我國大氣中揮發性有機物監測與控制現狀分析

劉蓉蓉

（河南省濮陽生態環境監測中心，河南 濮陽 457000）

引言

大氣揮發性有機物被稱為VOCs，主要包括醇類、酮類、醚類等物質，是大氣中一類常見的氣體污染物，它不僅會對生態環境、人體健康造成威脅，還會通過大氣光化學反應生成二次污染物，如有機氣溶膠、臭氧等。由此，有效監測和控制大氣揮發性有機物是必要的，相關人員要看到這一點，提升對大氣揮發性有機物的重視。

1 大氣中揮發性有機物的來源和危害

1.1 揮發性有機物的來源

揮發性有機化合物的英文縮寫是VOCs，其特點為熔點低于室溫，沸點在50℃到260 ℃之間，包含硫化合物類、含氮化合物類等[1]。它的來源主要有兩方面：一是揮發性有機物的本身原因，如氯代和苯系物等物質的揮發，在各個城市的空氣中，這些有機化合物廣泛存在，嚴重影響當地的生態環境和居民的身體健康。二是人為因素，如釋放的廢棄物、溶液、工業生產等燃料以及運輸中產生的發揮性有機物。大氣中發揮性有機物的來源見圖1。

圖1 大氣中發揮性有機物的來源

1.2 揮發性有機物的危害

我國的大氣中存在許多的臭氧和細顆粒物，一部分是由揮發性有機物引起的。隨著社會的發展，各領域廣泛關注大氣環境問題，不同種類的揮發性有機物產生的危害是不同的，具體包括三方面：第一，是制造臭氧和細微顆粒的前體物質。當臭氧和細微顆粒的濃度過高時，霧霾天氣會頻繁出現，同時，揮發性有機物能夠與大氣中的某些物質結合，進而產生光學反應，出現大量的光化學煙霧，會對人的身體健康產生進一步的影響[2]；第二，會對人體造成嚴重危害。揮發性有機物會通過口、鼻、眼進入人的體內，刺激黏膜，同時，它的氣味具有很強的刺激性，當濃度較高時，人體吸入這些氣體后會頭痛、惡心，嚴重情況甚至會暈倒。經過研究發現，揮發性有機物具有一定的致癌性，尤其是甲醛這類物質，不僅會影響人們的中樞神經，還會對人們的造血器官產生影響，導致人們出現多種疾病，如敗血癥；第三，容易引起火災和爆炸。揮發性有機物中包含乙烯，這類有機物被廣泛運用于各類化工產業中，它在低濃度狀態下不會對人體健康造成危害，但濃度過高時，不僅會威脅人體健康，還會讓化工廠面臨火災的隱患，甚至引發爆炸，大氣揮發性有機物的影響見圖2。

圖2 大氣揮發性有機物的影響

2 我國在大氣揮發性有機物方面運用的監測和治理技術

2.1 PTR-MS技術

此技術的工作原理是運用流動漂浮模型、電離等方法檢測空氣中的揮發性有機物[3]。其優點在于能縮短檢測時間，靈活性強，還能夠清晰地顯示監測結果，簡化樣品的采集和處理過程，不容易受其他因素的干擾。當前，汽車尾氣監測中廣泛運用這一技術，受到了相關專家的重點關注。

2.2 TOF-MS技術

這一技術也被稱為飛行時間質譜分析法，其工作原理是利用質子與電荷的差異性影響、控制周邊的電場，做好離子的統計工作，再根據統計結果進行詳細研究。優勢在于監測揮發性有機物的時間短，在保證結果準確性的情況下，幾分鐘內就能完成監測，監測效率很高。但缺點在于容易受其他離子的干擾，增加監測人員的工作難度。

2.3 氣相色譜監測技術

在實際測量揮發性有機物時，運用這一技術能夠將相關有機物的含量準確測量出來。它包括兩個階段，第一階段是樣品采集過程，即通過吸附管定量收集空氣，在此過程中，吸附管具有重要的作用，能夠將空氣中的非揮發性有機物過濾掉，保留揮發性有機物。第二階段是樣品監測階段。在此階段中，工作人員會提高吸附管的溫度，解析吸附管內的揮發性有機物，讓它進入到氣相色譜儀器中，如此，技術操作人員會對有機物的峰面積加以檢測，以此了解揮發性有機物在空氣中的具體含量。

2.4 熱破壞技術

在大氣揮發性有機物的治理中，熱破壞技術有著廣泛的應用，其工作原理是直接燃燒或催化燃燒揮發性有機物，讓大氣中的揮發性有機物與氧氣發生化學反應，實現分解有機性、降低濃度等目標[4]。此技術應用在揮發性有機物濃度不高的地區可取得良好的治理效果。直接燃燒這種方式能夠將絕大部分的揮發性有機物分解處理，催化燃燒與之相比，雖然成本較高，但穩定性更高，治理效果也更好。

2.5 光分解技術

光分解技術的工作原理是借助光的照射作用，快速分解大氣中的揮發性有機物，讓其變成各類無毒的物質，如水和二氧化碳。這種技術的優點在于能夠利用光合作用徹底分解大氣中的揮發性有機物，治理效果較好。

3 我國大氣揮發性有機物監測和控制的現狀

3.1 我國大氣揮發性有機物監測與控制相關政策

近些年，社會各界更加關注揮發性有機物，陸續頒布了相關的法規政策。2013年，國務院發布了《大氣污染防治行動計劃》，對揮發性有機物的污染防治進行了明確規定，同時在包裝印刷、表面涂裝、有機化工等相關行業實施了綜合治理[5]。在2015年，我國首次將揮發性有機物納入監管范圍，提出各區域在防治大氣污染時，要加強合作，共同控制溫室氣體和大氣污染物，明確規定了揮發性有機物生產、銷售、使用、運輸各環節的要求。在2016年，國務院頒布了《“十三五”生態環境保護規劃》，此規劃要求重點地區重點行業要做好揮發性有機物的監測工作。

3.2 我國環境空氣中揮發性有機物的監測情況

2013年，我國環境空氣質量監測網全面建成并投入使用，涵蓋了多個省市，所有站點要按照相關要求開展臭氧、二氧化碳等物質的監測。在2016年，環保部在重點區域建立了光化學監測網、顆粒物組分網等，該網由具有監測條件和能力的重要站點組成，不僅能夠監測空氣質量，獲得常規參數，還可進行顆粒物化學組分的手工監測、在線監測。除此之外，其他大部分城市并沒有開展揮發性有機物的監測。

近些年，部分地區的高等院校、科研機構、環保部門在大氣揮發性有機物方面進行了試驗性監測。研究結果表明，雖然大氣揮發性有機物的組成、種類是不同的，但各地普遍存在酮類、醛類、芳香烴等物質，在這些物質中，芳香烴對于揮發性有機物中的臭氧影響最大。北京監測到的揮發性有機物包括正丁烷、乙烯、丙烷等，濃度在1.12～5.25 ppd之間，上海地區監測到的揮發性有機物有苯系物、乙烷、丙烷等，濃度在1.10～8.41 ppd之間。

3.3 我國揮發性有機物排放監測情況

近些年，我國加強了對國控企業廢氣中揮發性有機物的監督監測，在合成革、橡膠制品、石油煉制、石油加工等多個行業制定了排放標準，監測項目有乙醛、甲醛、甲硫醇、苯系物、甲苯、苯等二十三項，各區域可自行掌握監測頻率。

2016年，國家對422家廢氣國控企業進行監督性監測，包括26個地區，28個行業。監測結果顯示，在廢氣有組織排放中，二甲苯濃度范圍低于執行排放限值的有73家企業，甲苯濃度范圍低于執行排放限值的有90家企業。

在廢氣無組織排放中，苯濃度低于排放限值的企業有18家，甲苯濃度低于排放限制的企業有20家。

3.4 我國大氣揮發性有機物控制采取的相應技術

在對大氣揮發性有機物進行控制時，為了減少其排放，做好控制工作，我國運用了先進的清潔生產工藝設備和流程，并引入了國外先進的控制技術，尤其是美國一些地區控制大氣揮發性有機物排放的相關技術。針對一些需要銷毀、回收的行業，主要依據該行業排放的有害氣體濃度選擇運用相關的控制技術，例如，對于排放濃度＞500 mg/m3的廢氣，運用的是回收技術；對于排放濃度＜1 000 mg/m3的廢氣，運用的是銷毀技術。我國在控制揮發性有機物的排放方面，不僅會運用傳統的控制技術，如吸收法、燃燒法、吸附法，還會運用電暈法這類新興的方法。不同的行業運用的控制方法也是不同的，如在涂料行業中，主要運用的是燃燒控制技術，其次運用的是吸附控制技術。我國現行大氣中的VOCs監測方法標準見表1。

表1 我國現行大氣中的VOCs監測方法標準

4 我國揮發性有機物監測和控制存在的主要問題

4.1 污染防治體系不健全

就目前的情況來說，我國對大氣揮發性有機物的監測和控制處于起步階段，污染防治監管體系還不健全，國家對大氣揮發性有機物的控制不夠全面，沒有深入研究某一類型的氣體。另外，國家并沒有出臺針對大氣污染突發事件的相關法規，在有害氣體日常監管方面沒有建立有效的污染防治體系。

4.2 基礎數據匱乏

我國是一個工業大國，工業生產規模龐大、種類繁多。而當前環境污染治理的主要對象是常規污染物，相關部門對企業有害氣體排放強度的大小、源頭的分布不夠重視，在控制有害氣體時并沒有完善相應的硬件設施，無法保障此項工作的順利推進。同時，我國只有少數科學家在進行揮發性有機物的監測和控制研究，搜集到的基礎數據匱乏，無法全面了解排放情況。在對大氣揮發性有機物進行測量時，運用的是外國的排放系數，難以保證數據的準確性，不能真正地運用到我國揮發性有機物的排放控制過程中。

4.3 排放標準不完善

從以上分析中可了解到大氣揮發性有機物的來源廣泛、種類多樣，很難從源頭控制。同時，我國在制定環境空氣質量標準時，對大氣揮發性有機物的考慮較少，沒有從我國實際環境空氣質量入手，得到的數據存在較大的偏差，并未形成統一的技術規范，無法對比不同的研究結果，這會影響污染的防治力度。同時，我國在進行大氣揮發性有機物防治時，運用的技術大多是從國外引入的，與中國的實際情況不符，不具備相關的知識產權。

5 我國大氣揮發性有機物監測和控制的措施

5.1 健全相關的法律法規

為增強大氣揮發性有機物監測和控制力度，需完善相應的法律法規，尤其是要細化具體內容，可以專門列出幾章節來闡述大氣污染防治。具體內容應包括以下幾個方面：第一，可按照治理的優先程度對各類污染物進行排序，如將備受人們重視的內容排在最前列；第二，登記大氣揮發性有機物中的有毒有害氣體；第三，落實大氣揮發性有機物中有毒有害氣體對環境污染產生的責任；第四，根據實際情況，確定大氣揮發性有機物中的有毒有害氣體的相關控制計劃，明確污染防治方向；第五，約束大氣揮發性有機物中有毒有害氣體的生產、制造、使用，可明令禁止。

5.2 提高大氣揮發性有機物監測和控制的重視程度

各地區要重視揮發性有機物的監測和控制工作，采取有效的措施，可從以下方面出發：第一，相關部門要嚴格監督大氣揮發性有機物的具體污染情況，加強監督和執法，成立專門的監督機構；第二，各地區要重視普查本地大氣揮發性有機物的污染狀況，標記出排放量高的地區和企業，督促它們采取措施；第三，國家要加大對大氣揮發性有機物的監測和控制工作的資金投入力度，改進當前的生產工藝，積極研究能代替大氣揮發性有機物的物質；第四，可將有毒有害氣體排放量高的地區作為試點地區開展污染控制工作，從試點中積累污染控制經驗，并將其運用到各個地區的污染控制舉措中。

5.3 加強標準控制

要做好揮發性有機物的控制，可從環保標準、排放、檢測三方面入手，建立規范的揮發性有機物監測標準，并統一測量方法，以便操作人員能夠將不同的研究進行相互對比。同時，要在相關行業中對有毒有害氣體的生產排放加以限制，制定針對性的排放體系。在完善環保標準時，要意識到環保材料的重要性，加大研發力度，還要對涂料等商品的環保生產標準加以完善，鼓勵企業積極運用水性涂料，以更好地保護環境。

6 結語

綜上所述，在大氣揮發性有機物的監測和控制中，我國要根據不同地區的空氣污染程度制定出適合的監測和控制方法，運用有效的控制技術，采取有效的控制措施，提升大氣揮發性有機物監測和控制的效果。