挥发性有机物监测现状调查研究

2023-01-07雷小利

资源节约与环保 2022年2期

雷小利封明

（1 铜川市环境监测站陕西铜川 727031 2 铜川市第一生态环境监测站陕西铜川 727031）

引言

大气污染防治是生态文明建设的重要组成部分。随着经济的快速发展和能源消耗的不断增长，大气环境形势依然严峻，以细颗粒物（PM2.5）和臭氧（O3）为特征污染物的区域性大气环境问题较为突出。《2019 中国生态环境状况公报》[1]显示，京津冀及周边地区以O3和PM2.5 为首要污染物的超标天数分别占总超标天数的48.2%、42.9%，长三角地区为49.5%、44.3%，汾渭平原为37.6%、51.6%。挥发性有机物（VOCs）参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成，导致大气中PM2.5 和O3浓度升高，污染加剧。近年来，全国VOCs 排放量仍呈增长趋势，对大气环境影响日益突出[2]。多数VOCs 有令人不适的特殊气味，特别是苯、甲苯及甲醛等对人体健康会造成很大的伤害。为进一步改善环境空气质量，作为掌握VOCs 排放及治理情况的基础工作，加强VOCs 监测意义重大。

世界各国对VOCs 的定义不统一，基于对环境的影响，美国EPA 将VOC 定义为，除CO、CO2、H2CO3、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有机化合物[3]；基于物理性质，国际标准化组织ISO 4618/1-1998 和德国DIN 55649-2000对VOC 的定义是，在常温常压下，任何能自发挥发的有机液体和/或固体（沸点或初馏点≤250℃的有机化合物）。我国在《合成革与人造革工业污染物排放标准》[4]（GB 21902—2008）规定，VOCs 指常压下沸点低于250℃，或者能够以气态分子的形态排放到空气中的所有有机化合物；《环境空气臭氧前体物手工监测技术要求》（试行）[5]中臭氧前体有机物主要指在光照条件下能与氮氧化物等发生光化学反应生成臭氧的挥发性有机物，包括烷烃、烯烃、芳香烃、炔烃等非甲烷碳氢化合物及醛、酮等含氧有机物等。

不论基于何种定义，VOCs 对环境和人体的危害均是共性的，主要表现在VOCs 是近地面臭氧和PM2.5 的重要前体物，是控制二次颗粒物的关键因子；同时VOCs 加剧温室效应和平流层臭氧消耗，并且部分具有“三致”毒性，直接影响人体神经、血液等系统。2013 年国务院发布的《大气污染防治行动计划》[6]明确提出，要推进VOCs 污染治理。我国在2017年、2019 年和2020 年接续出台了多部VOCs 防治工作方案[7][8]。原环境保护部印发了《2018 年重点地区环境空气挥发性有机物监测方案》[9]，通知中明确要求北京、天津等19 个城市自2018 年4 月起按月开展VOCs 常规监测，并在臭氧污染最重的月份持续开展VOCs 加密监测，这些均为加强VOCs 监测管控提供了方向和遵循，更加注重VOCs 防治与环境质量改善之间的关系，控制VOCs 侧重于对PM2.5 和O3前体物等特殊污染物的控制。

1 监测现状

1.1 监测手段及难点

目前国内常用的监测手段主要是手工监测和自动监测。手工监测是在VOCs 监测点位，用采样罐或采样管采集一定时段的环境空气或废气样品，将采集的样品在实验室用气相色谱仪等分析仪器分析和处理的过程，这在某种程度上会受到采样人员、样品的保存和运输条件的影响，从而较难保证样品的稳定性等问题。相比之下，自动监测可以提高VOCs 监测的时间分辨率，一定程度上避免了样品保存运输带来的干扰影响，更好地帮助追踪大气中VOCs 物质的大气化学过程，为臭氧污染防控和VOCs 减排提供精准的监测数据[10]。

VOCs 监测难点主要体现在两方面。一方面，其来源广泛，覆盖纷繁复杂的石化、化工、工业涂装、包装印刷、合成革、化纤、印染等重点行业，且各行业排放差异大，表现在单位面积排放强度大、无组织排放比列高、排放时间不规律、相互间易转化，浓度变化范围大（0.1ppb～100ppm）。另一方面，VOCs 组成复杂，物质种类多，受产业特点影响，包含的VOCs 主要种类不同，据报道，某汽车工业园区VOCs 的主要种类为苯系物、醛酮酯类等含氧有机物和卤代烃类。不同的VOCs 监测手段不同，各类物种性质多样，这就要求使用色谱、质谱、光谱等多种类型技术进行监测。

1.2 环境空气VOCs监测

1.2.1 监测情况

因投入和能力不足等因素影响，据统计，2020 年上半年多个城市未开展环境空气中PAMS、醛酮类物质、TO15、非甲烷总烃监测。非甲烷总烃手工监测的数据可用率不高，数据质量亟待提高。部分城市未开展加密监测、全项目监测，数据审核、报送时效性不高，现有监测达不到管理要求。

1.2.2 采样方法

常见的环境空气中挥发性有机物采集方法有容器收集法、有动力采样和被动式采样[11]，其中容器收集法适用于气体中挥发性有机物浓度较高的情况且操作相对简单；有动力采样在污染气体采集时，对吸附剂的要求相对较高；被动式采样更适用于室内环境的检测。常用的吸附管采样可以匹配不同的目标物，常规的吸附剂选择范围较大，同时因采集的体积小而便于携带，但易受人为污染，采样过程中与目标化合物发生反应造成采集损失，浓度高时可能有吸附容量穿透风险[12]。不锈钢罐采样具有一次采样可重复分析，样品易于保存等优点，但如果采集的是极性较高的化合物，则在储存过程中可能会发生衰减[12]。

1.3 固定污染源废气VOCs监测

污染源监测是环境监测工作的重要组成部分，随着排污许可制度的实施，污染源监测的内容和重点也相应有了新的调整。加强对污染源VOCs 监测管理，有助于及时了解和掌握污染物排放情况，从而制定并调整相应的解决措施，确保VOCs 治理的有效性，从而进一步约束VOCs 排放总量[10]。根据查阅的相关资料，国家从管理和监测两个方面均做了要求。

1.3.1 管理要求

2017 年《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》[2]对加强VOCs 污染防治工作进行了全面部署，对石化、化工、包装印刷、工业涂装等重点行业实施VOCs 污染减排；2019 年《重点行业挥发性有机物综合治理方案》[7]要求石化、化工类工业园区建设监测预警监控体系；《2020 年挥发性有机物治理攻坚方案》[8]要求具备条件的石化、化工类工业园区，开展走航监测、网格化监测以及溯源分析等工作，对重点区域的重点行业开展VOCs 自动监控设施建设和运行情况排查，全国12 月底前基本完成VOCs 重点排污单位自动监控设施建设和联网。目前，国家发布废气污染物排放（控制）标准40 余项，其中，涉VOCs 有17 项，涉VOCs 无组织排放的12 项，及VOCs 处理效率的6 项。国家发布的排污许可证申请与核发技术规范中，13 大行业的16 项具体规范要求控制监测VOCs，10 大行业11 项具体规范规定了非甲烷总烃；排污单位自行监测技术指南中，8 大行业的9 项具体指南提出了VOCs 的监测要求，7 大行业8 项指南有非甲烷总烃监测要求。同时，全国有14 个地方，颁布实施了46 项涉VOCs 的地方排放（控制）标准，主要集中在印刷、表面涂装、家具制造、汽车制造等行业，控制指标主要涉及非甲烷总烃、苯系物等常见污染物。

1.3.2 监测要求

主要体现在从VOCs 专项监测的启动到对监测工作的深化部署。2018 年环境保护部印发《关于加强固定污染源废气挥发性有机物监测工作的通知》[9]，标志着废气VOCs 专项监测启动，从建立VOCs 排污单位名录库、加强工业园区监测监控、强化排污单位自行监测、VOCs 监测管理能力建设等方面全面推进VOCs 监测，同时制定固定污染源废气挥发性有机物检查监测要点和固定污染源废气挥发性有机物监测技术规定（试行），对固定源VOCs 的测试流程、采样方法选择等进行了详细的要求，以此指导地方做好对挥发性有机物重点排污单位的VOCs 专项监测工作。2020 年生态环境部印发《关于加强挥发性有机物监测工作的通知》（环办监测函〔2020〕335 号），从督促排污单位落实自行监测责任、加强重点区域VOCs监测、加强监测数据报送等方面，进一步深化废气VOCs 专项监测。同时，对监测方法选择，监测项目确定、质量保证及控制在HJ 732、HJ 734、HJ 38、HJ 397、HJ 373 等主要的国标中都有具体规定。

2 建议

一是加强组织领导，将任务分解落实至责任部门和单位，加强监督指导，为VOCs 监测工作提供组织保障；通过申请大气污染防治专项资金等方式，落实能力建设与运行经费；同时，强化人员培训，切实提升VOCs 监测能力，为VOCs 监测工作提供技术保障[2]。二是加强VOCs 监测质量控制技术研究，在严格执行《环境空气臭氧前体物有机物手工监测技术要求（试行）》[5]等监测质量保证与质量控制要求的基础上，精细化实施监测质量控制计划。同时，强化数据审核，提升数据质量，深化数据分析与评估，为生态环境主管部门提供研判依据。三是开展污染源VOCs智能化走航监测，通过对区域开展科学、系统的网格化走航，全面、快速、精准诊断VOCs 污染的整体分布情况，锁定重点污染区域，识别优控污染因子；还可通过区域VOCs 总量污染分布，识别重点区域以及区域内重点企业，结合企业内部走航，确定污染源头，诊断重点污染企业。同时，石油炼制、石油化工等行业，严格规范按标准要求开展LDAR，切实对生产过程的物料泄漏进行控制，强化无组织排放监管。