揮發(fā)性有機物污染及防治對策

＊時均奎

（蘇州市張家港生態(tài)環(huán)境局 江蘇 215600）

1.揮發(fā)性有機物

(1)VOCs的含義及具有的危害

運用氧火焰離子檢測器針對VOCs進行檢測后，可發(fā)現(xiàn)這一有機物的成分是由較多的非甲烷烴類檢出物構(gòu)成，比如芳烴類、醛類、烯烴類、其他有機化合物等。VOCs具有的毒性會對人類的眼睛與呼吸道產(chǎn)生較大的刺激，人類會表現(xiàn)出咽痛、頭痛、皮膚過敏及乏力的癥狀[2]。另外，VOCs中存在著大量癌性物質(zhì)，如果人類與此有機物共處時間較長會增加患癌的風(fēng)險。大多數(shù)VOCs不只自身含有較強的毒性，還會成為大氣復(fù)合污染中的重要組成物質(zhì)，需要采取有效的措施針對VOCs進行有效的控制，進而保障大氣不會受到VOCs的污染而實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展。

(2)VOCs的來源及需要重點治理的行業(yè)

①來源。分析VOCs的來源可以用十分廣泛來形容，主要來源于石油化工生產(chǎn)中、污水處理工作中、垃圾處理工作中、機動車行駛排放的尾氣中、有機廢物產(chǎn)生生物轉(zhuǎn)化后生成等。

②需要重點治理的行為。根據(jù)VOCs的主要來源需要對以下行業(yè)進行重點治理：一是化工類行業(yè)。在化工行業(yè)中產(chǎn)生的VOCs最多，比如橡膠制品行業(yè)、膠粘劑行業(yè)、化學(xué)助劑行業(yè)、日用化工行業(yè)等。二是工業(yè)與制造業(yè)。汽車制造業(yè)、工程機械制造業(yè)、家用電器制造業(yè)、木質(zhì)家具制造業(yè)等。三是包裝印刷類行業(yè)。比如塑料軟包裝行業(yè)、紙制品包裝行業(yè)等。

2.針對VOCs采取的防治措施

(1)在防治時需要遵循的原則

針對VOCs實施防治措施時需要了解此項工作屬于系統(tǒng)性工程，在進行防治時需要遵循如下三項原則：一是針對源頭處實施有效控制，二是將防治措施應(yīng)用于過程中，三是末端實施治理工作。在這三項原則中主要強調(diào)的內(nèi)容包括：首先，在應(yīng)用原輔材料時應(yīng)盡可能選擇無或者低含量的VOCs，并且還要具備低反應(yīng)活性的特點。其次，在針對含有VOCs的物料進行存儲、運輸、卸料與投料、在生產(chǎn)含有VOCs的產(chǎn)品時要保證過程中達到密閉式操作的要求。最后，在生產(chǎn)含有VOCs的產(chǎn)品時，應(yīng)用的生產(chǎn)工藝與運用的裝置必須要含有氣體收集系統(tǒng)及高效處理裝置，還要實施熱力、催化、吸附三類焚燒的措施進行高效的處理。在處理VOCs時主要采用的處理技術(shù)包括回收與銷毀技術(shù)，回收技術(shù)主要利用的是物理方法，包括吸附技術(shù)、吸收技術(shù)、冷凝技術(shù)、膜分離技術(shù)等，這種措施一般會應(yīng)用于具有回收價值的VOCs處理中；銷毀技術(shù)應(yīng)用的處理方式為化學(xué)方法，利用催化與高溫焚燒法、生物法、光催化技術(shù)、等離子體技術(shù)等對VOCs進行分解，分解工作完成后會生成水分子、CO2，或者是生成不含有毒性或含有較少毒性的小分子化合物。

(2)實施監(jiān)測VOCs濃度的措施

在防治VOCs的過程中需要采取監(jiān)測的措施且要達到合理化運用的要求，通過合理化的監(jiān)測可保證監(jiān)測的結(jié)果準(zhǔn)確性，為VOCs防治工作提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)實現(xiàn)針對性防治的目的。目前，我國已經(jīng)創(chuàng)建出大氣光化學(xué)監(jiān)測網(wǎng)，將此監(jiān)測網(wǎng)與大氣顆粒物組分監(jiān)測網(wǎng)進行有效的結(jié)合，可實現(xiàn)層層監(jiān)控VOCs的目的，但是卻存在著監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系與VOCs評價體系未達到完善性的不足。在監(jiān)測大氣環(huán)境中含有的VOCs時，監(jiān)測的內(nèi)容涉及診斷臭氧污染的成因、分析產(chǎn)生的效應(yīng)、識別出具體的來源，通過監(jiān)測獲取的數(shù)據(jù)信息可保證VOCs評價的準(zhǔn)確性；在監(jiān)測工業(yè)園區(qū)含有的VOCs時，監(jiān)測的方式依靠的是辨別工業(yè)園區(qū)內(nèi)的VOCs濃度，根據(jù)濃度判斷出VOCs排放的實際情況及具有的規(guī)律，進而根據(jù)掌握的實際信息決定是否采取干預(yù)措施。在監(jiān)測VOCs時所采用的技術(shù)中，主要應(yīng)用的技術(shù)包括傳感器技術(shù)、色譜/質(zhì)譜技術(shù)、選擇性離子轉(zhuǎn)移質(zhì)譜技術(shù)、光譜技術(shù)等。

(3)構(gòu)建VOCs預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)

在合理化應(yīng)用VOCs監(jiān)測技術(shù)后，需要針對監(jiān)測的結(jié)果實施綜合性分析的過程，可創(chuàng)建VOCs預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)及時將存在的VOCs濃度超標(biāo)區(qū)域展示給相關(guān)人員。構(gòu)建的VOCs預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)是由多個部分構(gòu)成，包括取樣管線與取樣探頭裝置、反吹系統(tǒng)裝置、冷凝器裝置、精細過濾器等。如果要充分發(fā)揮出VOCs預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)的作用，需要針對取樣點的位置進行準(zhǔn)確的選擇、合理化選擇取樣探頭、樣氣處理與排放措施等，只有這些影響系統(tǒng)工作效果的因素都得到有效規(guī)避后可保證此系統(tǒng)的工作效果。

(4)在處理VOCs時普遍應(yīng)用的技術(shù)

①冷凝技術(shù)。冷凝技術(shù)的工作原理是采用加壓或者是降溫的措施冷凝處于氣體狀態(tài)的污染物，進而達到有效分離的效果。這一技術(shù)主要是利用了VOCs處于各種溫度中會表現(xiàn)出不同飽和蒸氣壓的特點，廣泛運用于處理高濃度廢氣的工作中。在冷凝技術(shù)實施后仍然會存在VOCs殘留的現(xiàn)象，需要采取再次處理的方式達到完全消除的目的。冷凝技術(shù)在應(yīng)用時對于采用的設(shè)備具有較高的要求，并且在應(yīng)用時還要與其他處理方法進行結(jié)合運用，進而達到增強處理效果的目的。

②膜分離技術(shù)。膜分離技術(shù)的工作原理是采用天然膜或者是人工合成膜分離具有揮發(fā)性特點的有機物，主要是利用了不同氣體含有不同動力學(xué)性質(zhì)這一因素。膜分離技術(shù)在工作中會在滲透側(cè)使用真空泵，進而造成兩側(cè)形成壓力差，并利用這種壓力差產(chǎn)生動力實現(xiàn)處理工作的順利開展。此技術(shù)普遍運用于具有利用價值的有機化合物處理工作中，并且對于VOCs的要求較少且具備普適性的優(yōu)勢，在回收率方面可達到90%以上。這種分離技術(shù)存在的不足表現(xiàn)在：技術(shù)運行中需要定期清洗“膜”，如果未進行及時清洗會產(chǎn)生堵塞的問題。

③吸附技術(shù)。吸附技術(shù)的工作原理是對VOCs進行吸收，影響吸附技術(shù)應(yīng)用效果的因素中涉及VOCs類型、VOCs密度、選擇的吸附素材等。此技術(shù)具有的優(yōu)勢在于具有運用簡便且排污效率高的優(yōu)勢，并且在脫附后還可以進行再次利用，是當(dāng)前VOCs處理工作中的重要處理方式。此技術(shù)一般會應(yīng)用于處理低濃度廢氣工作中，如果屬于高濃度的廢氣需要先應(yīng)用冷凝等技術(shù)后，再采取此技術(shù)進行吸附處理。

④吸收技術(shù)。吸收技術(shù)的工作原理是應(yīng)用吸收劑對廢氣進行分離，分離的過程主要是根據(jù)廢氣在吸收劑內(nèi)具有的不同溶解度達到凈化廢氣的目的。吸收技術(shù)的應(yīng)用包括兩種方法：一是物理吸收法，二是化學(xué)吸收法。在應(yīng)用吸收技術(shù)時需要注重吸收劑的選擇，吸收劑選擇的優(yōu)劣直接決定著吸收技術(shù)是否能夠發(fā)揮出作用。在選擇吸收劑時應(yīng)保證吸收劑能夠?qū)U氣具有較大的溶解度，在選擇廢氣時也要達到較好的選擇效果。另外，吸收劑還應(yīng)具備方便使用及可再生的能力，目的是防止發(fā)生二次污染。

⑤催化燃燒技術(shù)。催化燃燒技術(shù)在應(yīng)用時主要依靠的是催化劑產(chǎn)生有效的作用，催化燃燒技術(shù)應(yīng)用于VOCs有機物處理中可將此有機物通過氧化的過程分解成二氧化碳與水。此技術(shù)在應(yīng)用時會在催化劑的作用下降低轉(zhuǎn)化溫度且對于揮發(fā)性有機物具有較強的選擇性，因此，催化劑的應(yīng)用決定著催化燃燒技術(shù)對VOCs處理的效果。目前，此技術(shù)采用的催化劑以貴金屬具有較好的效果，在此催化劑工作時需要借助載體發(fā)揮出自身的作用，但是由于此催化劑的價格昂貴而受到了限制。目前，較多研究學(xué)者正針對催化燃燒技術(shù)所應(yīng)用的催化劑進行研究，以期獲取經(jīng)濟性能良好的催化劑。

⑥吸附催化燃燒技術(shù)。此技術(shù)屬于組合性技術(shù)，是將吸附技術(shù)與催化燃燒技術(shù)進行了結(jié)合，其工作原理是在吸附技術(shù)吸附VOCs達到飽和后，利用熱氣流的作用將吸附劑上吸附的有機物脫附下來，進而讓脫附下來的有機物可再生。將高濃度的VOCs廢氣進行解吸釋放后送至催化器內(nèi)進行燃燒，燃燒時產(chǎn)生的熱量會應(yīng)用于高濃度VOCs廢氣預(yù)熱解吸的工作中、熱解吸的工作中。

⑦生物技術(shù)。生物技術(shù)采取的污染物處理方式為生物處理過程，讓微生物與VOCs有機物進行接觸后，將VOCs分解成水與二氧化碳[3]。此技術(shù)具有的優(yōu)勢在于應(yīng)用簡單化且不需投入較高的成本，還不會產(chǎn)生二次污染；存在的不足在于處理效率較低，一般會應(yīng)用于處理低濃度污染物的工作中。目前，生物菌落等研發(fā)工作處于不斷發(fā)展中，能夠?qū)τ谏锛夹g(shù)存在的不足進行有效的改善。

⑧低溫等離子體技術(shù)。此技術(shù)的工作原理是依托于外加電場作用，在外加電場作用下能夠促進電極空間內(nèi)的電子進行加速運動，電子與氣體分子在加速運動的過程中會產(chǎn)生碰撞的過程，讓存在的氣體分子進行電離而達到離解的目的。在污染物實現(xiàn)離解后可分解成水與二氧化碳，或者是生成較小的分子。這種技術(shù)在應(yīng)用時需要投入較高的成本且存在較高的能耗，其系統(tǒng)也不穩(wěn)定且應(yīng)用的設(shè)備易腐蝕，特別是會引發(fā)二次污染。

⑨光催化技術(shù)。此技術(shù)需要在一定波長的光照條件下完成污染物的降解工作，通過光照可以生成電子與離子或者是生成還原性的自由基而完成降解。將光催化技術(shù)應(yīng)用于污染物處理中具有較高的處理效率及安全性，在應(yīng)用此技術(shù)時需要將重點放置于光催化劑的應(yīng)用中，雖然光催化劑的研究工作取得了一定的進展，但是此技術(shù)在分解工作中存在著機理不明確的問題，并且還存在著在分解濃度較高的VOCs時會降低反應(yīng)速度及處理效率的現(xiàn)象。

3.結(jié)束語

揮發(fā)性污染物對于大氣的安全性存在較大的威脅，需要采取有效的措施針對揮發(fā)性污染物進行有效的防治，進而在降低大氣揮發(fā)性污染物濃度的同時保證大氣環(huán)境的安全性，進一步促進人類能夠依靠大氣環(huán)境實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。