揮發(fā)性有機(jī)物VOCs監(jiān)測(cè)方法及治理

田小翠，朱 艷，呂梅樂(lè)

（浙江省麗水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，浙江 麗水 323000）

隨著環(huán)境污染物的不斷增加，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注環(huán)境保護(hù)。目前，環(huán)境污染物主要是揮發(fā)性有機(jī)化合物，由于其會(huì)產(chǎn)生刺激性氣味，人體長(zhǎng)期吸入會(huì)中毒，且其與其他污染物結(jié)合，會(huì)產(chǎn)生新的污染物。因此揮發(fā)性有機(jī)物所致污染必須受到全社會(huì)關(guān)注[1]。揮發(fā)性有機(jī)物的排放，涉及到工藝物料生產(chǎn)、污水廢氣處理、污染物轉(zhuǎn)運(yùn)與裝卸等。由于環(huán)境污染嚴(yán)重，我國(guó)開(kāi)始采取科學(xué)的治理措施，顯著提高了對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的監(jiān)測(cè)和控制效果。

1 揮發(fā)性有機(jī)物

1.1 主要污染源

揮發(fā)性有機(jī)物污染源涉及到土壤污染、水體污染、大氣污染。大氣污染源包括室內(nèi)與室外污染源。室內(nèi)污染源多是家庭做飯產(chǎn)生的煙霧、家電與裝飾產(chǎn)生的氣體。室外污染源則來(lái)自燃料燃燒、車輛尾氣、工業(yè)生產(chǎn)等。水體污染源，多為化工企業(yè)排放廢水與廢棄物所致[2]。而土壤污染多為工業(yè)源所致，包括石油化工、交通運(yùn)輸設(shè)備等。

1.2 危害性

揮發(fā)性有機(jī)物會(huì)導(dǎo)致多方危害，且多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)物都有刺激性氣味。人體吸入低濃度揮發(fā)性有機(jī)物氣體后，會(huì)出現(xiàn)咳嗽、頭暈、惡心等癥狀。吸入高濃度揮發(fā)性有機(jī)物氣體，會(huì)嚴(yán)重威脅生命安全。長(zhǎng)期吸入污染氣體，人體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生致癌物質(zhì)，導(dǎo)致身體突變反應(yīng)。孕婦吸入揮發(fā)性有機(jī)物氣體，會(huì)導(dǎo)致胎兒畸形。當(dāng)易燃性氣體濃度較高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生爆炸、火災(zāi)危險(xiǎn)。因此，揮發(fā)性有機(jī)化合物不僅會(huì)嚴(yán)重危害人類健康，而且還會(huì)危害地球的生態(tài)環(huán)境。

2 揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)方法

2.1 膜萃取氣相色譜法

該技術(shù)方法是應(yīng)用物質(zhì)的吸附能力、親和力、溶解度，分離和分析混合物中的不同組分。物質(zhì)隨著流動(dòng)相移動(dòng)時(shí)，兩相中多次分配，能夠有效分離物質(zhì)組分。因此，在監(jiān)測(cè)揮發(fā)性有機(jī)物時(shí)，膜技術(shù)為首選技術(shù)。實(shí)施膜萃取工藝會(huì)產(chǎn)生相間混合時(shí)間，此時(shí)溶劑無(wú)法形成乳液狀。

2.2 質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜法

在應(yīng)用質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜法時(shí)，含有目標(biāo)物的待測(cè)氣體進(jìn)入到質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜儀中，能夠省略樣品預(yù)處理過(guò)程。離子源負(fù)責(zé)產(chǎn)生高密度離子，進(jìn)入到離子-分子漂移管中，和待測(cè)物質(zhì)碰撞，將質(zhì)子轉(zhuǎn)移至待測(cè)分子，實(shí)現(xiàn)離子化趨勢(shì)。揮發(fā)性有機(jī)物活性比較高，在采集和分析樣品時(shí)，整體操作難度大。

2.3 吸附劑富集監(jiān)測(cè)法

固體吸附劑屬于富集監(jiān)測(cè)法的常用物質(zhì)。通過(guò)固體吸收劑，可以吸收揮發(fā)性有機(jī)物。利用此方式可以結(jié)合采樣簡(jiǎn)化操作流程，實(shí)用性加強(qiáng)，能全面提升工作效率。在操作實(shí)踐中，利用吸附管吸收污染氣體，可獲得平均濃度，吸附劑的填充量小于19，減少吸附劑誤差。吸附劑富集檢測(cè)法實(shí)施成本低廉，且清洗難度小，可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，減少資源浪費(fèi)[3]。通過(guò)此種方式，可以擴(kuò)大采集體積。然而由于監(jiān)測(cè)方法局限性強(qiáng)，無(wú)法應(yīng)用于高濃度揮發(fā)性有機(jī)物的處理中。

3 揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)法的準(zhǔn)確度檢測(cè)

3.1 質(zhì)控考核技術(shù)

環(huán)境監(jiān)測(cè)站制定環(huán)境空氣的監(jiān)測(cè)質(zhì)控考核方案。參考考核計(jì)劃，組織開(kāi)展環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)與檢查工作，特別是量值溯源、標(biāo)準(zhǔn)傳遞等?？己隧?xiàng)目包括一氧化碳、PM2.5、臭氧、二氧化硫，考核頻次為2次/年。標(biāo)氣考核以環(huán)保部樣品研究氣體為盲樣，連續(xù)測(cè)量3次以上，將平均值作為測(cè)量結(jié)果[4]。質(zhì)控考核內(nèi)容涉及到監(jiān)測(cè)點(diǎn)位、項(xiàng)目、采樣系統(tǒng)規(guī)范性，同時(shí)要確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與信息完整性。

3.2 成效審核

為了加強(qiáng)環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)量，不僅要控制內(nèi)部質(zhì)量，還需要聯(lián)合實(shí)際情況邀請(qǐng)監(jiān)測(cè)中心專家審核環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提升自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性，確保自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行效益。成效審核主要是對(duì)監(jiān)測(cè)站、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的準(zhǔn)確度進(jìn)行把控，要注重?cái)?shù)據(jù)的可靠性審核，并以抽查方式開(kāi)展。

4 揮發(fā)性有機(jī)物治理技術(shù)

4.1 冷凝回收技術(shù)

在不同溫度下，廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物飽和蒸汽壓性質(zhì)不同，采用降低溫度或者加壓方式，從廢氣中分離氣態(tài)污染物冷凝。在一定溫度條件下，揮發(fā)性有機(jī)物初始濃度越大，則脫除率越明顯。應(yīng)用冷凝處理技術(shù)，可以處理含有大量水蒸氣的高溫廢氣。結(jié)合其他處理技術(shù)，可降低處置裝置的處理負(fù)荷和運(yùn)行成本，以此提升處理效率。

4.2 催化燃燒技術(shù)

在低溫、催化劑作用下，催化燃燒技術(shù)能夠使廢氣可燃組分氧化分解，從而凈化氣體，屬于重要廢氣處理方法之一。此種方法能夠處理可燃、高溫分解揮發(fā)性有機(jī)物。催化燃燒技術(shù)能耗低、安全性高，可消除惡臭，避免二次污染，并且對(duì)可燃組分、熱值沒(méi)有限制，多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)物均可完成反 應(yīng)[5]。

4.3 高溫焚燒技術(shù)

高溫焚燒技術(shù)注重處理高濃度、組分復(fù)雜的揮發(fā)性有機(jī)物氣體。當(dāng)前，焚燒爐類型如下：直接焚燒爐、對(duì)流換熱焚燒爐、蓄熱焚燒爐。應(yīng)用高溫焚燒技術(shù)時(shí)，要參考待處理氣體組分來(lái)選擇爐型和焚燒參數(shù)。高溫焚燒技術(shù)，可高效處理制漆工業(yè)廢氣、制藥工業(yè)廢氣。

4.4 生物氧化技術(shù)

生物氧化技術(shù)是利用微生物氧化、代謝、消化過(guò)程，自然分解和降解有機(jī)物，將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。揮發(fā)性有機(jī)物氣體進(jìn)入設(shè)備，實(shí)施加濕處理后進(jìn)入生物濾床、生物膜內(nèi)，充分接觸濾床上濾料表面的生物菌種。在微生物作用下，能夠產(chǎn)生生物化學(xué)反應(yīng)，分解和降解揮發(fā)性有機(jī)物氣體。生物氧化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是能夠降低污染、減少成本并簡(jiǎn)化技術(shù)工藝過(guò)程。但是應(yīng)用生物氧化技術(shù)，存在周期長(zhǎng)、效率低、體積大等問(wèn)題，且只能降解特定有機(jī)物。然而在應(yīng)用生物氧化技術(shù)時(shí)，需要添加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及生物菌種，才能夠降低降解溫度，因此應(yīng)用較少。

5 揮發(fā)性有機(jī)物治理的應(yīng)用實(shí)踐

揮發(fā)性有機(jī)物不僅具備光化學(xué)活性，同時(shí)可以形成臭氧污染，是大氣復(fù)合污染前體物。揮發(fā)性有機(jī)物會(huì)增加對(duì)大氣環(huán)境的危害，因此必須全面落實(shí)揮發(fā)性有機(jī)物的治理工作。

5.1 石油化工領(lǐng)域的治理

石油化工行業(yè)是揮發(fā)性有機(jī)物的重要污染源。在揮發(fā)性有機(jī)物治理中，要求企業(yè)采用先進(jìn)的清潔生產(chǎn)技術(shù)，制定嚴(yán)格的污染排查體系，全面排查氣體排污設(shè)備與管線組件，注重檢修和排查壓縮機(jī)、閘門。針對(duì)石油化工企業(yè)的廢氣排放，當(dāng)未執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化操作步驟時(shí)，則嚴(yán)禁排放。在石油化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，要注重廢水排放，遵循標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)方案、實(shí)施監(jiān)測(cè)流程。石油化工廢水必須經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)達(dá)標(biāo)后才排放[6]。石油化工企業(yè)未達(dá)標(biāo)排放時(shí)，則必須嚴(yán)肅處理。同時(shí)要注重非正常工況污染控制：化工企業(yè)制定開(kāi)停車裝置，落實(shí)設(shè)備檢修與維護(hù)，確保循環(huán)水冷卻系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)泄漏、煙氣逸散等問(wèn)題時(shí)，應(yīng)當(dāng)制定應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急卡，確保處理效果。企業(yè)檢修和維護(hù)裝置之前，必須向環(huán)境保護(hù)部門備案，加大環(huán)境監(jiān)控與保護(hù)力度，同時(shí)評(píng)估環(huán)境不良影響。非計(jì)劃性操作要按照標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定履行程序，同時(shí)上報(bào)給環(huán)境保護(hù)部門。針對(duì)突發(fā)性揮發(fā)性有機(jī)物泄漏事件，及時(shí)編制泄漏防范措施、治理措施，并且納入到應(yīng)急預(yù)案體系中。在正常工況下，要建設(shè)監(jiān)控體系、出具停工檢修報(bào)告、加強(qiáng)備案環(huán)保管理，同時(shí)安裝廢氣監(jiān)控系統(tǒng)。

5.2 包裝印刷行業(yè)的治理

在包裝印刷行業(yè)污染治理中，揮發(fā)性有機(jī)物屬于重要污染物，必須基于技術(shù)層面予以治理，鼓勵(lì)包裝印刷業(yè)采用達(dá)標(biāo)材料，比如粘膠劑、油墨、涂料等。印刷工藝要使用水性涂料、粉末涂料，確保印刷材料滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)印刷品工藝操作，要減少揮發(fā)性有機(jī)物的無(wú)凈化操作、露天操作。在制造皮制品時(shí)，要使用環(huán)保型膠粘劑，包括熱熔型、水基型。要注重皮制品的清洗工作，在清洗操作中收集廢溶劑并分類處理，確保材料達(dá)標(biāo)后再排放。皮制品企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，必須通過(guò)現(xiàn)代技術(shù)收集和處理廢氣，這樣不僅能夠提升廢氣收集效率，還可以降低揮發(fā)性有機(jī)物氣體排放率。

5.3 生活及裝修行業(yè)的治理

建筑裝修行業(yè)需要使用環(huán)保達(dá)標(biāo)的膠粘劑、木器漆、涂料等，減少有機(jī)溶劑涂料的使用。而居家生活中，揮發(fā)性有機(jī)物氣體污染多為烹飪所致。因此要推廣應(yīng)用管道煤氣、天然氣、電能，倡導(dǎo)低污染、低油煙、低能耗飲食。在日常生活中，服裝干洗行業(yè)污染較大，因此要使用干洗機(jī)與壓縮冷容機(jī)回收系統(tǒng)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，監(jiān)測(cè)揮發(fā)性有機(jī)物，大多應(yīng)用質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜法、膜萃取氣相色譜技術(shù)、吸附劑富集監(jiān)測(cè)法等，不同技術(shù)方法具備不同的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。多種監(jiān)測(cè)方法的結(jié)合，能夠提升揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，能夠?yàn)槲磥?lái)污染物治理提供更多可能性。當(dāng)前揮發(fā)性有機(jī)物治理技術(shù)涉及到冷凝回收技術(shù)、催化燃燒技術(shù)、生物氧化技術(shù)、高溫焚燒技術(shù)，考慮到安全性和成本，冷凝回收技術(shù)被廣泛采用。在未來(lái)發(fā)展中，要全面落實(shí)科學(xué)化治理技術(shù)，融合不同治理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，做好相互補(bǔ)充和優(yōu)化，以確保揮發(fā)性有機(jī)物治理效果。