我国大气中挥发性有机物监测与控制现状分析

刘蓉蓉

（河南省濮阳生态环境监测中心，河南 濮阳 457000）

引言

大气挥发性有机物被称为VOCs，主要包括醇类、酮类、醚类等物质，是大气中一类常见的气体污染物，它不仅会对生态环境、人体健康造成威胁，还会通过大气光化学反应生成二次污染物，如有机气溶胶、臭氧等。由此，有效监测和控制大气挥发性有机物是必要的，相关人员要看到这一点，提升对大气挥发性有机物的重视。

1 大气中挥发性有机物的来源和危害

1.1 挥发性有机物的来源

挥发性有机化合物的英文缩写是VOCs，其特点为熔点低于室温，沸点在50℃到260 ℃之间，包含硫化合物类、含氮化合物类等[1]。它的来源主要有两方面：一是挥发性有机物的本身原因，如氯代和苯系物等物质的挥发，在各个城市的空气中，这些有机化合物广泛存在，严重影响当地的生态环境和居民的身体健康。二是人为因素，如释放的废弃物、溶液、工业生产等燃料以及运输中产生的发挥性有机物。大气中发挥性有机物的来源见图1。

图1 大气中发挥性有机物的来源

1.2 挥发性有机物的危害

我国的大气中存在许多的臭氧和细颗粒物，一部分是由挥发性有机物引起的。随着社会的发展，各领域广泛关注大气环境问题，不同种类的挥发性有机物产生的危害是不同的，具体包括三方面：第一，是制造臭氧和细微颗粒的前体物质。当臭氧和细微颗粒的浓度过高时，雾霾天气会频繁出现，同时，挥发性有机物能够与大气中的某些物质结合，进而产生光学反应，出现大量的光化学烟雾，会对人的身体健康产生进一步的影响[2]；第二，会对人体造成严重危害。挥发性有机物会通过口、鼻、眼进入人的体内，刺激黏膜，同时，它的气味具有很强的刺激性，当浓度较高时，人体吸入这些气体后会头痛、恶心，严重情况甚至会晕倒。经过研究发现，挥发性有机物具有一定的致癌性，尤其是甲醛这类物质，不仅会影响人们的中枢神经，还会对人们的造血器官产生影响，导致人们出现多种疾病，如败血症；第三，容易引起火灾和爆炸。挥发性有机物中包含乙烯，这类有机物被广泛运用于各类化工产业中，它在低浓度状态下不会对人体健康造成危害，但浓度过高时，不仅会威胁人体健康，还会让化工厂面临火灾的隐患，甚至引发爆炸，大气挥发性有机物的影响见图2。

图2 大气挥发性有机物的影响

2 我国在大气挥发性有机物方面运用的监测和治理技术

2.1 PTR-MS技术

此技术的工作原理是运用流动漂浮模型、电离等方法检测空气中的挥发性有机物[3]。其优点在于能缩短检测时间，灵活性强，还能够清晰地显示监测结果，简化样品的采集和处理过程，不容易受其他因素的干扰。当前，汽车尾气监测中广泛运用这一技术，受到了相关专家的重点关注。

2.2 TOF-MS技术

这一技术也被称为飞行时间质谱分析法，其工作原理是利用质子与电荷的差异性影响、控制周边的电场，做好离子的统计工作，再根据统计结果进行详细研究。优势在于监测挥发性有机物的时间短，在保证结果准确性的情况下，几分钟内就能完成监测，监测效率很高。但缺点在于容易受其他离子的干扰，增加监测人员的工作难度。

2.3 气相色谱监测技术

在实际测量挥发性有机物时，运用这一技术能够将相关有机物的含量准确测量出来。它包括两个阶段，第一阶段是样品采集过程，即通过吸附管定量收集空气，在此过程中，吸附管具有重要的作用，能够将空气中的非挥发性有机物过滤掉，保留挥发性有机物。第二阶段是样品监测阶段。在此阶段中，工作人员会提高吸附管的温度，解析吸附管内的挥发性有机物，让它进入到气相色谱仪器中，如此，技术操作人员会对有机物的峰面积加以检测，以此了解挥发性有机物在空气中的具体含量。

2.4 热破坏技术

在大气挥发性有机物的治理中，热破坏技术有着广泛的应用，其工作原理是直接燃烧或催化燃烧挥发性有机物，让大气中的挥发性有机物与氧气发生化学反应，实现分解有机性、降低浓度等目标[4]。此技术应用在挥发性有机物浓度不高的地区可取得良好的治理效果。直接燃烧这种方式能够将绝大部分的挥发性有机物分解处理，催化燃烧与之相比，虽然成本较高，但稳定性更高，治理效果也更好。

2.5 光分解技术

光分解技术的工作原理是借助光的照射作用，快速分解大气中的挥发性有机物，让其变成各类无毒的物质，如水和二氧化碳。这种技术的优点在于能够利用光合作用彻底分解大气中的挥发性有机物，治理效果较好。

3 我国大气挥发性有机物监测和控制的现状

3.1 我国大气挥发性有机物监测与控制相关政策

近些年，社会各界更加关注挥发性有机物，陆续颁布了相关的法规政策。2013年，国务院发布了《大气污染防治行动计划》，对挥发性有机物的污染防治进行了明确规定，同时在包装印刷、表面涂装、有机化工等相关行业实施了综合治理[5]。在2015年，我国首次将挥发性有机物纳入监管范围，提出各区域在防治大气污染时，要加强合作，共同控制温室气体和大气污染物，明确规定了挥发性有机物生产、销售、使用、运输各环节的要求。在2016年，国务院颁布了《“十三五”生态环境保护规划》，此规划要求重点地区重点行业要做好挥发性有机物的监测工作。

3.2 我国环境空气中挥发性有机物的监测情况

2013年，我国环境空气质量监测网全面建成并投入使用，涵盖了多个省市，所有站点要按照相关要求开展臭氧、二氧化碳等物质的监测。在2016年，环保部在重点区域建立了光化学监测网、颗粒物组分网等，该网由具有监测条件和能力的重要站点组成，不仅能够监测空气质量，获得常规参数，还可进行颗粒物化学组分的手工监测、在线监测。除此之外，其他大部分城市并没有开展挥发性有机物的监测。

近些年，部分地区的高等院校、科研机构、环保部门在大气挥发性有机物方面进行了试验性监测。研究结果表明，虽然大气挥发性有机物的组成、种类是不同的，但各地普遍存在酮类、醛类、芳香烃等物质，在这些物质中，芳香烃对于挥发性有机物中的臭氧影响最大。北京监测到的挥发性有机物包括正丁烷、乙烯、丙烷等，浓度在1.12～5.25 ppd之间，上海地区监测到的挥发性有机物有苯系物、乙烷、丙烷等，浓度在1.10～8.41 ppd之间。

3.3 我国挥发性有机物排放监测情况

近些年，我国加强了对国控企业废气中挥发性有机物的监督监测，在合成革、橡胶制品、石油炼制、石油加工等多个行业制定了排放标准，监测项目有乙醛、甲醛、甲硫醇、苯系物、甲苯、苯等二十三项，各区域可自行掌握监测频率。

2016年，国家对422家废气国控企业进行监督性监测，包括26个地区，28个行业。监测结果显示，在废气有组织排放中，二甲苯浓度范围低于执行排放限值的有73家企业，甲苯浓度范围低于执行排放限值的有90家企业。

在废气无组织排放中，苯浓度低于排放限值的企业有18家，甲苯浓度低于排放限制的企业有20家。

3.4 我国大气挥发性有机物控制采取的相应技术

在对大气挥发性有机物进行控制时，为了减少其排放，做好控制工作，我国运用了先进的清洁生产工艺设备和流程，并引入了国外先进的控制技术，尤其是美国一些地区控制大气挥发性有机物排放的相关技术。针对一些需要销毁、回收的行业，主要依据该行业排放的有害气体浓度选择运用相关的控制技术，例如，对于排放浓度＞500 mg/m3的废气，运用的是回收技术；对于排放浓度＜1 000 mg/m3的废气，运用的是销毁技术。我国在控制挥发性有机物的排放方面，不仅会运用传统的控制技术，如吸收法、燃烧法、吸附法，还会运用电晕法这类新兴的方法。不同的行业运用的控制方法也是不同的，如在涂料行业中，主要运用的是燃烧控制技术，其次运用的是吸附控制技术。我国现行大气中的VOCs监测方法标准见表1。

表1 我国现行大气中的VOCs监测方法标准

4 我国挥发性有机物监测和控制存在的主要问题

4.1 污染防治体系不健全

就目前的情况来说，我国对大气挥发性有机物的监测和控制处于起步阶段，污染防治监管体系还不健全，国家对大气挥发性有机物的控制不够全面，没有深入研究某一类型的气体。另外，国家并没有出台针对大气污染突发事件的相关法规，在有害气体日常监管方面没有建立有效的污染防治体系。

4.2 基础数据匮乏

我国是一个工业大国，工业生产规模庞大、种类繁多。而当前环境污染治理的主要对象是常规污染物，相关部门对企业有害气体排放强度的大小、源头的分布不够重视，在控制有害气体时并没有完善相应的硬件设施，无法保障此项工作的顺利推进。同时，我国只有少数科学家在进行挥发性有机物的监测和控制研究，搜集到的基础数据匮乏，无法全面了解排放情况。在对大气挥发性有机物进行测量时，运用的是外国的排放系数，难以保证数据的准确性，不能真正地运用到我国挥发性有机物的排放控制过程中。

4.3 排放标准不完善

从以上分析中可了解到大气挥发性有机物的来源广泛、种类多样，很难从源头控制。同时，我国在制定环境空气质量标准时，对大气挥发性有机物的考虑较少，没有从我国实际环境空气质量入手，得到的数据存在较大的偏差，并未形成统一的技术规范，无法对比不同的研究结果，这会影响污染的防治力度。同时，我国在进行大气挥发性有机物防治时，运用的技术大多是从国外引入的，与中国的实际情况不符，不具备相关的知识产权。

5 我国大气挥发性有机物监测和控制的措施

5.1 健全相关的法律法规

为增强大气挥发性有机物监测和控制力度，需完善相应的法律法规，尤其是要细化具体内容，可以专门列出几章节来阐述大气污染防治。具体内容应包括以下几个方面：第一，可按照治理的优先程度对各类污染物进行排序，如将备受人们重视的内容排在最前列；第二，登记大气挥发性有机物中的有毒有害气体；第三，落实大气挥发性有机物中有毒有害气体对环境污染产生的责任；第四，根据实际情况，确定大气挥发性有机物中的有毒有害气体的相关控制计划，明确污染防治方向；第五，约束大气挥发性有机物中有毒有害气体的生产、制造、使用，可明令禁止。

5.2 提高大气挥发性有机物监测和控制的重视程度

各地区要重视挥发性有机物的监测和控制工作，采取有效的措施，可从以下方面出发：第一，相关部门要严格监督大气挥发性有机物的具体污染情况，加强监督和执法，成立专门的监督机构；第二，各地区要重视普查本地大气挥发性有机物的污染状况，标记出排放量高的地区和企业，督促它们采取措施；第三，国家要加大对大气挥发性有机物的监测和控制工作的资金投入力度，改进当前的生产工艺，积极研究能代替大气挥发性有机物的物质；第四，可将有毒有害气体排放量高的地区作为试点地区开展污染控制工作，从试点中积累污染控制经验，并将其运用到各个地区的污染控制举措中。

5.3 加强标准控制

要做好挥发性有机物的控制，可从环保标准、排放、检测三方面入手，建立规范的挥发性有机物监测标准，并统一测量方法，以便操作人员能够将不同的研究进行相互对比。同时，要在相关行业中对有毒有害气体的生产排放加以限制，制定针对性的排放体系。在完善环保标准时，要意识到环保材料的重要性，加大研发力度，还要对涂料等商品的环保生产标准加以完善，鼓励企业积极运用水性涂料，以更好地保护环境。

6 结语

综上所述，在大气挥发性有机物的监测和控制中，我国要根据不同地区的空气污染程度制定出适合的监测和控制方法，运用有效的控制技术，采取有效的控制措施，提升大气挥发性有机物监测和控制的效果。