大气中挥发性有机物污染防治概述

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摘 要：介绍了挥发性有机物（VOCs）的定义、来源以及主要污染源的排放特性，并从源头控制、过程控制以及末端治理三方面讲述了目前的VOCs污染防治手段。
关键词：挥发性有机物；大气环境；污染防治
挥发性有机物（VOCs）是大气环境中普遍存在的一类物质，也是形成臭氧和细颗粒物的重要前体物之一。随着我国工业化进程的推进，其引发的光化学烟雾、灰霾等大气复合污染问题日益严峻，对区域大气环境以及人体健康的影响也日渐突出。故此，近年来我国正逐步加强VOCs的污染防治工作，先是在2010年，国务院办公厅转发了生态环境部（原环境保护部）等十个部门提出的《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见》，首次将VOCs与二氧化硫、氮氧化物、颗粒物并列作为大气污染联防联控的重点污染物；再是在2012年，国务院批复了生态环境部等三个部门制定的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》，明确了到2015年全面开展VOCs污染防治工作等规划目标；之后VOCs污染防治的行动计划、工作方案陆续出台，相关治理技术随之兴起、发展。
1 挥发性有机物的定义
不同组织对挥发性有机物的定义不完全一致，如世界卫生组织（WHO）将总挥发性有机物（TVOC）定义为：熔点低于室温而沸点在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称；美国联邦环保署（EPA）将VOCs定义为：除一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外，任何参加大气光化学反应的碳化合物；而在我国，VOCs一般是指在标准状态下饱和蒸气压较高（标准状态下大于13.33Pa）、沸点较低、分子量小、常温状态下易挥发的有机化合物，主要包括非甲烷类（烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等）、含氧有机物（醛、酮、醇、醚等）、含氯有机物、含氮有机物、含硫有机物等上百种有机化合物。
2 挥发性有机物的来源
VOCs的来源主要分为两大类，即自然源和人为源。其中自然源主要为植物源；人为源则包括固定燃烧源、溶剂使用、工艺过程、移动源以及油品储运等。从全球尺度看，人为源的VOCs排放量远低于自然源，但从区域或城市的尺度上看，人为源排放的VOCs对大气环境以及人体健康等的影响更为直接。刘金凤等[1]采用排放因子法建立了我国人为源VOCs排放清单，研究表明我国2000年VOCs排放量为8273Gg，流动源、溶剂使用、固定燃烧源、工艺过程、石油精炼及运储、混杂源的贡献率依次为32.8%、26.0%、19.3%、14.4%、6.0%和1.5%。
3 挥发性有机物的排放特征
不同污染源的VOCs排放特征不尽相同，本文重点从工业固定源以及移动源两方面来说明。
3.1 工业固定源
石化、化工、包装印刷、工业涂装等是我国“十三五”VOCs污染防治工作的重点控制行业。其中石化行业在生产以及燃料油、有机溶剂的输送、配置、储存等过程中会产生苯系物、有机氯化物、有机酮、醇、醚、酯、石油烃化合物等污染物，具有产生浓度高、排放量大等特点；化工行业在生产过程中会产生苯系物、硫化物、有机氯化物等污染物，具有产生浓度高、排放量大等特点；包装印刷行业在油墨、润版液等的使用、干燥过程中会产生甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮等污染物，具有产生浓度以及排放量适中的特点；工业涂装行业在油漆、稀释剂等的调配、喷涂、干燥过程中会产生甲苯、二甲苯、环己酮、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、溶剂油、苯乙烯等污染物，具有产生浓度偏低，排放风量中高的特点。
3.2 移动源
随着社会经济的快速发展，我国机动车保有量一直不断增长，到2017年，全国机动车保有量已达3.10亿辆。机动车尾气排放的VOCs对大气环境的影响不容小觑，近年来更是成为了北京、上海、深圳等发达城市大气污染的首要因素。机动车尾气排放的VOCs主要组分为烷烃、苯系物、氯代烃等。一般摩托车VOCs的排放浓度较柴油车和汽油车的高，汽油车VOCs的排放浓度又较汽油车的高。
4 挥发性有机物污染防治手段
4.1 源头控制
源头控制即从源头减少或避免VOCs产生，本文主要从以下三个方面进行阐述。
在企业方面，对于现有VOCs污染企业，主要做好排查工作，实施分类处置：列入淘汰类的，依法依规予以取缔；列入搬迁、升级改造类的，按照相关整治提升政策要求，实施改造。对于拟建VOCs污染企业，主要从政策层面入手，提高行业环境准入门槛，同时严格环境执法管理。
在机动车方面，主要严格实施机动车强制报废标准，淘汰到期的老旧机动车，同时推广新能源和清洁能源汽车，倡导绿色出行和环保驾驶。
在原辅材料方面，制定涂料、汽油等中VOCs含量限制的标准，如《室内装饰装修材料 溶剂型木器涂料中有害物质限量》、《车用汽油有害物质控制标准》等，并根据实际不定期修订。
4.2 过程控制
过程控制主要针对在产VOCs污染企业，大体从生产工期、生产场所、设备技术、管理制度以及员工素质等方面进行控制。
在生产工期方面，针对夏秋季、冬季不同大气污染情况，提出行业错峰生产要求，引导企业合理安排生产工期，降低对大气环境质量的影响。
在生产场所方面，根据生产工序合理规划布局，加强VOCs产生工序的车间密闭性，提高VOCs收集效率。
在设备技术方面，禁止企业使用国家以及地方明令淘汰的设备，鼓励使用先进设备和技术，尽可能采用密闭性好、自动化程度高的装置等。
在管理制度及员工素质方面，要求企业建立健全管理制度，做好员工素质培训工作，重点加强VOCs易泄漏点管理，规范原辅材料储存、转运、使用等。
4.3 末端治理
末端治理主要包括两块内容，一是治理技术，二是排放标准。
在治理技术方面，从大类看，VOCs治理技术主要分为回收类和销毁类，其中回收类包括吸收法、吸附法、冷凝法、膜分离法等；销毁类则包括热破坏法、光催化氧化法、等离子体分解法、生物降解法等。各类VOCs治理技术各有其适用条件以及优缺点，应对当前VOCs种类繁多、性质各异、排放条件多样的形势，单一的治理技术通常不能满足要求[2]。因此，在实际应用中，一般采用组合技术，以实现技术可行和经济合理的双赢。
在排放标准方面，国家在《大气污染物综合排放标准》之外制定了诸多行业标准，如《石油化学工业污染物排放标准》，对VOCs污染企业废气排放从严把关，且針对国土开发密度已经较高、环境承载能力开始减弱，或大气环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重大气环境污染问题而需要采取特别保护措施的地区提出了更为严格的污染物特别排放限值。另外，地方也因地制宜地制定了相关地方标准，如天津市的《工业企业挥发性有机物排放控制标准》、浙江省的《工业涂装工序大气污染物排放标准》等，作为国家标准的补充或提出更为严格的标准限值。
5 结语
当前，我国已充分认识到VOCs对大气环境以及人体健康的影响，在人为源VOCs排放清单以及排放特性上做了诸多研究，也从上而下积极开展VOCs污染防治工作。相信在多方共同努力下，通过与其他污染物的协同控制，全国大气环境质量将得到持续改善。
参考文献：
[1] 刘金凤，赵静，李湉湉.等.我国人为源挥发性有机物排放清单的建立[J].中国环境科学，2008，28（6）：496-500.
[2] 刘澜.挥发性有机物的控制政策及治理措施综述[J].山西建筑，2015，41（36）：203-206.