環(huán)境空氣中苯系物監(jiān)測(cè)分析及治理方法

黃定威

摘 ? 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)的進(jìn)步，我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程也在不斷推進(jìn)。工業(yè)化的發(fā)展雖然帶來(lái)了很好的經(jīng)濟(jì)效益甚至是社會(huì)效益，但是同時(shí)也帶來(lái)了環(huán)境污染等問(wèn)題，其中苯系物是最常見(jiàn)的污染物之一，對(duì)人體健康構(gòu)成極大威脅，因此，對(duì)于環(huán)境空氣中苯系物的監(jiān)測(cè)和分析具有重要意義，并進(jìn)一步探究其相應(yīng)的治理方法。

關(guān)鍵詞：空氣 ?苯系物 ?監(jiān)測(cè)分析 ?治理方法

中圖分類(lèi)號(hào)：S763.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（a）-0142-02

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)的進(jìn)步，我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程也在不斷推進(jìn)。工業(yè)化的發(fā)展雖然帶來(lái)了很好的經(jīng)濟(jì)效益甚至是社會(huì)效益，但是同時(shí)也帶來(lái)了環(huán)境污染等問(wèn)題，其中苯系物是最常見(jiàn)的污染物之一，對(duì)人體健康構(gòu)成了極大威脅，因此，對(duì)于環(huán)境空氣中苯系物的監(jiān)測(cè)和分析具有重要意義，并進(jìn)一步探究其相應(yīng)的治理方法。

苯系物是最常見(jiàn)的環(huán)境空氣污染物之一，包括了苯及其衍生物，最常見(jiàn)的有苯、甲苯、二甲苯、異丙苯、乙苯、硝基苯以及苯乙烯等化合物，主要來(lái)源有干油漆和各種類(lèi)型溶劑的揮發(fā)以及建筑材料的釋放，此外汽油的不完全燃燒和以煤為代表的化石燃料燃燒也會(huì)排放大量的苯系物。苯系物是最具代表性的揮發(fā)性有機(jī)物，毒性很大，而且具有強(qiáng)致痛性，嚴(yán)重危害了人類(lèi)的健康。苯系物危害人體的傳播途徑較多，能夠通過(guò)皮膚、消化道甚至是呼吸道進(jìn)入人體，會(huì)對(duì)人體構(gòu)成極大的威脅。其中，苯能夠誘發(fā)白血病等疾病，甲苯、二甲苯等苯系物會(huì)對(duì)人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)和血液系統(tǒng)造成很大的危害。

因此，基于對(duì)環(huán)境空氣中苯系物的監(jiān)測(cè)分析，對(duì)進(jìn)一步探究其相應(yīng)的治理方法有重大意義。

1 ?苯系污染物及其來(lái)源

1.1 苯系污染物

苯系污染物包含了多種物質(zhì)，指的是一系列的物質(zhì)，最常見(jiàn)的有苯、甲苯、乙苯、苯乙烯以及二甲苯等。在常溫的狀態(tài)下，味甜、油狀、無(wú)色透明液體，密度比水小，具有特殊氣味。苯易燃易爆，且易揮發(fā)，無(wú)色具有芳香氣味，極易在無(wú)察覺(jué)的情況下使人中毒，也被人們稱(chēng)為“芳香殺手”。

1.2 苯系污染物的主要來(lái)源

通常苯系污染物常來(lái)源于工業(yè)生產(chǎn)，特別是裝飾材料生產(chǎn)的企業(yè)以及辦公用品生產(chǎn)的廠家，因?yàn)楸较滴锞哂休^好的性能以及溶解性，常用作溶劑進(jìn)行使用。

苯系污染物的主要來(lái)源是油漆、油脂以及樹(shù)脂等，尤其是在室內(nèi)裝修的過(guò)程中需要使用各種膠、涂料以及防水材料，同時(shí)還需要對(duì)以上材料進(jìn)行稀釋和溶解等，這就需要用到苯系物，但是通常不會(huì)用純苯而用甲苯和二甲苯進(jìn)行代替，但是仍不能避免在工程完成之后會(huì)有大量的有機(jī)物散發(fā)到空氣中。

在空氣中揮發(fā)的有機(jī)物中，油漆是苯系物散發(fā)的主要來(lái)源，在油漆涂料的添加劑中含有大量的苯系物，很多膠黏劑的生產(chǎn)和使用中也會(huì)產(chǎn)生很多的苯系污染物，此外，在家庭的沙發(fā)以及部分家具購(gòu)買(mǎi)和使用中也會(huì)釋放大量苯系物。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，如果使用了稀料和原粉組成的防水材料，裝修完成之后的實(shí)際檢測(cè)結(jié)果比國(guó)家規(guī)定的要高出15倍左右。

2 ?苯系物檢測(cè)

2.1 樣品采集

通常苯系物的樣品采集主要有三種方式，主要是直接采樣、被動(dòng)式采樣和有動(dòng)力采樣三種類(lèi)型。最簡(jiǎn)單的是直接采樣，操作簡(jiǎn)便，實(shí)施方便，借助注射器等固定容器來(lái)完成，對(duì)樣品進(jìn)行直接采集，此方法主要在濃度較高的位置使用，這也是該方法的局限所在。被動(dòng)式采樣采集的樣品類(lèi)型主要有蒸汽態(tài)和氣態(tài)污染物，使用的原理是氣體分子滲透和擴(kuò)散，采樣過(guò)程不需要?jiǎng)恿χС忠膊粫?huì)產(chǎn)生噪聲，在室內(nèi)空氣和個(gè)體接觸的污染物中廣泛采用。最后是動(dòng)力采樣，動(dòng)力采樣需要在空氣樣品中添加吸收液和吸附劑等，然后采集目標(biāo)化合物。吸附劑的選擇要遵守吸收效率高、吸附容量大、不干擾目標(biāo)化合物的測(cè)定和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等原則。

2.2 樣品預(yù)處理

在樣品采集完成之后，還需要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，這也是很重要的一步。正確的樣品預(yù)處理能夠?yàn)檫M(jìn)一步研究打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，樣品預(yù)處理最常用的方法有低溫預(yù)濃縮熱解析法、溶劑解析法和固相微萃取法等。而以上3種方法各有各的特點(diǎn)，其中溶劑解析法需要用解析溶液進(jìn)行預(yù)處理，但是由于解析溶液的體積往往比分析樣品的體積大，所以該方面的靈敏度不高，所以也會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差。而熱解析法能夠在檢測(cè)過(guò)程中有效避免溶劑帶來(lái)的定性定量干擾，其靈敏度較高，但是也存在一定的缺陷，其樣品的回收率較低，所以該方法不適合重復(fù)分析。固相萃取（Solid Phase Extraction）就是一種使用特定的固體吸附劑將樣品中的所需要的目標(biāo)化合物進(jìn)行吸附，進(jìn)而能夠得到大量的目標(biāo)化合物。相較于前兩種技術(shù)而言，回收率以及性能的靈敏度都較高。因此選用固相微萃取進(jìn)行預(yù)處理。

2.3 常用分析方法

在色譜分析中，包括了固定相和流動(dòng)相，其中氣相色譜是氣體流動(dòng)相，液相色譜是液體流動(dòng)相。所以根據(jù)固定相的不同分別采用氣固色譜和氣液色譜，其中氣固色譜的固定相是固體吸附劑，而氣液色譜的固定相是涂有固定液的載體。

氣相色譜法具有效能高、選擇性廣和靈敏度高的優(yōu)勢(shì)，所以其使用的范圍相對(duì)較廣，分析的速度也更快，在苯系物的分析中較為常用，借助該方法能夠定性和定量分析出異構(gòu)體和多組分的混合物，所以該方法的使用范圍比較普及。此外，較為常用的佳偶皮低溫預(yù)濃縮熱解析氣相色潛法、超臨界流體萃取法、新固相微萃取氣相色譜法、頂空氣相色譜法以及活性炭吸附SO2解析氣相色譜法等。

3 ?苯系物的治理方法

苯系物的治理方法有很多，最常見(jiàn)的有吸附法、生物法、吸收法以及高壓脈沖電暈法和光催化氧化法，隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，光催化氧化法因?yàn)槠洫?dú)有的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于揮發(fā)性有機(jī)物的處理中。

3.1 吸附法

吸附法需要借助凈化劑，從稀溶液中進(jìn)行提取，能夠分離和富集有用組分和有害組分。吸附凈化法和離子交換法的原則流程差不多，需要進(jìn)行吸附和解吸兩個(gè)過(guò)程。在工業(yè)上最常用的吸附劑有活性炭、磺化煤以及天然吸附劑。

在應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)活性炭的使用效果最好，其吸附的性能也最好，在使用中活性炭吸附飽和之后，需要用蒸汽來(lái)解吸。吸附法的應(yīng)用范圍較廣，這主要也是由于其具有去除效率高、凈化徹底以及能耗較低等優(yōu)勢(shì)決定的，且目前吸附法的工藝也相對(duì)成熟，更加實(shí)用，便于推廣。在苯系物污染物的工程處理過(guò)程中，也是采用吸附劑進(jìn)行重復(fù)的吸附和解吸，來(lái)去除空氣中的苯系污染物。

3.2 吸收法

吸收法是對(duì)氣體中的一種或者幾種氣體進(jìn)行去除的方法，這主要是利用液體吸收劑處理完成的。吸收方法主要有物理吸收和化學(xué)吸收，物理吸收主要是氣體在溶液中的溶解，而化學(xué)吸收主要是指氣體與溶液中的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的吸收過(guò)程。

吸收作用不僅應(yīng)用于氣體污染物的處理，而且在氣體污染物的回收中也廣泛應(yīng)用。隨著吸收法的不斷應(yīng)用和實(shí)踐，該方法也越來(lái)越成熟，其設(shè)計(jì)和操作經(jīng)驗(yàn)豐富，在空氣污染物的治理中被廣泛采用，而且該方法還能夠?qū)⒖諝庵械奈廴疚镛D(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品。

3.3 生物法

生物法需要借助微生物的生命活動(dòng)來(lái)完成，在苯系物污染物的處理中能夠?qū)⒈较滴镂廴疚镛D(zhuǎn)變成無(wú)機(jī)物以及細(xì)胞物質(zhì)等。常見(jiàn)的生物法有生物洗滌法、生物滴濾法和生物過(guò)濾法等，生物法的原理是生物膜理論，主要包括以下幾個(gè)過(guò)程：廢氣中的有機(jī)物首先與苯系物吸收劑相接觸，溶入吸收劑后溶解進(jìn)入水中，并在濃度差的推動(dòng)下擴(kuò)散到生物膜中，被微生物捕獲和吸收。微生物能夠?qū)⒂袡C(jī)污染物利用，經(jīng)過(guò)代謝過(guò)程和生物化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成無(wú)害的化合物。

3.4 光催化氧化法

光催化氧化需要在光照條件下使用催化劑，使得價(jià)電子發(fā)生躍遷，然后會(huì)產(chǎn)生自由電子——空穴對(duì)，經(jīng)過(guò)擴(kuò)散、空間電荷遷移以及誘導(dǎo)，會(huì)轉(zhuǎn)移到表面俘獲位置，最終在表面形成自由基，在催化劑的推動(dòng)下會(huì)生成無(wú)機(jī)物。

隨著光催化氧化技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，在苯系物污染物的治理中也越來(lái)越被重視，該方法不需要其他的化學(xué)助劑，反應(yīng)也比較溫和，具有很好的應(yīng)用前景。

4 ?苯系物檢測(cè)及治理的進(jìn)一步建議

空氣中苯系物污染物的監(jiān)測(cè)和治理，是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，需要社會(huì)各界的共同努力，并且采用合理處理方法來(lái)解決苯系物污染問(wèn)題。

4.1 建立全國(guó)環(huán)境空氣苯系物污染數(shù)據(jù)庫(kù)

國(guó)外對(duì)苯系物的研究已經(jīng)做了很多工作，包括苯系物污染數(shù)據(jù)庫(kù)等，但是我國(guó)對(duì)城市空氣中苯系物的研究還比較晚，還處于起步階段。目前，雖然已經(jīng)開(kāi)展了一些工作，但主要集中在珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲和京津冀等較為發(fā)達(dá)的地區(qū)。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和管理體制等問(wèn)題，大部分地區(qū)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器相對(duì)落后。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)各城市環(huán)境空氣苯系物污染的研究，比如可以在各地的環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站加入環(huán)境空氣苯系物的自動(dòng)在線分析儀器，以豐富中國(guó)環(huán)境空氣中苯系物污染的數(shù)據(jù)庫(kù)。

4.2 大氣復(fù)合污染的控制方法，完善法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)階段生態(tài)環(huán)境保護(hù)是國(guó)家的一項(xiàng)重大政策。而污染源大多來(lái)自于企業(yè)，因此國(guó)家出臺(tái)了相應(yīng)的政策以及企業(yè)排放污染物的標(biāo)準(zhǔn)，供各企業(yè)遵守。中國(guó)現(xiàn)行《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值 第1部分：化學(xué)有害因素》GBZ2.1-2007中規(guī)定生產(chǎn)環(huán)境空氣中苯、甲苯、乙苯和二甲苯的時(shí)間加權(quán)平均容許濃度最大值分別是6mg/m2、50mg/m2、100mg/m2、50mg/m2，短時(shí)間接觸容許濃度最大值分別是：10mg/m2、100mg/m2、150mg/m2、100mg/m2。

討論適用于當(dāng)前情況的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，建立和完善建筑裝飾材料的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并建立健全相關(guān)法律和政策。目前，雖然環(huán)境保護(hù)法和其他相關(guān)法律法規(guī)已經(jīng)初步完善，但仍有許多制度障礙有待解決。建議從制度角度進(jìn)一步完善苯系物污染物排放法規(guī)，并嚴(yán)格執(zhí)行。

4.3 應(yīng)從污染源頭上加強(qiáng)控制

例如，大氣中苯系物的主要污染源是機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣。因此，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)輛的相關(guān)政策管理。提高石油產(chǎn)品的質(zhì)量，采用低污染或無(wú)污染的燃料。燃料的成分和特性在發(fā)動(dòng)機(jī)工作中起著重要作用，也對(duì)排放污染物的成分有很大影響。

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