金属加工行业废气中油雾与VOCs含量浅析

臧晓梅

摘   要：根据上海市大气污染物综合排放标准及油雾的测定方法标准介绍了废气中VOCs（挥发性有机物）及油雾判定依据;分析VOCs及油雾的来源，初步判断VOCs可能包含部分油雾物质，同时简要分析了VOCs及油雾的成分及毒性;通过调查金属加工行业常用的油类物质的成分及理化性质，发现常用的油类物质多为混合物，且较难判断其具体成分，因此涉及油类物质使用的工序大多难以精确地分析其废气组成;对比当前VOCs及油雾的采样、预处理及检测方法，论述VOCs及油雾分析方法的限制性因素，并判断依靠當前的检测方法很难明确分析金属加工行业涉及油类物质工序产生的废气中VOCs及油雾各自的含量。

关键词：VOCs  油雾  油类物质  检测方法

中图分类号：TE626.39                            文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）02（c）-0053-02

金属加工行业在机械加工及热处理等过程中会涉及各种油类物质的使用，例如防锈油、润滑油、清洗油、研削油、淬火油等。如今环境影响评价技术人员对该类项目进行环境影响评价时，通常会使用VOCs或油雾或VOCs及油雾三种形式来表征各类油类物质使用过程中产生的废气。目前暂无技术方法或标准，明确判定金属加工过程中，涉及油类物质使用的工序废气的具体成分。本文从相关定义、产生来源及检测方法等方面，浅要分析金属加工行业废气中VOCs及油雾的情况。

1  定义

1.1 VOCs的定义

根据《大气污染物综合排放标准》（DB31/933-2015）中提出“VOCs指20℃时，蒸气压不小于10Pa或者101.325kPa标准大气压下，沸点不高于260℃的有机化合物或者实际生产条件下具有以上相应挥发性的有机化合物（甲烷除外）的统称”。VOCs按其化学结构的不同，可以进一步分为：烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他。VOCs常见成分包括苯系物（甲苯、二甲苯、三甲苯等），有机酮（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）以及石油烃化合物等，是形成臭氧（O3）及细颗粒物（PM2.5）污染的重要前体物[1]。研究显示VOCs排放会导致大气氧化性增强，且部分VOCs会产生恶臭[2]。VOCs主要来源于燃料物质的燃烧、有机溶液、有机涂料中有机物的释放等，大部分VOCs物质均具有致毒、致癌和致畸等危害，对人类身体健康具有极大威胁[3]。

1.2 油雾的定义

根据生态环保部发布的《固定污染源废气 油烟和油雾的测定 红外分光光度法（征求意见稿）》中提出“油雾为工业生产过程（如机械加工、金属材料热处理等工艺）中挥发产生的矿物油及其加热分解或裂解产物”。矿物油为石油精炼得到的液态烃混合物，主要为饱和的环烷烃与链烷烃混合物。根据以上定义油雾实际指机械加工、金属材料热处理等工艺中所用的矿物油挥发、裂解和分解产生的烷烃类物质。

油雾产生的机理较为复杂，物理、化学及机械因素相互交织，共同作用[4]。油雾根据其形成机理，除了油蒸汽外，油雾一般以1～10μm的液滴形态存在[5]。研究显示，油蒸汽和大颗粒液滴对人体肺部的危害相对较小，<5μm油雾液滴会进入人体，并在肺部沉淀，对人体产生危害[6]。

2  常用的油类物质

机械加工及金属材料热处理常用的油类包括防锈油、研削油、清洗油、润滑油及淬火油等。根据调查上海市内多个金属加工类企业使用的油类，统计现在金属加工行业常用的油类物质如表1所示。

根据上表可知，机械加工及金属材料热处理等工艺过程中涉及到的油类物质多为混合物，除矿物油外可能还含有部分挥发性物质。根据现有厂商提供的化学品安全技术说明书中，一般难以明确金属加工过程中使用的油类物质中的具体成分，同时由于市场上同类用途的油类物质种类及供应商较多，环境影响评价技术过程中较难针对某种油类物质收集到包括明确的化学组成以及包含沸点、蒸气压等物理性质的化学品安全技术说明书。因此在实际的环境影响评价工作中，环评技术人员很难判断使用的油类混合物质是否具有挥发性，其使用过程中产生的废气的具体成分。

由表1中信息，可以初步判断除热处理工艺外其它机械加工过程产生的废气中包含矿物油挥发物及油类混合物中其它挥发性物质的挥发物。其中金属清洗工序使用的清洗油的成分，对照VOCs的判定依据大多属于VOCs物质，调查显示金属清洗工序产生的废气包含清洗油挥发产生的VOCs以及机械清洗过程产生的油雾液滴，随着时间推移油雾液滴最终会以VOCs的形式挥发，但具体废气形式应根据实际工艺及废气收集方式进行判断。

调查显示，热处理过程使用的淬火油其主要成分为矿物油（一般含量为95%～100%），产生的废气主要为矿物油挥发物及矿物油分解或裂解产生的物质。

3  VOCs及油雾的检测方法

目前，VOCs的检测主要集中在大气环境检测、污染源集中排放点检测和生产过程泄露检测等三个方面。与之对应的是实验室VOCs检测、在线VOCs检测和便携式VOCs检测。根据现有的VOCs的采样方法（容器捕集法、吸附法及固相微萃取法等）、样品预处理方法（溶剂解吸法、热解吸法等）、检测方法（气相色谱法、气相色谱与质谱联用分析法等），部分油雾物质可以被当做VOCs物质检出。

根据《固定污染源废气 油烟和油雾的测定 红外分光光度法（征求意见稿）》中提出油雾样品的收集处理方法为利用玻璃纤维滤筒采集样品，再经萃取剂进行萃取，萃取后的样品经红外分光光度法进行检测。从《固定污染源废气 油烟和油雾的测定 红外分光光度法（征求意见稿）》编制说明中的试验数据显示检测值与实际值的误差小于20%，且检测值一般小于实际值。

由于检测技术的限制，目前较难区分金属加工行业涉及油类物质使用工序废气中VOCs及油雾的明确含量。

4  结语

（1）从VOCs及油雾的定义及来源可知，VOCs涉及石油烃类化合物，可能包含部分矿物油分解及裂解产物;

（2）根据调查机械加工及金属材料热处理工序中常用的油类物质一般为混合物，因为油类混合物的理化性质较难收集，因此一般难以判定废气中具体成分;

（3）根据目前的VOCs的检测方法及油雾的检测方法（征求意见稿）中可知，较难区分金属加工行业涉及油类物质使用工序废气中VOCs及油雾的明确含量。

参考文献

[1] 宁淼，孙亚梅.“十三五”挥发性有机物污染防治的思路与途径[J].世界环境，2016（6）：27-29.

[2] 程晋俊，叶巡，张晖，等.挥发性有机物监测方法研究进展[J].绿色科技，2018（6）：61-68.

[3] 傅树琴，周炜，严丽珍，等.金属加工润滑剂油雾控制的现状与进展[J].润滑油，2003，18（6）：1-5.

[4] 李灿，李晓旭，余涛，等.舰船机舱油雾浓度测试研究[J].舰船科学技术，2017，39（5）：123-126.

[5] 傅树琴，周炜，严丽珍，等.金属加工润滑剂油雾控制的现状与进展[J].润滑油，2003，18（6）：1-5.

[6] 张木，李道荣，刘润田，等.环境空气VOCs检测方法研究进展[J].河南科技，2019（16）：157-158.