大氣污染治理中揮發性有機物的控制措施分析

摘要：揮發性有機物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是大氣污染物的主要成分之一，嚴重影響生態環境和人體健康。VOCs的排放源多樣，包括工業源、交通源、民用源和其他源。大氣污染治理中，VOCs的主要控制方法有吸附和吸收法、燃燒法、氧化催化法和生物處理法。系統分析不同來源VOCs的排放特點，詳細探討大氣污染治理中VOCs的主要控制方法，并提出提高VOCs治理效果的建議。總體來說，要采用清潔生產技術，加強源頭控制；集成多種治理技術，做好末端治理；引入先進數字技術，實時監測排放。

關鍵詞：揮發性有機物（VOCs）；大氣污染治理；控制措施

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）01-0-03

Analysis of Control Measures for Volatile Organic Compounds in Air Pollution Control

Abstract： Volatile Organic Compounds （VOCs） are one of the main components of air pollutants， which seriously affect the ecological environment and human health. The emission sources of VOCs are diverse， including industrial sources， transportation sources， civilian sources and other sources. The main control methods for VOCs in air pollution control include adsorption and absorption， combustion， oxidation catalysis， and biological treatment. The emission characteristics of VOCs are systematically analyzed from different sources， the main control methods of VOCs in air pollution control are explored in detail， and the suggestions are proposed to improve the effectiveness of VOCs control. Overall， it is necessary to adopt clean production technology and strengthen source control; integrate multiple governance technologies and do a good job in end of pipe governance; introduce advanced digital technology to monitor emissions in real-time.

Keywords： volatile organic compounds （VOCs）; air pollution control; control measures

近年來，我國工業化和城市化進程有序推進，但大氣污染問題依然突出，揮發性有機物（Volatile Organic Compounds，VOCs）作為重要污染物之一，對大氣環境質量和人體健康造成嚴重威脅。VOCs不僅是臭氧和細顆粒物的重要前體物，還會通過光化學反應產生光化學煙霧，對空氣質量造成復合型污染。為應對這一挑戰，我國政府出臺一系列政策，加強VOCs排放控制，推動工業、交通等重點領域的VOCs減排工作。在相關政策的指導下，隨著環保要求的日益嚴格，科學管理與有效控制VOCs成為大氣污染治理工作的重點。因此，有必要系統分析VOCs的排放特點，探討多種控制措施，為大氣污染治理中的VOCs管控提供理論支持。

1 不同來源VOCs的排放特點

1.1 工業源

工業生產是VOCs的重要排放源，尤其是石油化工、涂料生產、印刷和制藥行業，VOCs排放量極大。石油化工行業涉及大量有機溶劑和原料，加工過程往往會釋放烷烴、芳香烴等有機物。在涂料生產和使用過程中，用于稀釋涂料的溶劑往往會揮發而產生VOCs并進入大氣。印刷行業使用的油墨和清洗溶劑則是該行業VOCs排放的主要來源，這些物質含有多種有機物，在印刷和干燥過程中易揮發。工業源VOCs排放量大，成分復雜，排放區域分布明顯，往往集中在工業園區或特定行業的生產基地[1]。

1.2 交通源

交通運輸同樣是VOCs排放的重要來源。機動車燃油的燃燒過程會生成多種VOCs，汽油和柴油在內燃機中不完全燃燒時，產生的碳氫化合物是VOCs的重要組成部分。在加油和車輛長時間停放時，燃油中的輕質有機物會通過蒸發散發在大氣中，進而產生VOCs。交通源VOCs排放具有間斷性，時間性強，車輛行駛頻率、時段以及交通流量變化都會影響其排放量[2]。

1.3 民用源

在日常生活中，家庭使用的各類化學產品也會產生一定的VOCs。清潔劑、空氣清新劑、殺蟲劑和油漆等化學品在使用過程中會持續釋放VOCs。民用源VOCs排放量較小，但這些產品使用頻率高且多在封閉空間中排放，對室內空氣質量產生較大影響，甚至可能危害居住者的健康。與工業源和交通源不同，民用源VOCs的排放較為分散、隱蔽，但現代家庭越來越依賴各類化學清潔產品和裝飾材料，其累計效應不容忽視，在長期居住環境中，容易影響居住者身體健康。

1.4 其他源

除工業源、交通源和民用源外，VOCs還會通過多種途徑排放。松樹、桉樹等植物會釋放大量的異戊二烯和單萜類化合物，這些天然有機物在陽光作用下與氮氧化物發生反應，形成臭氧和光化學煙霧。自然源的VOCs排放是非人為的，但在某些地區和氣候條件下，其對局部大氣環境的影響較為顯著。垃圾填埋場、污水處理廠等在降解有機廢物的過程中也會排放大量VOCs，釋放的甲烷和其他VOCs可能對周邊環境產生污染。農業活動也會釋放部分VOCs，特別是在施藥過程中，農藥中的溶劑和活性成分會揮發進入空氣。

2 大氣污染治理中VOCs的主要控制方法

2.1 吸附和吸收法

吸附和吸收法是控制VOCs排放的常用技術。吸附法利用活性炭、硅膠和分子篩等固體吸附劑，通過物理吸附或化學吸附的方式將VOCs捕捉在吸附劑的表面或孔隙中。吸收法則利用水、有機溶劑等液體吸收劑來吸收VOCs，通常適用于處理溶解度較高的有機物。兩種方法處理低濃度VOCs時，效果較為顯著，尤其適用于一些排放濃度較低的工業廢氣處理。吸附法設備結構簡單，操作方便，能有效處理多種成分的VOCs，活性炭等吸附劑可再生利用。吸收法則適合處理高濕度或溶解性較強的VOCs，能通過調整吸收劑種類處理不同污染物。然而，吸附劑或吸收液的使用壽命有限，吸附和吸收法處理高濃度、大流量的VOCs時，效果不佳，二者需要定期更換或再生，增加運行成本和管理難度。此外，吸附后產生的廢棄物或再生過程產生的廢氣需要進一步處理，以避免二次污染。

2.2 燃燒法

燃燒法是一種通過高溫將VOCs氧化為二氧化碳和水的控制技術，常分為直接燃燒和催化燃燒兩類。直接燃燒法在高溫（700～1 200 ℃）下將VOCs徹底氧化分解，適用于處理VOCs濃度較高的廢氣。催化燃燒則是利用催化劑降低反應活化能，在相對較低的溫度（300～500 ℃）下實現VOCs的氧化，適合處理中低濃度的VOCs。燃燒法的技術原理簡單，能有效去除絕大多數有機物，尤其適合處理大流量、高濃度、難降解的有機廢氣[3]。其優點在于處理效率高，基本能完全分解VOCs，并且不會產生廢液或固體殘渣。催化燃燒還具有節能的特點，因其運行溫度較低，能大幅減少能源消耗。然而，直接燃燒需要消耗大量燃料，運行成本較高，同時可能產生二次污染物。催化燃燒能避免二次污染，但催化劑容易失效，需要定期更換和維護。

2.3 氧化催化法

氧化催化法是利用催化劑促進VOCs氧化降解的一種控制方法。常見的方式包括光催化氧化和濕式氧化。光催化氧化利用紫外光激發半導體催化劑，生成活性氧化物，將VOCs分解為二氧化碳和水。濕式氧化則通過液相氧化劑與VOCs反應，實現降解。該技術適用于處理低濃度、多組分和難降解的有機廢氣，廣泛應用于精細化工、實驗室排放等場景。氧化催化法能在較低溫度下運行，節能效果顯著，反應產物簡單，產生的二次污染物較少。然而，它對催化劑的依賴較大，催化劑易被VOCs或其他雜質毒化，導致性能下降，需要定期更換或再生。此外，某些氧化劑（如臭氧）可能存在潛在的環境和健康風險，需要嚴格控制使用。

2.4 生物處理法

生物處理法是利用微生物代謝作用降解VOCs的一種綠色環保技術，主要將VOCs引入生物濾池、生物滴濾塔或生物膜反應器，借助微生物的生物降解能力，將有機污染物轉化為二氧化碳、水及其他簡單無機物。生物處理法適用于處理低濃度、可生物降解的VOCs，常用于污水處理廠、垃圾填埋場以及食品加工行業等場景。其優點在于運行成本低、能耗小，無須添加試劑，處理過程環保，不會產生二次污染。與物理化學方法相比，生物處理法長期運行穩定且維護成本較低。然而，該技術處理能力有限，對于高濃度或難降解的有機物，微生物的降解效率較低，反應時間較長。此外，生物處理法對環境條件要求較為嚴格，溫度、濕度和pH值等因素均會影響微生物活性和處理效果，因此該技術需要精確操作和控制，應用復雜性增加。

3 提高VOCs治理效果的建議

3.1 采用清潔生產技術，加強源頭控制

為了提高VOCs治理效果，首先應當從源頭控制入手，采用清潔生產技術。清潔生產技術能夠從根本上減少石化、涂料和印刷等高污染行業中VOCs的產生。優化工藝流程，替代高揮發性的原材料，改進生產設備，使用無溶劑或低溶劑含量的產品，可以顯著降低VOCs排放量。企業應研發和應用低VOCs含量的原材料和產品，推廣水性涂料、生物基溶劑等綠色材料，以減少VOCs的產生。企業應對各個生產環節進行系統監控，優化生產流程，以提高反應效率，減少溶劑使用和設備泄漏，確保VOCs不會無組織排放。為保障這些措施順利實施，企業應加強員工培訓，提升全員環保意識，確保操作規范，防止生產環節VOCs泄漏。

3.2 集成多種治理技術，做好末端治理

源頭控制可以顯著減少VOCs排放，但完全杜絕排放非常困難，因此末端治理同樣需要加強。為了提高VOCs治理效果，應集成多種治理技術，形成協同效應。單一技術在處理復雜的VOCs時，難以達到理想效果，而將多種技術進行優化組合，能夠更高效地處理各種VOCs。例如，吸附法可以用于處理低濃度VOCs，而燃燒法或催化氧化法則適合處理高濃度廢氣。若溶劑回收要求較高，則可優先采用冷凝法和吸附法，達到經濟和環保的雙重效果。此外，等離子體技術、生物過濾等新型環保技術可以與傳統技術相結合，進一步提升處理效果。根據排放源特點及實際需求，合理選擇并組合處理技術，提高末端治理綜合效能，確保VOCs排放達標，減少對大氣環境的負面影響。

3.3 引入先進數字技術，實時監測排放

為了提升VOCs治理效果，要開展實時、精準的排放監測。企業應當引入物聯網、人工智能和大數據等技術，構建覆蓋全流程的實時監控系統，對VOCs排放進行全面動態跟蹤。智能傳感器和在線監測設備能夠實時采集VOCs濃度數據，結合大數據分析技術，預測排放趨勢并預警異常排放行為。這不僅能夠幫助企業及時發現污染問題、調整工藝，防止排放超標，還能為生態環境部門提供可靠數據，提升監管效率。此外，企業應當根據實時排放數據，自動調節設備運行狀態，優化治理設施使用效果，減少資源浪費。企業還可以利用區塊鏈等技術，確保排放數據公開透明，強化社會監督，增強環保責任感和公信力。

4 結論

控制VOCs的排放是大氣污染治理的重要環節。為提高VOCs治理效果，必須從源頭控制、末端治理和實時監測入手，形成系統、綜合的治理方案。未來，隨著科技的不斷進步和社會各界環保意識的增強，VOCs治理將更加精準、高效，推動環境質量持續改善，實現經濟與生態的協調發展。

參考文獻

1 譚 譯.大氣揮發性有機物污染特征分析及控制措施研究[J].環境科學與管理，2022（10）：129-133.

2 白宇婷.區域大氣揮發性有機物特征及來源解析[D].呼和浩特：內蒙古大學，2022.

3 王 爽.大氣中揮發性有機物的污染治理策略分析[J].皮革制作與環保科技，2024（8）：134-136.