大气中VOCs 的监测和治理技术分析

栾建文 孙瑞文 刘杰 郭浩 时玉萍 李海燕

青岛京诚检测科技有限公司 山东青岛 266000

1 VOCs 的来源与危害

1.1 VOCs 的来源

大气中的VOCs 的来源分两种，一种是人为来源，另一种是天然来源，据相关数据统计，大气中的VOCs 天然来源总量要远远高于人为来源总量。其中VOCs 的天然来源主要有植物体排放的挥发性有机化合物、火山喷发以及森林草原火灾产生的挥发性有机化合物等等，其中在众多挥发性有机化合物中，要数异戊二烯和单萜烯的数量最高。VOCs 的人为来源大体又可分：1．固定源。这种主要是化石燃料燃烧过程中产生挥发性有机化合物、一些溶剂在使用过程中释放挥发性有机化合物以及钢铁工业、金属冶炼等过程中产生挥发性有机化合物等；2．流动源。这种主要是一些机动车、飞机等在运行过程中排放挥发性有机化合物；3．无组织排放源。这种主要是一些生物质在燃烧的过程中产生的挥发性有机化合物，或汽油、油漆等随着时间挥发出的VOCs[1]。

1.2 VOCs 的危害

大气中的VOCs 的种类非常繁多，至今为止检测出的致癌物或者能够导致突变的就有二十多种，还有很多VOCs 会严重危害人体的健康，造成人体神经系统以及各个器官功能的下降，比如可导致人体肠道系统紊乱，诱发相关疾病，或对人体的造血系统形成破坏，诱发人体造血系统疾病的发生，严重会危害人的生命。VOCs 最为普遍的危害就是可直接对人体的感官器官造成破坏，刺激人体的眼、喉、鼻等，体现出的症状如流泪、眼睛刺痛、鼻塞、咽喉肿痛等。

2 大气中VOCs 的监测技术分析

2.1 气相色谱技术

气相色谱技术因其具备较高的精确度和灵敏度，因此可快速的分析出大气中所含有的VOCs，进行气相色谱技术操作时主要包含以下过程：1．对空气进行样品采集。这个操作环节是检测大气中VOCs 的首要环节，通过专用的吸附管对需要检测的大气进行空气样品的采集；2．分离。吸附管内的吸附剂会将采集好的空气样品中的VOCs 进行吸附，使挥发性有机物能够分离出来，并存留在吸附管中；3．监测。通过加温设备对吸附管进行升温处理，使吸附在吸附剂上的挥发性有机物解吸，在气象色谱仪的监测下对大气中含有的挥发性有机物进行分析。这种监测技术也存在耗时较长、成本较高的弊端。

2.2 高效液相色谱技术

高效液相色谱技术顾名思义，与气相色谱技术不同，它是以液体为流动相，在监测过程中需要用到高压输液系统，在色谱柱中放入收集好的样品，使挥发性有机物在色谱柱中进行分离，再通过色谱仪对挥发性有机物进行监测分析。高效液相色谱技术相当于气相色谱技术的升级版本，其监测结果的精确度要比气相色谱技术高，且灵敏度也更高一些，对大气中的VOCs 起到更好的监测效果。

2.3 质子转移反应质谱技术

质子转移反应质谱技术对于大气中挥发性有机物的检测分析有着非常显著的效果，也是现阶段应用最广泛的一项VOCs 监测技术，已在环境监测、工业废气检测等多个领域应用。质子转移反应质谱技术对大气中VOCs 的检测是通过利用漂浮的模型或电离子来实现的，这种监测技术是建立在前面几种监测技术的基础上，不断升级改造而成的，因此它的优势同样灵敏度突出，监测的效率非常高，同时监测过程中的清晰度也很高。

3 大气中VOCs 的治理技术分析

3.1 热破坏技术

大气中VOCs 的治理技术有很多种，最常见的是热破坏技术，热破坏技术在应用的过程中大体可分两种，一种是通过催化燃烧的方法，另一种是通过直接燃烧的方法，无论是哪种方法其工作原理是一样的，都是利用燃烧过程中产生的化学反应来破坏大气中的VOCs，从而实现有效分解大气中的VOCs，减少VOCs 在大气中的含量占比，最终降低VOCs 带来的危害[2]。通常这种治理技术在VOCs 浓度较低的环境中效果较为明显，但是其热化学反应所消耗的成本也相对比较高，不适合大范围使用，因此还有改善的空间。

3.2 光分解技术

光分解技术是通过光的照射来实现对空气中VOCs 的降解，最终实现对大气中VOCs 的治理目的。光分解技术的工作原理是有效利用光的直射下，光催化剂所产生的具有一定氧化作用的羟基自由基，它所具备的氧化作用要相对于普通的氧化剂强很多，因此可对大气中的VOCs 进行有效的降解，并通过与强氧化剂的化学反应而生成无机物，来实现对大气中VOCs 的治理目的。这种光分解技术相对于热破坏技术来说消耗的成本相对小一些，另外其安全性以及可靠性也是相对稳定的，因此也是现阶段应用比较广泛的一项大气VOCs 治理技术。

3.3 超声波解析技术

超声波解析技术的应用原理主要是利用超声波发射过程中产生的大量热量，利用这些热量来对大气中的VOCs 进行降解，从而达到对大气中VOCs 的治理效果，另外，超声波发射所产生的热量对于吸附剂吸附挥发性有机物具有很好促进作用，因此利用超声波解析技术对大气中VOCs 治理的效果也更加明显。通过相关技术人员的实验表明，这种治理技术对于活性炭等污染物的治理效果最为显著[3]。超声波解析技术可以说是传统的吸附技术和燃烧破坏技术的结合，因此超声波解析技术的优势也更加显著，既具备较高的资料效率，同时有具备治理成本较低的优势。

在我国经济不断发展的过程中，大气中挥发性有机物的含量也在不断的增多，其给人类带来的危害也日益严重，因此加强对大气中VOCs 的治理至关重要。相关工作人员在一方面要加强对大气中各种挥发性有机物的监测，另一方面也要不断的吸收国内外先进的科研成果，对我国现行的治理技术加以完善，以此来提升我国大气中VOCs 的治理效果，实现经济与环境的和谐发展。