揮發(fā)性有機(jī)物的危害以及控制措施

楊雁南（資陽(yáng)市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 四川 資陽(yáng) 641300）

揮發(fā)性有機(jī)物的危害以及控制措施

楊雁南（資陽(yáng)市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 四川 資陽(yáng) 641300）

介紹了揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）的來(lái)源、危害以及我國(guó)為控制揮發(fā)性有機(jī)物先后出臺(tái)的一系列舉措。簡(jiǎn)述了包括吸收、吸附、冷凝、膜分離等回收技術(shù)和燃燒、低溫等離子體、光催化降解、生物法等消除技術(shù)。

揮發(fā)性有機(jī)物；危害；污染；控制技術(shù)

1 揮發(fā)性有機(jī)物的危害

近幾年，我國(guó)大氣污染的形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的排放嚴(yán)重影響了環(huán)境空氣質(zhì)量。VOCs通常是指在常壓下沸點(diǎn)低于260℃或室溫時(shí)飽和蒸氣壓大于71Pa的有機(jī)物。VOCs具有光化學(xué)活性，與NOx共同作用造成近地層臭氧污染，導(dǎo)致大氣氧化性增強(qiáng)，同時(shí)也是產(chǎn)生二次細(xì)顆粒物（PM2.5）的重要前體物?！稉]發(fā)性有機(jī)物無(wú)組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》提及揮發(fā)性有機(jī)物的大氣污染分為臭氧污染、細(xì)顆粒物（PM2.5）污染，有害空氣污染物（Hazardous Air Pollutants，HAPs）污染和臭味污染。

1.1 臭氧污染

大部分的VOCs具有高度的光化學(xué)反應(yīng)性，在紫外線照射下，這些VOCs與大氣中的NOX反應(yīng)，形成高濃度臭氧及其它過氧化物如過氧酰基硝酸酯，產(chǎn)生二次污染。臭氧濃度過高會(huì)刺激和破壞深呼吸道粘膜和組織；會(huì)使人神經(jīng)中毒出現(xiàn)記憶力衰退、視力下降和頭暈頭痛等癥狀；會(huì)破壞人體免疫功能；會(huì)破壞人體皮膚。土壤中的臭氧若濃度過高，其腐蝕性可以對(duì)農(nóng)作物造成損壞，影響農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)及產(chǎn)量。

1.2 細(xì)顆粒物污染

VOCs對(duì)二次有機(jī)氣溶膠的形成起到重要作用。二次有機(jī)氣溶膠的形成是指氣體中的有機(jī)氣體氧化形成的低揮發(fā)性產(chǎn)物在粒子表面的濃縮、吸附。這樣形成的二次氣溶膠大多數(shù)在細(xì)顆粒范圍（＜PM2.5），不易沉降，能較長(zhǎng)時(shí)間滯留于空中，對(duì)光線的散射力較強(qiáng)，從而顯著降低大氣能見度，形成灰霾天氣。

1.3 有害空氣污染物（Hazardous Air Pollutants，HAPs）

有害空氣污染物一般是指人類生產(chǎn)和生活活動(dòng)中產(chǎn)生的，以氣態(tài)或氣溶膠形式存在的，對(duì)人群健康和生態(tài)環(huán)境有嚴(yán)重危害的化學(xué)性污染物質(zhì)?！秶?guó)家環(huán)境保護(hù)“十三五”環(huán)境與健康工作規(guī)劃》明確提出，“十三五”期間，將公布有毒有害大氣污染物名錄。1990年美國(guó)《清潔空氣法（Clean Air Act）》公告的189種有害空氣污染物中，VOCs占70%以上。我國(guó)《工業(yè)場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》（GBZ2－2002）所列的有害物，絕大多數(shù)也是VOCs。VOCs最主要的健康影響，在于長(zhǎng)時(shí)間低濃度暴露下將使人體致癌幾率增加。

1.4 臭味污染

臭味是人體受物質(zhì)刺激感受的嗅覺反應(yīng)，當(dāng)人對(duì)某種氣味感到厭惡，即構(gòu)成臭味污染。臭味物質(zhì)均具備下列幾個(gè)共同特性：揮發(fā)性高；含還原態(tài)氮或硫；含碳數(shù)較低的不飽和碳?xì)浠衔锘颦h(huán)狀化合物結(jié)構(gòu)等。臭味的危害主要體現(xiàn)在五個(gè)方面：危害呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)。

2 VOCs的來(lái)源

（1）VOCs的生產(chǎn)：石油煉制、石油化工、煤化工、基礎(chǔ)化學(xué)原料制造等行業(yè)。

（2）儲(chǔ)運(yùn)和運(yùn)輸：涉及VOCs倉(cāng)儲(chǔ)和物流行業(yè)。

（3）以VOCs為原料的工藝過程：涂料、油墨、合成材料、膠黏劑等商品的生產(chǎn)行業(yè)。

（4）含VOCs產(chǎn)品的使用和排放：紡織印染、合成革制造、制鞋、塑料制品、制造印刷、家具制造、建筑裝飾裝修等行業(yè)。

3 國(guó)家舉措

為改善區(qū)域環(huán)境質(zhì)量，控制VOCs，我國(guó)先后出臺(tái)了一系列舉措。

2010年5月，國(guó)務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)境保護(hù)部等部門《關(guān)于推進(jìn)大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量指導(dǎo)意見的通知》?！锻ㄖ分赋鰮]發(fā)性有機(jī)染物是大氣污染聯(lián)防聯(lián)控的重點(diǎn)污染物之一，應(yīng)開展揮發(fā)性有機(jī)物污染防治。

2012年9月，國(guó)務(wù)院批復(fù)了《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》?！兑?guī)劃》明確要求開展揮發(fā)性有機(jī)物摸底調(diào)查，完善重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放控制要求和政策體系，控制石化、有機(jī)化工、表面涂裝等行業(yè)或工藝的揮發(fā)性有機(jī)物排放。特別重要的是，《規(guī)劃》對(duì)儲(chǔ)罐、設(shè)備與管線組件泄漏、廢水揮發(fā)等VOCs無(wú)組織排放控制有非常具體的規(guī)定。

2013年《國(guó)家大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（“氣十條”）要求：在石化、有機(jī)化工、表面涂裝、包裝印刷等行業(yè)實(shí)施揮發(fā)性有機(jī)物綜合整治。

2015年新修訂《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》第二條：“對(duì)顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物、氨等大氣污染物和溫室氣體實(shí)施協(xié)同控制”。

2015年6月18日，財(cái)政部、國(guó)家發(fā)改委、環(huán)境保護(hù)部聯(lián)合印發(fā)了《揮發(fā)性有機(jī)物排污收費(fèi)試點(diǎn)辦法》，試點(diǎn)行業(yè)包括石油化工行業(yè)和包裝印刷行業(yè)。據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年石油煉制，建筑裝飾、機(jī)械設(shè)備制造與印刷這四類行業(yè)排放量將進(jìn)一步擴(kuò)大，2020年我國(guó)VOCs排放量將達(dá)到1785.31萬(wàn)t，由此帶來(lái)的治理行業(yè)的剩余市場(chǎng)空間約500億元，具有相當(dāng)大的市場(chǎng)。

2016年7月8日工信部、財(cái)政部頒布的《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物消減行動(dòng)計(jì)劃》提出，到2018年，工業(yè)行業(yè)VOCs排放量比2015年消減330萬(wàn)t以上；提出“堅(jiān)持源頭消減、過程控制為重點(diǎn)，兼顧末端治理的全過程防治理念”。

4 VOCs的治理技術(shù)

揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）污染防治技術(shù)政策（環(huán)境保護(hù)部公告2013年第31號(hào)2013-05-24實(shí)施）提出VOCs污染防治應(yīng)遵循源頭和過程控制與末端治理相結(jié)合的綜合防治原則。在工業(yè)生產(chǎn)中采用清潔生產(chǎn)技術(shù)，嚴(yán)格控制含VOCs原料與產(chǎn)品在生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)銷過程中的VOCs排放，鼓勵(lì)對(duì)資源和能源的回收利用，鼓勵(lì)在生產(chǎn)和生活中使用不含VOCs的替代產(chǎn)品或低VOCs含量的產(chǎn)品。為實(shí)現(xiàn)

VOCs污染減排，末端治理已經(jīng)成為當(dāng)前大氣污染防治的重點(diǎn)工作。國(guó)內(nèi)外，揮發(fā)性有機(jī)化合物的治理技術(shù)主要有兩類：一類回收類方法，主要有吸收法、吸附法、冷凝法和膜分離法等；二類是消除類方法，主要有燃燒法、低溫等離子體法、光催化降解法、生物法等。應(yīng)根據(jù)達(dá)標(biāo)排放的要求，選擇單一方法或聯(lián)合方法處理?yè)]發(fā)性有機(jī)化合物廢氣。

4.1 回收類方法

4.1.1 吸收法

吸收法是根據(jù)有機(jī)物相似相溶的原理，采用低揮發(fā)或不揮發(fā)溶劑對(duì)VOCs進(jìn)行吸收，再利用VOCs分子和吸收劑物理性質(zhì)的差異進(jìn)行分離的一種方法。適用于濃度較高（大于5g/m3）、溫度較低和壓力較高的揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣處理。此法可用于噴漆、絕緣材料、黏接、金屬清洗和化工行業(yè)。吸收后的吸收溶液需作進(jìn)一步處理，否則易造成二次污染。

4.1.2 吸附法

吸附法是利用各種固體吸附劑對(duì)排放廢氣中的污染物進(jìn)行吸附凈化。特別適用于低濃度（小于5g/m3）的VOCs的治理，是比較常見的方法。該法已經(jīng)在制鞋、噴漆、電子、印刷行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。目前常用的吸附劑有活性炭、硅膠、活性氧化鋁、沸石分子篩。由于每個(gè)單元吸附容量有限，宜與其他方法聯(lián)合使用，如吸收一吸附、冷凝一吸附、吸附一催化燃燒法等組合工藝。

4.1.3 冷凝法

冷凝法是利用冷凝器，將廢氣冷凝到有機(jī)物的沸點(diǎn)以下，有機(jī)物冷凝變成液滴，從而將其回收。適用于高濃度（大于5g/m3）的揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣回收和處理，屬高效處理工藝，可作為降低廢氣有機(jī)負(fù)荷的前處理方法，與吸附法、燃燒法等其他方法聯(lián)合使用，回收有價(jià)值的產(chǎn)品。揮發(fā)性有機(jī)物化合物廢氣體積分?jǐn)?shù)在0.5%以上時(shí)優(yōu)先采用冷凝法處理。

4.1.4 膜分離法

膜分離法是采用對(duì)有機(jī)化合物具有選擇性滲透的高分子膜在一定壓力下使VOCs滲透而達(dá)到分離的目的。該法最適合處理有機(jī)物濃度較高的廢氣，回收效率可以達(dá)到97%以上。揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣體積分?jǐn)?shù)在0.1%以上時(shí)優(yōu)先采用膜分離法處理，應(yīng)采取防止膜堵塞的措施。

4.2 消除類方法

4.2.1 燃燒法

對(duì)于成分復(fù)雜、高濃度的VOCs，現(xiàn)在應(yīng)用較多的方法是燃燒法，它是通過化學(xué)反應(yīng)將VOCs中的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2O。適用于處理可燃、在高溫下可分解和在目前技術(shù)條件下還不能回收的VOCs。燃燒法應(yīng)回收燃燒反應(yīng)熱量，提高經(jīng)濟(jì)效益。采用燃燒法處理VOCs應(yīng)避免二次污染。如廢氣中含有硫、氮、鹵素等成分時(shí)，燃燒產(chǎn)物應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)處理處置，如采用催化燃燒后的催化劑。

4.2.2 低溫等離子體法

它是利用高能電子射線激活、電離、裂解VOCs中各組分，從而發(fā)生一系列復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，將有害物轉(zhuǎn)化為無(wú)害物或有用副產(chǎn)物的一種處理技術(shù)。適用范圍廣，凈化效率高，尤其適用于氣流量大，濃度低且其它方法難以處理的多組分惡臭氣體，如化工、醫(yī)藥行業(yè)，但一次性投資稍高。

4.2.3 光催化降解法

光催化降解VOCs的基本原理是在特定波長(zhǎng)光照射下，光催化劑被活化，使H2O生成－OH，然后－OH將VOCs氧化CO2、H2O和無(wú)機(jī)物。該方法主要適用低濃度（小于1000mg/L）、氣流量小的VOCs的處理。目前常用的光催化劑有氧化鋅、二氧化鈦、三氧化二鐵等。

4.2.4 生物法

生物法凈化VOCs過程的實(shí)質(zhì)是附著在濾料介質(zhì)中的微生物，在適宜的環(huán)境條件下，利用VOCs作為炭源和能源，維持其生命活動(dòng)，并將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物（CO2、H2O）或細(xì)胞組成物質(zhì)的過程。適用于在常溫、處理低濃度、生物降解性好的各類VOCs，對(duì)其他方法難以處理的含硫、氮、苯酚和氰等的廢氣可采用特定微生物氧化分解的生物法。VOCs體積分?jǐn)?shù)在0.1%以下時(shí)優(yōu)先采用生物法處理。但含氯較多的VOCs不宜采用生物降解。對(duì)于用生物法處理難氧化的VOCs應(yīng)后續(xù)采取其他方法去除，避免二次污染。目前生物法包括生物過濾法、生物洗滌法和生物滴濾法。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，全國(guó)各地大氣污染嚴(yán)重，霧霾頻發(fā)，引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。中國(guó)共產(chǎn)黨第十九次全國(guó)代表大會(huì)在北京隆重召開，報(bào)告明確提出“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”。在這樣的環(huán)保新形下，隨著新《環(huán)境保護(hù)法》的實(shí)施，將會(huì)對(duì)VOCs的治理工作產(chǎn)生巨大推動(dòng)作用。VOCs治理技術(shù)水平將會(huì)不斷提升，VOCs治理產(chǎn)業(yè)也將進(jìn)入快速增長(zhǎng)的發(fā)展時(shí)期，這樣不僅可以減輕環(huán)境污染，還會(huì)取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。

〔1〕孫焱婧，劉娟，伏晴艷，裴冰.環(huán)境空氣中VOCs在線監(jiān)測(cè)法與SUMMA罐采樣氣相色譜-質(zhì)譜法比對(duì)研究〔J〕.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2009，25（3）:23-28.

〔2〕石玉珍，王庚辰，徐永福.北京市城近郊區(qū)光化學(xué)煙霧模擬研究〔J〕.氣候與環(huán)境研究，2008（1）：84-87.

〔3〕閆家鵬.臭氧污染的危害及降低污染危害的措施〔J〕.南方農(nóng)業(yè)，2015，9（6）188-189.

〔4〕謝紹東，于淼，姜明.有機(jī)氣溶膠的來(lái)源與形成研究現(xiàn)狀〔J〕.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，26（12）：1933-1939.

〔5〕陳穎，李麗娜，楊常青等.我國(guó)VOC類有毒空氣污染物優(yōu)先控制對(duì)策探討〔J〕. 環(huán)境科學(xué)，2011，32（12）:3469-3475.

〔6〕荊治嚴(yán).惡臭與惡臭污染〔J〕.環(huán)境科學(xué)叢刊，1990（04）:1-2.

〔7〕趙揚(yáng)，何璐紅，劉斌杰.吸收法處理VOCs工業(yè)廢氣的研究進(jìn)展〔J〕.山東化工，2014，43（5）：78-79.

〔8〕許偉，劉軍利，孫康.活性炭吸附法在揮發(fā)性有機(jī)物治理中的應(yīng)用研究進(jìn)展〔J〕.化工進(jìn)展，2016，35（4）:1223-1229.

〔9〕鄭新，李紅旗，張偉等.冷凝法甲苯回收系統(tǒng)性能研究與優(yōu)化〔J〕.低溫與超導(dǎo)，2015，43（2）：67-73.

〔10〕洪波.溶液吸收結(jié)合脈沖電暈處理有機(jī)廢氣研究〔D〕.浙江工業(yè)大學(xué)，2011.

〔11〕杜長(zhǎng)明，陳尊裕，王靜等.活性炭吸附和脫附等離子體氧化凈化有機(jī)廢氣的研究〔J〕.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2010（11）:2557.

〔12〕郭玉芳，葉代啟廢氣治理的低溫等離子體-催化協(xié)同凈化技術(shù)〔J］．環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003（7）:41.

〔13〕CHEN K，ZHU L，YANG K.Tricrystalline TiO2with enhanced photocatalytic activity and durability for removing volatile organic compounds from indoor air〔J〕.Journal of Environmental Sciences，2015，32：189-195.

〔14〕陳蓉，廖強(qiáng)，朱恂.分段進(jìn)氣生物膜滴濾塔的廢氣凈化效率〔J］．重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，27（4）:78.

Harm and Control Measures of Volatile Organic Compounds

YangYannan（Environment Monitoring Center Station of ZiYang City ZiYang SiChuan 641300）

This paper introduces the source and harm of volatile organic compounds （VOCs） and VOCs control measures in our country.The cotrol measures includes recovery technologies such as absorption method,adsorption method,condensation method and membrane separation method and elimination technologies such as combustion method,low temperature plasma technology,photocatalytic degradation technology and biological method.

Volatile organic compounds Harm Pollution Control technology

X511

A

1674-263X（2017）03-0036-04

2017-09-18

楊雁南（1983-），女，研究生，工程師，主要負(fù)者水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作和質(zhì)量控制相關(guān)工作。