问题，标准采用“综合项目+特征污染物”指标设置方式，综合考虑物质毒性、光化学活性和恶臭等多种影响因素，分别选择最具有代表性的污染物进行控制。其中，综合项目包括颗粒物、非甲烷总烃(NMHC)和总挥发性有机物(TVOC)，主要控制药尘和VOCs类物质的总排放；特征污染物指标主要为有毒有害类物质(光气、氰化氢、苯、甲醛、氯气、氯化氢)，强光化学反应性物质(苯系物、甲醛)，恶臭物质(硫化氢、氨)。

需要说明，虽然控制指标中看似缺少制药行业普遍使用的乙醇、丙酮、丁醇、甲苯、二氯甲烷、二甲基甲酰胺(DMF)等有机溶剂，但这些物质大部分都通过控制NMHC来得到控制，少数如二氯甲烷等在NMHC测试中响应较低的物质，还可以通过控制TVOC来得到控制。因此，对于数量众多的毒性和光化学活性并不突出的有机溶剂类VOCs，标准并没有单独为其设置控制指标，而采用VOCs综合指标来进行控制。这种指标设置方式不仅可以减少控制指标的数量，减轻监测压力，同时也能更好地应对行业有机溶剂品种的更新替代，避免因行业溶剂替代而造成控制指标失效，以及采用新溶剂后出现的管理盲区。

2.3 采取VOCs双指标并行的控制方式

在VOCs物质的综合控制指标方面，NMHC和TVOC各有优势，也都存在不足，经过反复比较，标准兼顾我国现有监测能力与发展趋势，明确了在表征VOCs总体排放情况时，同时采用NMHC和TVOC双指标进行控制。

标准明确了NMHC的定义和测量方法，即“采用规定的监测方法，氢火焰离子化检测器有响应的除甲烷外的气态有机化合物的总和，以碳的质量浓度计”。此处规定的NMHC是采用《HJ 38—2017》[7]规定的火焰离子化检测器(FID)检测方法的结果，其他分析方法(如光离子化检测器PID)检测的结果不具有法律效力。

标准明确了TVOC的定义和测量方法，“采用规定的监测方法，对废气中的单项VOCs物质进行测量，加和得到VOCs物质的总量，以单项VOCs物质的质量浓度之和计。实际工作中，应按预期分析结果，对占总量90%以上的单项VOCs物质进行测量，加和得出”，这里的TVOC的分析方法与美国method 18方法基本一致，只是物种所占比例不同。该方法尚未有国家标准分析方法，因此暂时不执行。但该分析方法需要结合行业排放污染物项目尽快制定，以便于VOCs更为精准的管控。

采用NMHC和TVOC并行的双指标设置方式，是因为NMHC方法相对成熟、便捷迅速、费用低，更适于污染相对较轻，面广量大的污染源监控，而TVOC更准确科学，但监测费用也更高，适于对污染源进行重点监控，而且其污染物适用范围比NMHC更广，适宜作为制药工业污染物种类繁多、成分复杂的VOCs污染源监控指标。

鉴于现阶段TVOC指标的国家标准分析测试方法尚在制定中，该指标待国标方法发布后实施，现阶段主要采用NMHC来控制VOCs的总排放。

2.4 采取排放浓度和处理效率“双控”的管控方式

对于各项控制指标，标准沿用我国通用的排放浓度限值的控制方式，这种方式最为成熟，也简便易行。但这种方式在削减污染物总量和应对故意稀释排放方面存在一定缺陷。为此，标准参考英国、荷兰等国控制经验，根据“抓大放小”的控制原则，依据废气净化前的NMHC初始排放速率，规定了最低处理效率的要求：“当车间或生产设施排气筒中NMHC初始排放速率≥3 kg/h时，应配置VOCs处理设施，处理效率不应<80%。对于重点地区，当车间或生产设施排气筒中NMHC初始排放速率≥2 kg/h时，应配置VOCs处理设施，处理效率不应<80%”。

这种基于排放规模设定的最低去除效率，既体现了总量控制的理念，又体现了“抓大放小”的思路。需要说明的是，是否必须安装治理设施还需要考虑与《中华人民共和国大气污染防治法》(2018年修订)或者地方大气污染防治条例相关要求的符合性。

2.5 兼顾地方标准限值，避免重复改造

近年来，为了控制制药行业的VOCs等大气污染物的排放，不少省市相继出台了制药行业的地方排放标准，明确了地方的VOCs控制要求。由于这些标准出台时间均早于国家标准，在控制思路、指标设置等方面难免与国家标准存在出入。但为了避免制药企业因标准要求提高而不得不频繁升级改造污染处理设施的情况，在标准限值的设置中，既考虑了目前企业的普遍排放情况，也兼顾了近3年出台的地方标准，总体上按照国家标准不严于地方标准的原则设置污染物浓度排放限值，见表2。

表2 国内外制药行业VOCs排放指标对比①

续表

①*为特殊排放限值。

2.6 全面加强无组织排放控制要求

无组织排放控制是VOCs排放控制的难点之一，按照《大气污染防治法》的要求，标准细化了“第四十五条 产生含挥发性有机物废气的生产和服务活动，应当在密闭空间或者设备中进行，并按照规定安装、使用污染防治设施；无法密闭的，应当采取措施减少废气排放”的具体规定。

根据现行国家污染物排放标准体系，制药企业的无组织废气排放由《GB 37823—2019》[3]和《GB 37822—2019》[2]来共同管控，其中对于制药工业的VOCs液体储罐、废水液面和工艺过程的无组织排放执行《GB 37823—2019》，其余无组织控制执行《GB 37822—2019》，具体见表3。

表3 制药无组织排放全过程控制措施执行的标准

2.6.1 储罐无组织排放控制要求

制药企业的VOCs储罐容积通常较小，除了大型化学原料药企业外，大部分储罐容积<100 m3，通常都不超过50 m3，很多都<30 m3，如果按通常储罐无组织控制要求，大部分制药行业的储罐都属于不需要进行控制的小储罐，但考虑到制药行业用到的溶剂种类多样，有些溶剂具有一定的毒性，应从严要求。标准对挥发性有机液体储罐无组织控制要求如下：

(1) 一般地区控制要求：储存真实蒸气压≥76.6 kPa的挥发性有机液体储罐，应采用低压罐、压力罐或其他等效措施。排放的废气应收集处理并满足标准中表1、表3的规定，或者处理效率≥80%。储存真实蒸气压≥10.3 kPa但<76.6 kPa，且储罐容积≥30 m3的挥发性有机液体储罐，应符合下列规定之一：① 采用浮顶罐。对于内浮顶罐，浮顶与罐壁之间应采用浸液式密封、机械式鞋形密封等高效密封方式；对于外浮顶罐，浮顶与罐壁之间应采用双重密封，且一次密封应采用浸液式密封、机械式鞋形密封等高效密封方式。② 采用固定顶罐，排放的废气应收集处理并满足标准中表1、表3的规定，或者处理效率≥80%。③ 采用气相平衡系统。④ 采用其他等效措施。

(2) 重点地区控制要求：储存真实蒸气压≥76.6 kPa且储罐容积≥75 m3的挥发性有机液体储罐，应采用低压罐、压力罐或其他等效措施。排放的废气应收集处理并满足表2、表3的规定，或者处理效率≥90%。储存真实蒸气压≥10.3 kPa但<76.6 kPa，且储罐容积≥20 m3的挥发性有机液体储罐，以及储存真实蒸气压≥0.7 kPa但<10.3 kPa，且储罐容积≥30 m3的挥发性有机液体储罐，应符合下列规定之一：① 采用浮顶罐。对于内浮顶罐，浮顶与罐壁之间应采用浸液式密封、机械式鞋形密封等高效密封方式；对于外浮顶罐，浮顶与罐壁之间应采用双重密封，且一次密封采用浸液式密封、机械式鞋形密封等高效密封方式。② 采用固定顶罐，排放的废气应收集处理并满足标准中表2、表3的规定，或者处理效率≥90%。③ 采用气相平衡系统。④ 采用其他等效措施。

2.6.2 废水液面无组织排放控制要求

(1) 一般地区控制要求：在制药工业的子行业中，化学药品原料药制造、兽用药品原料药制造和医药中间体生产排放的废水有可能含VOCs污染物，同时也可能产生较多的恶臭污染物排放[9]，因此标准将以上3个子行业的废水全部要求采用密闭输送方式，将废水集输系统的接入口和排出口应采取与环境空气隔离的措施。同时废水储存、处理设施在曝气池及其之前应加盖密闭，或采取其他等效措施。对于以上3个子行业之外的制药工业企业，废水集输系统应符合《GB 37822—2019》规定。

(2) 重点地区控制要求：除了化学药品原料药制造、兽用药品原料药制造和医药中间体生产3个子行业外，还要求生物药品制品制造和药物研发机构的废水全部要求采用密闭输送方式，将废水集输系统的接入口和排出口应采取与环境空气隔离的措施。同时废水储存、处理设施在曝气池及其之前应加盖密闭，或采取其他等效措施。对于以上5个子行业之外的制药工业企业，废水集输系统应符合《GB 37822—2019》规定。

2.6.3 工艺过程无组织排放控制要求

(1) 一般地区控制要求：制药工业VOCs的无组织排放在整个生产流程中都有可能产生，需要进行全过程控制，特别是在VOCs物料的投加和卸放、合成反应、萃取/提取、蒸馏/精馏、结晶、离心、过滤、干燥，以及配料、混合、搅拌、包装等过程需要重点控制，过程应优先采用密闭设备，其次采用密闭空间操作，再次采用局部气体收集。真空环境下会增大VOCs物质的挥发量，为此对真空泵需要严格控制，控制措施应优先采用干式密闭真空泵，其次为湿式真空泵，但应密闭循环水槽，真空排气、循环槽(罐)排气应排至VOCs废气收集处理系统。制药工业绝大部分都是间歇式生产的，开停工、检维修、清洗和消毒频繁，这些过程的VOCs排放量也比较大，因此应对这些过程严格控制。VOCs物料应在退料阶段将残存物料退净，并用密闭容器盛装，退料过程废气应排至VOCs废气收集处理系统；清洗、消毒及吹扫过程排气应排至VOCs废气收集处理系统。

(2) 重点地区控制要求：需要在一般地区的基础上，再进一步加强VOCs无组织排放控制措施。考虑到液体的密闭投加技术已经比较成熟了，因此对于重点地区的制药生产工艺可以要求采用管道或桶泵等密闭投加方式，并对投加过程所置换的废气应排至VOCs废气收集处理系统或气相平衡系统。离心、过滤和干燥设备的密闭技术也相对成熟，因此对于重点地区的制药生产工艺也可以要求采用密闭式离心机、密闭过滤机、密闭干燥设备，设备排气孔排放的废气排至VOCs废气收集处理系统。对于确因工艺限制，设备难以密闭的情况，则要求以上过程在密闭空间内操作，密闭空间废气排至VOCs废气收集处理系统。对于药物研发机构的实验室，由于所用的溶剂种类多，用量也不小，因此也需要严格控制。

2.7 试行厂内无组织排放定量考核要求

为了考核以上VOCs无组织控制措施的实际控制效果，参考上海涂料油墨行业地方排放标准的控制经验，本标准首次在制药工业推荐实施厂内无组织浓度监控要求，即在靠近厂房或露天生产设施的位置监控NMHC浓度，并设置达标限值，以此来进一步考核无组织措施是否实施到位。

标准要求厂内无组织监控点应设置“在厂房门窗或通风口、其他开口(孔)等排放口外1 m，距离地面1.5 m以上位置处”，考虑到环境监察执法和日常监督监测的不同需求，无组织监控点的NMHC浓度限值分为两类：一类是1 h平均质量浓度，对于一般地区为10 mg/m3，重点地区为6 mg/m3；另一类是一次质量浓度，对于一般地区为30 mg/m3，重点地区为20 mg/m3。其中一次浓度限值的设置，对于提高环境监察执法的效率具有重要意义，同时也对环境监测仪器及其配套标准提出了新的要求。

考虑到全国各地的实际情况，VOCs控制要求和力度不尽相同，厂内无组织排放限值列入标准附录C，由地方生态环境主管部门选择是否实施，以及具体实施方式，在国家标准中不做统一规定。

3 标准对环境监测的推动和挑战

标准涉及一些重要分析方法及其变化，为标准的实施提供了支撑。如《HJ 38—2017》对NMHC检测方法进行了改进；《HJ 1012—2018》[10]规定了适用于环境和废气的总烃、甲烷和NMHC便携式监测仪技术要求及检测方法，固定污染源废气NMHC连续监测系统技术要求及检测方法。这些方法的颁发实施为在线监测提供了技术规范。

制药行业排放的VOCs种类繁多、成分复杂[11]，对于环境监测技术提出了挑战，也提供了发展机遇。一是制定苯系物分析方法标准，将苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、苯乙烯、乙苯纳入到综合表征控制指标，但由《HJ 583—2010》[12]《HJ 584—2010》[13]《HJ 734—2014》多种方法联合支撑，而三甲苯的测量还暂时缺失，需要对分析方法进行适用性验证。二是研究并制定TVOC分析方法标准，标准固定了TVOC指标的排放限值，但缺乏分析方法，导致对很多特征污染物尚无法监控，因此必须加快制定TVOC的分析方法。三是制定便携式仪器的检测技术规范，用于厂区一次值和小时值的监测。四是针对无组织排放的一些监控技术规范需要加强，比如吸风罩使用部分的风速要求(0.3 m/s)等相关的检测技术。

4 结语

(1) 《GB 37823—2019》标准的颁布体现了全过程控制的理念，明确了VOCs定义和表征方法，强化了无组织排放控制的要求，提出了浓度控制与最低去除效率协同总量控制方法，规定了超标和违法行为的判定方法，对于持续推动制药工业VOCs减排具有重要意义。

(2) 标准对环境监测和检测技术发展提出了挑战，需要尽快研究制定TVOC、苯系物等控制指标的分析方法标准，并研究出台过程控制中的相关检测技术规范，如无组织排放判定中的风速检测位置与方法等。