揮發性有機物VOCs監測方法及治理研究

唐其文　吳艷

摘要：本文分析了揮發性有機物VOCs對環境產生的危害，詳細闡述了揮發性有機物VOCs的監測方法，全面總結了揮發性有機物VOCs的治理技術，旨在為揮發性有機物VOCs的監測和治理提供有效的理論依據，從而采取科學措施對有害物質進行有效治理。

關鍵詞：揮發性有機物VOCs；危害；監測方法；治理技術

中圖分類號：X83 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）06-0159-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.094

Abstract： This paper first analyzes the harmful effects of volatile organic compounds （VOCs） on the environment. Then it describes in detail the detection methods of volatile organic compounds （VOCs）. Finally， it comprehensively summarizes the treatment technologies of volatile organic compounds （VOCs）. The purpose is to monitor and control technologies. The role of volatile organic VOCs in work reflects the provision of an effective theoretical basis， so as to take measures to control harmful substances.

Key words： Volatile organic compounds VOCs； Hazards； Monitoring methods； Governance techniques

1 揮發性有機物VOCs對環境產生的危害

目前，在水體中已經檢測出2000種VOCs種類，其中有200種會對人體造成傷害。一般在企業的廢氣、廢水排放中可能存在這種物質，對人體生存的環境造成危害。在紫外線的作用下，VOCs中的氮氧化合物和碳氧化合物會產生化學反應，并形成O3，可能會導致大氣光化學煙霧事件的發生，對人們的生活健康和植物的生長狀況都產生不利的影響[1]。O3是光化學煙霧事件的代表污染物質，在VOCs的作用下，大氣中的O3濃度上升，對大氣造成危害。另外，大氣中形成的二次氣溶膠會受到VOCs的參與，這種有害物質為顆粒狀，會長期滯留于大氣中，能夠光線散射，從而降低大氣的能見度。揮發性有機物VOCs在進入到人體之后，對眼睛和呼吸道都會產生刺激作用，可能導致皮膚出現過敏癥狀，導致人體出現頭痛、乏力、咽喉痛。嚴重的甚至可能會產生毒性，導致人體畸形或者致癌，這些對人體的危害都不能被忽視。其次，VOCs還會導致水體的污染，VOCs的熔點和沸點都較低，在水體中一般濃度不會太高，但是這也會對周圍的環境產生不利影響，很多VOCs的濃度比檢測限低，因此很難被檢測到，但是這卻對水體環境造成了不良影響，如果人們應用這種水給農作物澆灌，最終會對人體的健康造成危害[2]。

除此之外，VOCs會對土壤造成危害。VOCs在土壤中不容易被發現，這主要是因為土壤是復雜的三相共存體系，土壤中有各種物質的結合，VOCs在土壤中也表現為氣、液、固三相之間的吸附平衡狀態，在土壤環境中比較隱蔽，不容易被發現。VOCs的揮發性較強，所以VOCs在土壤中污染不會進行到植物中，但會對人體健康造成影響，主要污染的表現形式是經過揮發后的氣體被人體直接吸收導致人體的健康受到危害。在目前的環境中，很多的土壤中VOCs污染物質很難被降解，會對環境造成持續的危害。化學物質能夠被土壤吸附，所以VOCs在經過一段時間之后能夠被緩慢釋放，但是這種釋放的濃度較小，釋放時間較長，會在人體內部不斷積累，對人體的健康造成傷害[3]。

2 揮發性有機物VOCs監測方法

2.1 膜萃取氣相色譜技術

膜技術是監測揮發性有機物VOCs的首選技術，因為進行膜萃取工作時，容易出現相間的混合時間，可能導致溶劑很難形成乳液狀，因此，要利用膜技術降低溶劑的損耗率，保障膜萃取技術檢測物質的有效。在膜萃取氣相色譜技術的檢測中，VOCs能夠通過纖維膜和惰性氣體實現有效結合，并且被壓縮和吸收，利用電流進行加熱，在注入裝置之間會存在一個時間間隔，保障VOCs能夠合適的置入裝置中[4]。在一定的時間作用下，膜萃取會呈現恒定的狀態，這就為檢測結果的準確性提供支撐。

2.2 質子轉移反應質譜

VOCs物質具有較高的活性，所以在樣品的采集和分析工作中都具有一定的難度，但是利用在線分析技術能夠將這種難度降低，減少來自衍生化的困擾，提高檢測結果的精準度。因為質子轉移反應質譜的靈敏度較高，在較短的時間內能夠分析性能，并且在進行監測的過程中，主要是在線采樣的工作流程，省略了濃縮等操作流程，節省了大量的時間，提高了工作效率。

2.3 吸附劑富集檢測法

固體吸收劑是吸附劑富集檢測法中會運用到的物質，利用固體吸收劑吸附濃縮揮發性有機物VOCs，采用這樣的形式實現采樣和濃縮兩個操作流程的結合，實用性較強，也能夠提高工作效率。在實際的操作過程中，首先應該利用吸附管選擇氣體的污染物濃度，然后得到平均濃度，吸附劑的填充量要在19以內，避免吸附劑出現錯誤。吸附劑富集檢測法實施的成本較低，并且比較容易清洗，能夠循環使用，避免了資源的浪費。另外，這種方式的采集體積空間較大。但監測方法具有局限性，不適合于濃度較高的揮發性化合物。

3 揮發性有機物VOCs治理技術

3.1 冷凝回收技術

冷凝回收技術指的是在氣壓或者降溫的作用下，使VOCs從氣體狀態轉變為其他形態的物質，然后利用物質的物理性質，在不同的溫度環境下，分離VOCs和其他氣體。對于濃度和沸點較高的氣體，能實現全面凈化，利用催化燃燒輔助該技術，能夠保障該技術的良好性能。但是這種治理技術具有一定的缺陷，消耗的高壓和低溫能量較大，凈化中等或者是高等揮發性氣體的能力較弱，并且購買這種技術設備成本較高。

3.2 膜基吸收回收技術

膜基吸收回收技術運用中空的纖維微孔膜，兩相在膜的兩側流動，為了防止乳化現象的出現，兩相又會受到膜表面的阻力，阻止兩相之間的接觸。膜基吸收回收技術的關鍵點是要選擇合適的吸收劑，這也是VOCs治理技術實現高效的關鍵保障，這項技術對動力的要求比較小，只需要低壓一個標準就能實現界面穩定性的維持工作。這項技術的操作流程比較簡單，消耗較低的能量，但是能夠得到比較高的回收效率，能夠實現有機物的回收應用和處理，對環境的污染也比較小，不會有二次污染的情況產生。

3.3 生物氧化技術

生物氧化技術就是通過一系列的生物技術實現有機物的分解和降解，這些生物過程主要有代謝、消化、微生物氧化等過程，VOCs最后會被分解為CO2和水。生物氧化技術的具體操作流程如下：首先在設備中加入VOCs氣體，將設備中的氣體采取加濕處理。然后，讓氣體跟隨生物濾床而移動，利用平流吸入或者擴散等綜合效應，讓氣體進入到填料液膜中[5]。最后，使用生物膜使氣體和濾料上的生物實現接觸，在一系列化學反應的作用下，使VOCs實現分解。利用生物氧化技術對有機物進行分解，采取的是統一的設備，應用成本較低，操作流程簡便。但是這項技術使用的設備體積較大，不便運輸，同時治理VOCs的時間較長，效率比較低。對于混合的物質不能實現降解，并且對外界的環境條件的要求較高，適應性較差。

4 總結

綜上所述，VOCs會對環境和人體健康造成不利影響，需要利用這些技術對VOCs進行檢測，然后在此基礎上采取相應的措施進行整改，可將對環境和人體健康的危害降到最低。

參考文獻

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[2]董立新，周緒申.一種新型地表水VOC在線監測儀性能的測試分析[J].中國科技成果，2016，17（20）：21-23.

[3]王紅麗，景盛翱，王倩等.溶劑使用源有組織排放VOCs監測方法及組成特征[J].環境科學研究，2016，29（10）：1433-1439.

[4]江梅，鄒蘭，李曉倩等.我國揮發性有機物定義和控制指標的探討[J].環境科學，2015，（9）：3522-3532.

[5]張明明，葉鋮.固定排放源VOCs在線監測系統簡論[J].黑龍江科技信息，2016，（14）：86-86.

收稿日期：2018-04-19

作者簡介：唐其文（1986-），男，工程師，碩士研究生，研究方向為揮發性有機物監測。