苯的污染控制理論與技術

摘 要：本文介紹了苯污染對人類健康與環境的危害，介紹了苯的各種來源。表明了苯污染在我們的生活中已經非常廣泛，但由于其物化性質，其難以被徹底消除。從政府行為、企業行為和公眾行為三個方面介紹了主要的苯污染控制的技術與方法。

關鍵詞：苯；苯污染；污染控制

1 苯的危害性

苯在常溫下為一種無色、有甜味的透明液體，分子式C6H6，沸點為80.1℃，具有結構穩定、易燃、易毒、易溶于有機溶劑等特點，其已成為石化行業中誘發職業病的主要危害因素之一[ 1 ]。與此同時，環境中散游的苯也已成為危害環境的重要污染物。

1.1 對人的危害

苯具有沸點低、揮發性大，空氣中易擴散等特點，吸入或皮膚接觸都會對人和動物造成危害，因此，苯引起的急性和慢性苯中毒不易察覺，且危害具有持久性[ 2 ]。

少量氣態和液態的苯對人的眼、鼻、喉、呼吸道以及皮膚有強烈的刺激性，從而引起敏感部位發炎或腫脹，同時也能使人產生睡意、頭昏、心率加快、神志不清等現象[ 3 ]。同時接觸大量的苯可麻痹中樞神經系統，更有甚者會因其而死亡，據調查，如果人吸入20000 ppm的苯蒸氣10分鐘內便會有生命危險。

與此同時，在長期接觸條件下，苯對血液會造成慢性中毒，其癥狀表現為骨髓損害，功能細胞、血小板數量減少，染色體畸變，這導致血液病變，誘發白血病，再生障礙性貧血等血液疾病[ 4 ]。

苯在人體內的潛伏期可長達十數年，期間不斷抑制和破壞免疫系統，從而誘發各種疾病發生。苯還能導致基因遺傳缺陷，致使胎兒殘疾，影響多代人，因此，苯是對人類身體造成嚴重危害的物質，國際癌癥研究中心（IARC）已經確認為致癌物，這已引起人們對苯環境和人健康問題的重視[ 5 ]。在實際生活中，人對苯的敏感程度因其個人的健康狀況和接觸環境而異，但是如果在環境中聞到苯的芳香味，就有可能有苯中毒的危險。

1.2 對環境的危害

苯作為優良的有機溶劑，廣泛用于化工及石油工業生產中，這就使得苯的來源眾多。苯自身具有特殊穩定的芳香環結構，不易發生氧化反應和加成反應，因此很難在環境中實現向低毒或無毒物質的轉化，因此其在環境中滯留期長，難以消解。

與此同時，苯具有易燃性和易揮發性，其在空氣中易形成易爆性混合物，在合適條件下，易發生爆炸，如在明火、高熱條件下和在氧化劑氧化條件下均可能發生爆炸燃燒。燃燒過程中，有大量CO、CO2等污染氣體排出，這不僅嚴重危害了人們的生命財產安全，而且嚴重污染了環境。

苯的這些性質為人們在苯的實際生產、運輸和使用過程中提出了更高處理要求，防爆、降低環境污染和對人體的危害性是重要努力方向。

2 苯污染源

2.1 工業來源

石油化工企業超標排放的廢水、廢氣是造成環境中苯污染事故的主要根源，如石油化工企業生產的“三苯”產品中，以及制鞋、油漆、印刷等行業的廢氣中就含有大量的苯。另外，苯儲運過程中的意外事故，如翻車、容器破損、泄漏等，也會造成嚴重污染。

2.2 交通來源

苯的馬達法辛烷值較高，在高辛烷值汽油組分缺乏時，汽油中曾保留過較高含量的芳烴和苯[ 6 ]。由于苯的結構穩定，難以發生氧化反應，導致機動車內燃機工作時不能充分燃燒，隨尾氣排放到大氣中而污染大氣；同時，汽車加油站和槽車裝卸站也是苯的一個污染源。

2.3 生活來源

生活中我們也時常受到苯的污染。如建筑裝飾材料，油漆等室內材料，在很長一段時間內都有苯的釋放，嚴重破壞居室生態；在某些飲品中的苯甲酸鹽類防腐劑與維C（抗壞血酸）易發生脫羧反應，形成少量的苯；在日常生活中，人每天吸入的潔凈空氣中含苯220μg，但是每抽一支煙吸入的苯約為295μg（歐盟估計值）[ 7 ]。因此苯的來源與人們的生活息息相關，探索苯的控制措施就顯得尤為重要。

3 苯污染控制

顯然，苯污染范圍廣且污染量大，自然環境的自我消納能力無法承受，因此苯污染的控制還需要大量人為的行動。污染控制主要從政府行為、市場行為、公眾行為三個方面來實現，且應更加注重污染的預防，而不只是產生污染后的末端治理。

3.1 政府行為

政府對污染控制的行為多表現為發布國標、政策等，從根源上減少了苯污染的產生。近年來，苯的危害已引起了世界各國的高度重視，國家對各方面的苯含量都有嚴格的限制標準。

例如我國已將苯劃分為中閃點液體。世界許多國家制定了大氣中苯的含量標準，如歐盟2006年1月1日起開始執行大氣中苯的年均濃度限值為1μg/m3。世界各國對汽油中苯含量也有十分嚴格的要求，對苯含量的限制更有進一步嚴格的趨勢[ 8 ]。

目前，國Ⅳ車用汽油標準對苯體積含量的限制為不大于1.0%，隨著美國清潔燃料法規規定[ 9 ] （機動車尾氣毒物排放標準Mobile Source AirToxics Ⅱ）的實施，美國煉油商在2011年前將汽油的苯體積含量由當前的1.0% 降至0.62%（年度平均值）[ 10 ]。

3.2 企業行為

企業對苯污染的控制主要源于政府行為的調控，以及企業自身利益的考慮。因此企業會對自己的生產原料、生產工藝和生產條件等進行調整，使苯污染最小量化，以達到控制苯污染的目的。另外，有些企業還會開始研究苯轉化消除的技術，來控制企業本身“三廢”中的苯，或有償提供于其他企業。不管企業動機如何，企業對苯污染的控制行為是苯污染控制的關鍵，也是政府行為落到實處的體現。

如今，隨著政府對苯含量的要求日益嚴格，以及公眾的環保意識不斷增強，企業也致力于研究控制苯含量的技術。簡單的吸附、抽提等物理分離法現已不能滿足控制苯含量的要求，且分離出來的苯可能對環境造成二次污染，故最有效的方法是采用化學轉化法進行苯污染的控制?；瘜W轉化法的優點在于實施靈活性高，脫苯率高，與其它工藝的組合性強。

以汽油中的苯污染為例，汽油中的苯污染50% ～ 60% 來自重整生成油，因此現在主要針對重整生成油的化學降苯技術主要有以下兩種[ 11 ]：

3.2.1加氫飽和技術

加氫飽和降苯技術的原理為：重整生成油切割出富苯餾分，在加氫反應器中，苯加氫飽和轉化為環己烷。該技術路線成熟，已在多個煉廠應用，但不可避免地帶來重整汽油辛烷值損失和氫耗問題。但該技術已優化出多種工藝，主要有CD Hydro工藝、Bensat工藝、Benfree工藝，以及GT-BenZapSM工藝、NExSAT工藝等。

3.2.2烷基化技術

為了上述技術所帶來的問題，Mobil公司開發出了烷基化降苯技術，其原理為：利用重整生成油富苯餾分與輕烯烴反應，將苯轉化為高辛烷值的烷基苯化合物。埃克森美孚研究和工程公司（EMRE）為了避免氣相烷基化降苯技術反應裝置復雜的問題，開發出了基于液相烷基化的新一代重整油烷基化降苯技術——BenzOUTTM工藝[ 12 ]，目前已在北美的煉廠成功地進行了工業應用。

3.3 公眾行為

公眾作為整個苯污染控制的最末端，當苯沒有從源頭上得到很好的控制時，公眾是苯污染的直接受害群體。只有當公眾對苯的危害有了充分的了解后，才會自然而然的產生環保意識以及自我保護意識，自發的對苯污染進行控制。隨著頻頻爆出的苯污染事件，苯污染已經受到了公眾的充分重視。對于大多數公眾，除了要避免選擇苯污染大的職業，還需要注意日常生活中的苯污染。日常生活中還需要控制的苯污染主要體現在家裝和自來水兩個方面。

據了解，室內環境中的苯污染主要來自含苯的膠黏劑、油漆、涂料和防水材料的溶劑或稀釋劑，其中的苯會慢慢揮發出來，通過人的呼吸作用進入到人體，對人體造成傷害[ 13 ]。因此室內苯污染的控制主要通過長時間通風配合植物或吸附劑的吸收作用，再加上室內裝修時選擇苯含量低的裝飾材料從根源上進行防治。

在自來水處理廠中，通常是用大量的活性炭來吸附苯，在經過凈化來最大化的減小苯污染，但并不是100%的根除，再加上一些突發性環境污染事件，如蘭州自來水苯含量超標事件等[ 14 ]，對人體有著嚴重的危害[ 15 ]。因此公眾對自來水中的苯污染控制主要是通過家用凈水器對苯污染物進行再次去除。

4 結語

苯污染對我們的環境和生活造成了嚴重的危害，應該引起我們足夠的重視。污染控制需要各有關部門、各企業以及每個公民共同努力，才能有效的發揮作用。

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作者簡介：

沈衛林（1981-），男，工程師，現任桐鄉市科技局農業與社會發展科長，桐鄉市科技發展中心法人，主要從事資源環境的研究工作。