揮發(fā)性有機(jī)物VOCs監(jiān)測(cè)方法及治理研究

唐其文　吳艷

摘要：本文分析了揮發(fā)性有機(jī)物VOCs對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的危害，詳細(xì)闡述了揮發(fā)性有機(jī)物VOCs的監(jiān)測(cè)方法，全面總結(jié)了揮發(fā)性有機(jī)物VOCs的治理技術(shù)，旨在為揮發(fā)性有機(jī)物VOCs的監(jiān)測(cè)和治理提供有效的理論依據(jù)，從而采取科學(xué)措施對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行有效治理。

關(guān)鍵詞：揮發(fā)性有機(jī)物VOCs；危害；監(jiān)測(cè)方法；治理技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：X83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）06-0159-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.094

Abstract： This paper first analyzes the harmful effects of volatile organic compounds （VOCs） on the environment. Then it describes in detail the detection methods of volatile organic compounds （VOCs）. Finally， it comprehensively summarizes the treatment technologies of volatile organic compounds （VOCs）. The purpose is to monitor and control technologies. The role of volatile organic VOCs in work reflects the provision of an effective theoretical basis， so as to take measures to control harmful substances.

Key words： Volatile organic compounds VOCs； Hazards； Monitoring methods； Governance techniques

1 揮發(fā)性有機(jī)物VOCs對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的危害

目前，在水體中已經(jīng)檢測(cè)出2000種VOCs種類(lèi)，其中有200種會(huì)對(duì)人體造成傷害。一般在企業(yè)的廢氣、廢水排放中可能存在這種物質(zhì)，對(duì)人體生存的環(huán)境造成危害。在紫外線的作用下，VOCs中的氮氧化合物和碳氧化合物會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并形成O3，可能會(huì)導(dǎo)致大氣光化學(xué)煙霧事件的發(fā)生，對(duì)人們的生活健康和植物的生長(zhǎng)狀況都產(chǎn)生不利的影響[1]。O3是光化學(xué)煙霧事件的代表污染物質(zhì)，在VOCs的作用下，大氣中的O3濃度上升，對(duì)大氣造成危害。另外，大氣中形成的二次氣溶膠會(huì)受到VOCs的參與，這種有害物質(zhì)為顆粒狀，會(huì)長(zhǎng)期滯留于大氣中，能夠光線散射，從而降低大氣的能見(jiàn)度。揮發(fā)性有機(jī)物VOCs在進(jìn)入到人體之后，對(duì)眼睛和呼吸道都會(huì)產(chǎn)生刺激作用，可能導(dǎo)致皮膚出現(xiàn)過(guò)敏癥狀，導(dǎo)致人體出現(xiàn)頭痛、乏力、咽喉痛。嚴(yán)重的甚至可能會(huì)產(chǎn)生毒性，導(dǎo)致人體畸形或者致癌，這些對(duì)人體的危害都不能被忽視。其次，VOCs還會(huì)導(dǎo)致水體的污染，VOCs的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都較低，在水體中一般濃度不會(huì)太高，但是這也會(huì)對(duì)周?chē)沫h(huán)境產(chǎn)生不利影響，很多VOCs的濃度比檢測(cè)限低，因此很難被檢測(cè)到，但是這卻對(duì)水體環(huán)境造成了不良影響，如果人們應(yīng)用這種水給農(nóng)作物澆灌，最終會(huì)對(duì)人體的健康造成危害[2]。

除此之外，VOCs會(huì)對(duì)土壤造成危害。VOCs在土壤中不容易被發(fā)現(xiàn)，這主要是因?yàn)橥寥朗菑?fù)雜的三相共存體系，土壤中有各種物質(zhì)的結(jié)合，VOCs在土壤中也表現(xiàn)為氣、液、固三相之間的吸附平衡狀態(tài)，在土壤環(huán)境中比較隱蔽，不容易被發(fā)現(xiàn)。VOCs的揮發(fā)性較強(qiáng)，所以VOCs在土壤中污染不會(huì)進(jìn)行到植物中，但會(huì)對(duì)人體健康造成影響，主要污染的表現(xiàn)形式是經(jīng)過(guò)揮發(fā)后的氣體被人體直接吸收導(dǎo)致人體的健康受到危害。在目前的環(huán)境中，很多的土壤中VOCs污染物質(zhì)很難被降解，會(huì)對(duì)環(huán)境造成持續(xù)的危害?；瘜W(xué)物質(zhì)能夠被土壤吸附，所以VOCs在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后能夠被緩慢釋放，但是這種釋放的濃度較小，釋放時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)在人體內(nèi)部不斷積累，對(duì)人體的健康造成傷害[3]。

2 揮發(fā)性有機(jī)物VOCs監(jiān)測(cè)方法

2.1 膜萃取氣相色譜技術(shù)

膜技術(shù)是監(jiān)測(cè)揮發(fā)性有機(jī)物VOCs的首選技術(shù)，因?yàn)檫M(jìn)行膜萃取工作時(shí)，容易出現(xiàn)相間的混合時(shí)間，可能導(dǎo)致溶劑很難形成乳液狀，因此，要利用膜技術(shù)降低溶劑的損耗率，保障膜萃取技術(shù)檢測(cè)物質(zhì)的有效。在膜萃取氣相色譜技術(shù)的檢測(cè)中，VOCs能夠通過(guò)纖維膜和惰性氣體實(shí)現(xiàn)有效結(jié)合，并且被壓縮和吸收，利用電流進(jìn)行加熱，在注入裝置之間會(huì)存在一個(gè)時(shí)間間隔，保障VOCs能夠合適的置入裝置中[4]。在一定的時(shí)間作用下，膜萃取會(huì)呈現(xiàn)恒定的狀態(tài)，這就為檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性提供支撐。

2.2 質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜

VOCs物質(zhì)具有較高的活性，所以在樣品的采集和分析工作中都具有一定的難度，但是利用在線分析技術(shù)能夠?qū)⑦@種難度降低，減少來(lái)自衍生化的困擾，提高檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度。因?yàn)橘|(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜的靈敏度較高，在較短的時(shí)間內(nèi)能夠分析性能，并且在進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，主要是在線采樣的工作流程，省略了濃縮等操作流程，節(jié)省了大量的時(shí)間，提高了工作效率。

2.3 吸附劑富集檢測(cè)法

固體吸收劑是吸附劑富集檢測(cè)法中會(huì)運(yùn)用到的物質(zhì)，利用固體吸收劑吸附濃縮揮發(fā)性有機(jī)物VOCs，采用這樣的形式實(shí)現(xiàn)采樣和濃縮兩個(gè)操作流程的結(jié)合，實(shí)用性較強(qiáng)，也能夠提高工作效率。在實(shí)際的操作過(guò)程中，首先應(yīng)該利用吸附管選擇氣體的污染物濃度，然后得到平均濃度，吸附劑的填充量要在19以內(nèi)，避免吸附劑出現(xiàn)錯(cuò)誤。吸附劑富集檢測(cè)法實(shí)施的成本較低，并且比較容易清洗，能夠循環(huán)使用，避免了資源的浪費(fèi)。另外，這種方式的采集體積空間較大。但監(jiān)測(cè)方法具有局限性，不適合于濃度較高的揮發(fā)性化合物。

3 揮發(fā)性有機(jī)物VOCs治理技術(shù)

3.1 冷凝回收技術(shù)

冷凝回收技術(shù)指的是在氣壓或者降溫的作用下，使VOCs從氣體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌螒B(tài)的物質(zhì)，然后利用物質(zhì)的物理性質(zhì)，在不同的溫度環(huán)境下，分離VOCs和其他氣體。對(duì)于濃度和沸點(diǎn)較高的氣體，能實(shí)現(xiàn)全面凈化，利用催化燃燒輔助該技術(shù)，能夠保障該技術(shù)的良好性能。但是這種治理技術(shù)具有一定的缺陷，消耗的高壓和低溫能量較大，凈化中等或者是高等揮發(fā)性氣體的能力較弱，并且購(gòu)買(mǎi)這種技術(shù)設(shè)備成本較高。

3.2 膜基吸收回收技術(shù)

膜基吸收回收技術(shù)運(yùn)用中空的纖維微孔膜，兩相在膜的兩側(cè)流動(dòng)，為了防止乳化現(xiàn)象的出現(xiàn)，兩相又會(huì)受到膜表面的阻力，阻止兩相之間的接觸。膜基吸收回收技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是要選擇合適的吸收劑，這也是VOCs治理技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效的關(guān)鍵保障，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)動(dòng)力的要求比較小，只需要低壓一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就能實(shí)現(xiàn)界面穩(wěn)定性的維持工作。這項(xiàng)技術(shù)的操作流程比較簡(jiǎn)單，消耗較低的能量，但是能夠得到比較高的回收效率，能夠?qū)崿F(xiàn)有機(jī)物的回收應(yīng)用和處理，對(duì)環(huán)境的污染也比較小，不會(huì)有二次污染的情況產(chǎn)生。

3.3 生物氧化技術(shù)

生物氧化技術(shù)就是通過(guò)一系列的生物技術(shù)實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的分解和降解，這些生物過(guò)程主要有代謝、消化、微生物氧化等過(guò)程，VOCs最后會(huì)被分解為CO2和水。生物氧化技術(shù)的具體操作流程如下：首先在設(shè)備中加入VOCs氣體，將設(shè)備中的氣體采取加濕處理。然后，讓氣體跟隨生物濾床而移動(dòng)，利用平流吸入或者擴(kuò)散等綜合效應(yīng)，讓氣體進(jìn)入到填料液膜中[5]。最后，使用生物膜使氣體和濾料上的生物實(shí)現(xiàn)接觸，在一系列化學(xué)反應(yīng)的作用下，使VOCs實(shí)現(xiàn)分解。利用生物氧化技術(shù)對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解，采取的是統(tǒng)一的設(shè)備，應(yīng)用成本較低，操作流程簡(jiǎn)便。但是這項(xiàng)技術(shù)使用的設(shè)備體積較大，不便運(yùn)輸，同時(shí)治理VOCs的時(shí)間較長(zhǎng)，效率比較低。對(duì)于混合的物質(zhì)不能實(shí)現(xiàn)降解，并且對(duì)外界的環(huán)境條件的要求較高，適應(yīng)性較差。

4 總結(jié)

綜上所述，VOCs會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康造成不利影響，需要利用這些技術(shù)對(duì)VOCs進(jìn)行檢測(cè)，然后在此基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的措施進(jìn)行整改，可將對(duì)環(huán)境和人體健康的危害降到最低。

參考文獻(xiàn)

[1]楊一鳴，崔積山，童莉等.美國(guó)VOCs定義演變歷程對(duì)我國(guó)VOCs環(huán)境管控的啟示[J].環(huán)境科學(xué)研究，2017，30（3）：368-379.

[2]董立新，周緒申.一種新型地表水VOC在線監(jiān)測(cè)儀性能的測(cè)試分析[J].中國(guó)科技成果，2016，17（20）：21-23.

[3]王紅麗，景盛翱，王倩等.溶劑使用源有組織排放VOCs監(jiān)測(cè)方法及組成特征[J].環(huán)境科學(xué)研究，2016，29（10）：1433-1439.

[4]江梅，鄒蘭，李曉倩等.我國(guó)揮發(fā)性有機(jī)物定義和控制指標(biāo)的探討[J].環(huán)境科學(xué)，2015，（9）：3522-3532.

[5]張明明，葉鋮.固定排放源VOCs在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)論[J].黑龍江科技信息，2016，（14）：86-86.

收稿日期：2018-04-19

作者簡(jiǎn)介：唐其文（1986-），男，工程師，碩士研究生，研究方向?yàn)閾]發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)。