吉林省石化行業(yè)揮發(fā)性有機物污染現(xiàn)狀調(diào)查研究

翟 影，趙松桓，張慧斌

(1.吉林省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，長春130011； 2.吉林省東方醫(yī)院，長春130011)

吉林省的傳統(tǒng)工業(yè)代表——石油化工行業(yè)，在生產(chǎn)中排放出大量的揮發(fā)性有機物，由于其排放量大、污染強而導(dǎo)致空氣污染問題日益嚴(yán)重。揮發(fā)性有機物(VOCS)作為臭氧和PM2.5的重要前體物，是我國當(dāng)前區(qū)域大氣復(fù)合污染的主要貢獻者之一。同時，部分VOCS及相關(guān)的二次污染物還是WHO和生態(tài)環(huán)境部列出的有毒有害物質(zhì)[1]。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 國外VOCs排放的研究現(xiàn)狀

在歐美，很多發(fā)達國家的相關(guān)環(huán)境保護部門以及相關(guān)的科學(xué)研究機構(gòu)對VOCS的組分、分布和排放特征已經(jīng)取得了很多研究成果，而且技術(shù)也更為成熟。20世紀(jì)90年代[1]，美國環(huán)保署(USAPEA)就率先對VOCs的排放源進行了測試，并針對源譜進行了系統(tǒng)編制，做了大量的科學(xué)實驗，得出來很多研究成果，進而掌握了化學(xué)物種的精密信息資料，還制訂了較權(quán)威的測試技術(shù)指導(dǎo)性規(guī)范。

1.2 國內(nèi)VOCs排放的研究現(xiàn)狀

我國對VOCs各組分的研究始于近20年。目前，工業(yè)VOCs源排放研究尚有不足，特別是石油煉化行業(yè)，而且針對源成分譜的測試工作也剛剛開始，還沒有在全國范圍內(nèi)開展大規(guī)模監(jiān)測與實驗研究。賈記紅，黃成等人采用兩種不同類型的焦?fàn)t對煉焦過程裝煤階段排放的VOCs氣體進行組分分析，由此獲取了VOCs排放組分的主要物種以及與現(xiàn)有環(huán)境空氣污染狀態(tài)相適應(yīng)的大氣活性機制。

2 實地監(jiān)測吉林省石化行業(yè)的VOCs污染情況

實地監(jiān)測吉林省某小型煉油廠在生產(chǎn)過程中排放出的VOCs，主要從工藝環(huán)節(jié)排放的廢氣、生產(chǎn)設(shè)備的閥門泄漏情況、成品的儲運與裝卸等過程進行實地監(jiān)測與樣品分析，同時對集氣袋及注射器樣品以無組織排放的方式進行現(xiàn)場監(jiān)測分析。要重點針對環(huán)境空氣監(jiān)測與治理這兩個方向以及VOCs的組分隨距離不同而逐漸出現(xiàn)衰減的情況作出分析，應(yīng)對主要特征污染物排放進行管控，并對重點排放污染物的點位、廠界與廠界外不同距離的點位產(chǎn)生的主要特征VOCs進行重點分析。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，該石化企業(yè)生產(chǎn)裝置周邊監(jiān)測出的VOCs濃度較高，分析其主要來源可能是由于生產(chǎn)設(shè)備和管線的泄漏造成的。因此，要考慮到資源的回收利用和排放出的VOCs是否符合達標(biāo)要求，要對生產(chǎn)與排放的源頭進行管控，還要對生產(chǎn)設(shè)備、管線、閥門進行泄漏檢測與修復(fù)(LDAR)[2]。目前，該環(huán)節(jié)最高效、最成熟的治理技術(shù)就是泄露檢測和修復(fù)技術(shù)，此項技術(shù)可以大幅減少空氣中的污染物含量，還可以降低因物料不足而造成的損失。

A.實際監(jiān)測情況。對吉林省石化行業(yè)進行實地采樣分析，在生產(chǎn)車間泵房、廠界內(nèi)、廠界外10 m、廠界外50 m、廠界外100 m、廠界外300 m、廠界外500 m、廠界外2 000 m處以及居民區(qū)敏感點分別布設(shè)采樣點。

B.選取便攜式GC/MS進行實地監(jiān)測及分析。便攜式GC/MS主機整合了氣相與質(zhì)譜的雙重功效，具有便攜式、靈敏度高、掃描速度快、化合物定性分析準(zhǔn)確、操作簡單、方便的特點。相關(guān)資料顯示，便攜式GC/MS與實驗室國標(biāo)方法測試結(jié)果相近，它可以降低檢測成本，提高檢測效率。因此，本研究以便攜式GC/MS為主要監(jiān)測分析儀器，實驗條件是60 s進樣，15 min分析。

C.污染物組分監(jiān)測結(jié)果。目前，已定性及半定量分析出的20余種揮發(fā)性有機污染物質(zhì)分別是：1-戊烯、癸烷、十碳烷、十一烷、1-丙酮衍生物、三甲苯乙炔基硅、三甲基乙炔基硅、氮丙環(huán)衍生物、丙烯酸甲酯、1-戊烯、庚烷、己烷、環(huán)己烷、壬烷、苯、甲苯、對二甲苯、正丁醛、丙烯、丁烷、甲基異氰酸根等揮發(fā)性有機物。

D.主要監(jiān)測點位分析結(jié)果。以最大污染物排放量的點位為重點監(jiān)測點位。例如，在汽油加氫泵房測出20余種物質(zhì)，其半定量值分析測試情況見圖1。

圖1 汽油加氫泵房中的揮發(fā)性有機物Fig.1 VOCs in gasoline hydrogenation pump room

柴油加氫泵房應(yīng)用保留時間與半定量值分別為橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)，見圖2(保留時間單位：min)。

如圖1、2可知，生產(chǎn)車間泵房內(nèi)VOCs的排放量較大。由于生產(chǎn)車間是密閉空間，不利于污染物的揮發(fā)，因而產(chǎn)生大量有機物聚集。由此推測，從車間內(nèi)裝置中管道與閥門之間的縫隙中逸散出了大量VOCs。其中，在廠界外50 m、100 m、300 m、500 m、1 000 m、2 000 m等處都相應(yīng)測出了多種VOCs，隨著距離的增加，VOCs種類及濃度呈衰減趨勢。由于廠界外的居民區(qū)比較密集，而且距離企業(yè)很近，于是對當(dāng)?shù)鼐用襁M行調(diào)查分析，居民在得知石化行業(yè)排放出的VOCs會對人體健康產(chǎn)生威脅后多數(shù)都已搬遷。當(dāng)?shù)?0歲以上人群多發(fā)肺部疾病，家中刺激性氣味24 h都可以感受到，在夏季高溫低氣壓天氣氣味更為強烈，有的居民會出現(xiàn)惡心、嘔吐、胃部刺激、胸悶氣短等癥狀。此項調(diào)查分析得出，VOCs在距廠界2 000 m點位處依然存在。

3 研究結(jié)論

在吉林省石化行業(yè)生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)VOCs污染現(xiàn)狀嚴(yán)重的主要原因包括工藝廢氣的無組織排放，生產(chǎn)設(shè)備的管道和閥門等存在泄露情況，原材料和生產(chǎn)產(chǎn)品等在裝卸與儲運過程中發(fā)生揮發(fā)逸散，廢水在處理過程中發(fā)生揮發(fā)逸散[3]。有害的VOCs在排放到空氣后，通常是經(jīng)過接觸后才能影響到受體，排放量高的VOCs不一定會對人體產(chǎn)生嚴(yán)重影響，健康危害的程度在很大程度上取決于有害物質(zhì)的危害特性和人體對此污染物的接觸程度。為確保項目廠址附近居民的身體健康，建議石化行業(yè)進行無組織泄漏情況的檢測和逸散情況的排放源檢測，以對比分析提出泄漏的可能最高限值，進而監(jiān)控廠界空氣中的污染物濃度限值。