金屬加工行業(yè)廢氣中油霧與VOCs含量淺析

臧曉梅

摘 ? 要：根據(jù)上海市大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)及油霧的測定方法標(biāo)準(zhǔn)介紹了廢氣中VOCs（揮發(fā)性有機物）及油霧判定依據(jù);分析VOCs及油霧的來源，初步判斷VOCs可能包含部分油霧物質(zhì)，同時簡要分析了VOCs及油霧的成分及毒性;通過調(diào)查金屬加工行業(yè)常用的油類物質(zhì)的成分及理化性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)常用的油類物質(zhì)多為混合物，且較難判斷其具體成分，因此涉及油類物質(zhì)使用的工序大多難以精確地分析其廢氣組成;對比當(dāng)前VOCs及油霧的采樣、預(yù)處理及檢測方法，論述VOCs及油霧分析方法的限制性因素，并判斷依靠當(dāng)前的檢測方法很難明確分析金屬加工行業(yè)涉及油類物質(zhì)工序產(chǎn)生的廢氣中VOCs及油霧各自的含量。

關(guān)鍵詞：VOCs ?油霧 ?油類物質(zhì) ?檢測方法

中圖分類號：TE626.39 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）02（c）-0053-02

金屬加工行業(yè)在機械加工及熱處理等過程中會涉及各種油類物質(zhì)的使用，例如防銹油、潤滑油、清洗油、研削油、淬火油等。如今環(huán)境影響評價技術(shù)人員對該類項目進(jìn)行環(huán)境影響評價時，通常會使用VOCs或油霧或VOCs及油霧三種形式來表征各類油類物質(zhì)使用過程中產(chǎn)生的廢氣。目前暫無技術(shù)方法或標(biāo)準(zhǔn)，明確判定金屬加工過程中，涉及油類物質(zhì)使用的工序廢氣的具體成分。本文從相關(guān)定義、產(chǎn)生來源及檢測方法等方面，淺要分析金屬加工行業(yè)廢氣中VOCs及油霧的情況。

1 ?定義

1.1 VOCs的定義

根據(jù)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB31/933-2015）中提出“VOCs指20℃時，蒸氣壓不小于10Pa或者101.325kPa標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，沸點不高于260℃的有機化合物或者實際生產(chǎn)條件下具有以上相應(yīng)揮發(fā)性的有機化合物（甲烷除外）的統(tǒng)稱”。VOCs按其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，可以進(jìn)一步分為：烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類和其他。VOCs常見成分包括苯系物（甲苯、二甲苯、三甲苯等），有機酮（丙酮、丁酮等），醇（甲醇、乙醇、丙醇等），醚（乙醚、二甲醚等），酸（甲酸、乙酸等），酯（乙酸乙酯、乙酸丁酯等）以及石油烴化合物等，是形成臭氧（O3）及細(xì)顆粒物（PM2.5）污染的重要前體物[1]。研究顯示VOCs排放會導(dǎo)致大氣氧化性增強，且部分VOCs會產(chǎn)生惡臭[2]。VOCs主要來源于燃料物質(zhì)的燃燒、有機溶液、有機涂料中有機物的釋放等，大部分VOCs物質(zhì)均具有致毒、致癌和致畸等危害，對人類身體健康具有極大威脅[3]。

1.2 油霧的定義

根據(jù)生態(tài)環(huán)保部發(fā)布的《固定污染源廢氣 油煙和油霧的測定 紅外分光光度法（征求意見稿）》中提出“油霧為工業(yè)生產(chǎn)過程（如機械加工、金屬材料熱處理等工藝）中揮發(fā)產(chǎn)生的礦物油及其加熱分解或裂解產(chǎn)物”。礦物油為石油精煉得到的液態(tài)烴混合物，主要為飽和的環(huán)烷烴與鏈烷烴混合物。根據(jù)以上定義油霧實際指機械加工、金屬材料熱處理等工藝中所用的礦物油揮發(fā)、裂解和分解產(chǎn)生的烷烴類物質(zhì)。

油霧產(chǎn)生的機理較為復(fù)雜，物理、化學(xué)及機械因素相互交織，共同作用[4]。油霧根據(jù)其形成機理，除了油蒸汽外，油霧一般以1～10μm的液滴形態(tài)存在[5]。研究顯示，油蒸汽和大顆粒液滴對人體肺部的危害相對較小，<5μm油霧液滴會進(jìn)入人體，并在肺部沉淀，對人體產(chǎn)生危害[6]。

2 ?常用的油類物質(zhì)

機械加工及金屬材料熱處理常用的油類包括防銹油、研削油、清洗油、潤滑油及淬火油等。根據(jù)調(diào)查上海市內(nèi)多個金屬加工類企業(yè)使用的油類，統(tǒng)計現(xiàn)在金屬加工行業(yè)常用的油類物質(zhì)如表1所示。

根據(jù)上表可知，機械加工及金屬材料熱處理等工藝過程中涉及到的油類物質(zhì)多為混合物，除礦物油外可能還含有部分揮發(fā)性物質(zhì)。根據(jù)現(xiàn)有廠商提供的化學(xué)品安全技術(shù)說明書中，一般難以明確金屬加工過程中使用的油類物質(zhì)中的具體成分，同時由于市場上同類用途的油類物質(zhì)種類及供應(yīng)商較多，環(huán)境影響評價技術(shù)過程中較難針對某種油類物質(zhì)收集到包括明確的化學(xué)組成以及包含沸點、蒸氣壓等物理性質(zhì)的化學(xué)品安全技術(shù)說明書。因此在實際的環(huán)境影響評價工作中，環(huán)評技術(shù)人員很難判斷使用的油類混合物質(zhì)是否具有揮發(fā)性，其使用過程中產(chǎn)生的廢氣的具體成分。

由表1中信息，可以初步判斷除熱處理工藝外其它機械加工過程產(chǎn)生的廢氣中包含礦物油揮發(fā)物及油類混合物中其它揮發(fā)性物質(zhì)的揮發(fā)物。其中金屬清洗工序使用的清洗油的成分，對照VOCs的判定依據(jù)大多屬于VOCs物質(zhì)，調(diào)查顯示金屬清洗工序產(chǎn)生的廢氣包含清洗油揮發(fā)產(chǎn)生的VOCs以及機械清洗過程產(chǎn)生的油霧液滴，隨著時間推移油霧液滴最終會以VOCs的形式揮發(fā)，但具體廢氣形式應(yīng)根據(jù)實際工藝及廢氣收集方式進(jìn)行判斷。

調(diào)查顯示，熱處理過程使用的淬火油其主要成分為礦物油（一般含量為95%～100%），產(chǎn)生的廢氣主要為礦物油揮發(fā)物及礦物油分解或裂解產(chǎn)生的物質(zhì)。

3 ?VOCs及油霧的檢測方法

目前，VOCs的檢測主要集中在大氣環(huán)境檢測、污染源集中排放點檢測和生產(chǎn)過程泄露檢測等三個方面。與之對應(yīng)的是實驗室VOCs檢測、在線VOCs檢測和便攜式VOCs檢測。根據(jù)現(xiàn)有的VOCs的采樣方法（容器捕集法、吸附法及固相微萃取法等）、樣品預(yù)處理方法（溶劑解吸法、熱解吸法等）、檢測方法（氣相色譜法、氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用分析法等），部分油霧物質(zhì)可以被當(dāng)做VOCs物質(zhì)檢出。

根據(jù)《固定污染源廢氣 油煙和油霧的測定 紅外分光光度法（征求意見稿）》中提出油霧樣品的收集處理方法為利用玻璃纖維濾筒采集樣品，再經(jīng)萃取劑進(jìn)行萃取，萃取后的樣品經(jīng)紅外分光光度法進(jìn)行檢測。從《固定污染源廢氣 油煙和油霧的測定 紅外分光光度法（征求意見稿）》編制說明中的試驗數(shù)據(jù)顯示檢測值與實際值的誤差小于20%，且檢測值一般小于實際值。

由于檢測技術(shù)的限制，目前較難區(qū)分金屬加工行業(yè)涉及油類物質(zhì)使用工序廢氣中VOCs及油霧的明確含量。

4 ?結(jié)語

（1）從VOCs及油霧的定義及來源可知，VOCs涉及石油烴類化合物，可能包含部分礦物油分解及裂解產(chǎn)物;

（2）根據(jù)調(diào)查機械加工及金屬材料熱處理工序中常用的油類物質(zhì)一般為混合物，因為油類混合物的理化性質(zhì)較難收集，因此一般難以判定廢氣中具體成分;

（3）根據(jù)目前的VOCs的檢測方法及油霧的檢測方法（征求意見稿）中可知，較難區(qū)分金屬加工行業(yè)涉及油類物質(zhì)使用工序廢氣中VOCs及油霧的明確含量。

參考文獻(xiàn)

[1] 寧淼，孫亞梅.“十三五”揮發(fā)性有機物污染防治的思路與途徑[J].世界環(huán)境，2016（6）：27-29.

[2] 程晉俊，葉巡，張暉，等.揮發(fā)性有機物監(jiān)測方法研究進(jìn)展[J].綠色科技，2018（6）：61-68.

[3] 傅樹琴，周煒，嚴(yán)麗珍，等.金屬加工潤滑劑油霧控制的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].潤滑油，2003，18（6）：1-5.

[4] 李燦，李曉旭，余濤，等.艦船機艙油霧濃度測試研究[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2017，39（5）：123-126.

[5] 傅樹琴，周煒，嚴(yán)麗珍，等.金屬加工潤滑劑油霧控制的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].潤滑油，2003，18（6）：1-5.

[6] 張木，李道榮，劉潤田，等.環(huán)境空氣VOCs檢測方法研究進(jìn)展[J].河南科技，2019（16）：157-158.