王猛

關(guān)鍵詞： 揮發(fā)性有機(jī)物 排放源譜 控制技術(shù) 臭氧污染治理

中圖分類號(hào)： X52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1672-3791（2024）01-0155-03

為強(qiáng)化展開(kāi)區(qū)域臭氧污染治理工作，可以從揮發(fā)性有機(jī)物VOC_s這一臭氧前體物入手，梳理基于排放源分類的VOC_s排放源化學(xué)成分譜，切實(shí)明確本地區(qū)的揮發(fā)性有機(jī)物VOC_s排放源及其分布情況、排放特點(diǎn)，完成對(duì)基于排放源分類的VOC_s排放源化學(xué)成分譜數(shù)據(jù)集的構(gòu)建，并在此基礎(chǔ)上落實(shí)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物VOC_s排放源控制方案以及臭氧污染防治措施的合理設(shè)定，促使臭氧污染防治的實(shí)際展開(kāi)效果達(dá)到理想水平。

1 臭氧污染防治的必要性

臭氧主要由排放的氮氧化物（NO_x）和揮發(fā)性有機(jī)物（VOC_s）在高溫強(qiáng)紫外線條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成。近地面的臭氧超過(guò)一定濃度會(huì)損害人體呼吸系統(tǒng)、破壞人體免疫力、加速人體皮膚衰老，對(duì)人體健康產(chǎn)生很大危害［1］。因此，在當(dāng)前的實(shí)踐中必須要加大臭氧污染的控制與防治力度，盡可能對(duì)臭氧污染實(shí)現(xiàn)有效遏制，進(jìn)一步改善大氣環(huán)境質(zhì)量，切實(shí)保障人民群眾身體健康，營(yíng)造更為良好的空氣環(huán)境。

2 基于排放源分類的VOC_s化學(xué)成分譜篩選與總結(jié)

2.1 VOC_s排放的主要來(lái)源及分類

2.1.1 交通工具

交通工具的主要來(lái)源與分類包含柴油車、汽油車、LPG 車、LNG 車、CNG 車、混合動(dòng)力車等。

2.1.2 工藝過(guò)程源

工藝過(guò)程源包含了煉焦、石油加工業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)（除部分溶劑使用工藝）、無(wú)機(jī)基礎(chǔ)化學(xué)原料、有機(jī)化學(xué)原料、貴金屬化合物、化學(xué)制品、食品加工及制造、煙草制品業(yè)、金屬制品業(yè)（除部分溶劑使用工藝）、非金屬礦采選業(yè)、有色金屬礦采選業(yè)、煤炭開(kāi)采和洗選業(yè)、石油和天然氣開(kāi)采和洗選業(yè)、化學(xué)纖維制造、橡膠制品、紙及紙制品（除部分溶劑使用工藝）、燃?xì)?、塑料制品（除部分溶劑使用工藝）、紡織產(chǎn)品（除部分溶劑使用工藝）等。

2.1.3 使用的溶劑

使用的溶劑主要包含印刷、建筑噴涂、汽車噴涂、表面噴涂、制鞋業(yè)、織物涂層、瀝青、干洗、紙及紙制品、家具制造業(yè)、紡織產(chǎn)品、塑料制造業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、膠黏劑和密封劑、個(gè)人護(hù)理和家居產(chǎn)品、汽車售后保養(yǎng)等。

2.2 典型VOCs排放源化學(xué)成分譜的對(duì)比篩選

受到使用原材料不同、地區(qū)不同等因素的影響，在同一工況條件下，所產(chǎn)生的VOC_s特征有著較為明顯的差異性［2］。出于對(duì)不同過(guò)程實(shí)際排放條件情況的考量，原材料、溶劑、制造過(guò)程、管理水平、排放控制水平存在相對(duì)顯著的差別。基于這樣的情況，為確保所得結(jié)果的準(zhǔn)確性與價(jià)值性，應(yīng)避免使用數(shù)量有限的樣品展開(kāi)分析。

在對(duì)交通工具分析期間，對(duì)北京、廣州、香港、天津地區(qū)的主要道路移動(dòng)源的VOC_s組分進(jìn)行分析。所得結(jié)果表明：乙烯為北京、天津汽油動(dòng)力車輛排放VOC_s中的主要組分，甲苯為廣州、香港汽油動(dòng)力車輛排放VOC_s中的主要組分；乙烷為北京柴油車排放VOC_s中的主要組分，正十一烷為廣州柴油車排放VOC_s中的主要組分，乙烯為香港柴油車排放VOC_s中的主要組分。

探索工藝過(guò)程的VOC_s期間，選定某地區(qū)的多個(gè)典型企業(yè)為樣本展開(kāi)分析。所得結(jié)果表明：芳香烴、脂肪烴、鹵化VOC_s為石油化工業(yè)排放的主要特征污染物，具體包括C₃～C₆ 的烷烴，C₃～C₄的烯烴和芳香烴等；乙烯、乙炔、苯、乙烷等為煉焦企業(yè)排放的主要特征污染物，主要來(lái)源于焦?fàn)t的無(wú)組織排放、煙囪排放。

使用同樣的方法探索溶劑使用源的VOC_s，所得結(jié)果：乙烷、正戊烷、間/對(duì)二甲苯為印刷排放的主要特征污染物，主要來(lái)源于企業(yè)無(wú)組織排放和煙囪排放；間/對(duì)二甲苯、乙苯和鄰二甲苯為表面噴涂行業(yè)排放的主要特征污染物，主要來(lái)源于無(wú)組織排放。

2.3 基于排放源分類的VOC_s排放源化學(xué)成分譜梳理

在交通工具的一項(xiàng)一級(jí)排放源中，二級(jí)排放源包括柴油車、汽油車、摩托車等多類機(jī)動(dòng)車型的尾氣排放以及燃料蒸發(fā)，或油罐泄漏。

在工藝過(guò)程這一項(xiàng)一級(jí)排放源中，二級(jí)排放源包括石油化工行業(yè)、非金屬礦采選業(yè)、有色金屬礦采選業(yè)、煤炭開(kāi)采和洗選業(yè)等化工行業(yè)以及電子行業(yè)、制藥業(yè)的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過(guò)程、排放過(guò)程。在不同行業(yè)領(lǐng)域中，普遍存在多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)可能會(huì)出現(xiàn)對(duì)VOC_s的排放（無(wú)組織排放、煙囪排放）。例如：在化工業(yè)的催化裂化、加氫裂化、催化重整、延遲焦化、乙烯裂化、PX 制造等生產(chǎn)過(guò)程中，可能會(huì)排放出VOC_s；在煉焦的焦?fàn)t一裝煤時(shí)刻、焦?fàn)t一煉焦過(guò)程、焦?fàn)t二裝煤時(shí)刻、焦?fàn)t二煉焦過(guò)程等環(huán)節(jié)中，可能會(huì)排放出VOC_s。

在使用溶劑這一項(xiàng)一級(jí)排放源中，二級(jí)排放源包括干洗、印刷、建筑噴涂、汽車噴涂、表面噴涂等多項(xiàng)工藝中的溶劑蒸發(fā)。在不同行業(yè)領(lǐng)域中，普遍存在多個(gè)生產(chǎn)過(guò)程與設(shè)備設(shè)施會(huì)產(chǎn)生溶劑蒸發(fā)問(wèn)題［3］。例如：在印刷行業(yè)中，凹版印刷—煙囪排放、凹版印刷—無(wú)組織排放、平版印刷—煙囪排放、平版印刷—無(wú)組織排放、凸版印刷—無(wú)組織排放等環(huán)節(jié)內(nèi)發(fā)生溶劑蒸發(fā)現(xiàn)象的概率極高，可能會(huì)隨之排放出VOC_s；在表面噴涂行業(yè)中，表面涂層—煙囪排放、表面涂層—無(wú)組織排放、木制家具涂層—煙道排放、木制家具涂層—無(wú)組織排放等環(huán)節(jié)內(nèi)發(fā)生溶劑蒸發(fā)現(xiàn)象的概率極高，可能會(huì)隨之排放出VOC_s。

3 基于排放源分類的VOC_s控制技術(shù)梳理與評(píng)價(jià)

3.1 末端控制技術(shù)

3.1.1 冷凝法

主要利用物質(zhì)在不同溫度條件下飽和蒸氣壓的不同，促使有機(jī)物在冷凝器內(nèi)實(shí)現(xiàn)冷凝，并在儲(chǔ)罐內(nèi)匯集，實(shí)現(xiàn)凈化。該方法可操作性好，節(jié)能，設(shè)備和操作條件簡(jiǎn)單。但是，只適用于高濃度廢氣，初期投入以及運(yùn)行費(fèi)用高。

3.1.2 吸附法

投放具有多孔結(jié)構(gòu)的吸附劑，讓VOC_s在多孔結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)吸附脫附，完成凈化。該方法初期投入以及運(yùn)行費(fèi)用高，適用于低濃度、低能耗，溶劑可回收，效率高，凈化徹底，工藝成熟，易推廣，可作為含顆粒物廢氣預(yù)處理。但是，吸附劑需經(jīng)常更換、再生，可能產(chǎn)生二次污染，不適用于高濃度廢氣，有逸散風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)備龐大。

3.1.3 膜分離法

投放具有選擇性且能夠滲透過(guò)濾VOC_s的高分子膜，在一定壓力條件下過(guò)濾物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)VOC_s的分離［4］。該方法初期投入高，運(yùn)行費(fèi)用偏高，設(shè)備簡(jiǎn)單，回收率高，能耗低，無(wú)二次污染。但是，成本高，膜易污染，膜穩(wěn)定性差，通量小。

3.1.4 低溫等離子技術(shù)

應(yīng)用高能電子射線，激活、電離、裂解有機(jī)物內(nèi)的各個(gè)組分，使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒無(wú)害物質(zhì)。該方法初期投入低，運(yùn)行費(fèi)用適中，能耗低，成本低，應(yīng)用范圍廣，除惡臭。但是，無(wú)法完全降解，可能產(chǎn)生二次污染。

3.2 典型VOC_s排放源控制技術(shù)

3.2.1 對(duì)交通工具控制

針對(duì)來(lái)源于尾氣排放的VOC_s，可以使用控制油品、機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)以及三元催化處理的方式完成控制。其中，機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)可以進(jìn)一步細(xì)化為改造發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、改善燃燒狀況等方面內(nèi)容。針對(duì)來(lái)源于加油期間的油品逸散（燃料蒸發(fā)）以及油罐泄漏的VOC_s，可以使用加設(shè)處理設(shè)備的方式完成控制。

3.2.2 對(duì)工藝過(guò)程控制

針對(duì)石化行業(yè)的VOC_s排放，要求強(qiáng)化組織展開(kāi)泄漏修復(fù)與檢測(cè)，以完成對(duì)VOC_s排放源的控制。

針對(duì)來(lái)源于無(wú)組織排放的VOC_s，可以使用如下的過(guò)程控制方案：工藝改進(jìn)，裝置設(shè)備泄漏控制，不同產(chǎn)品分類擺放，減少污染物堆積，加強(qiáng)通風(fēng)，加大車間抽風(fēng)系統(tǒng)的力度，推廣使用密閉先進(jìn)設(shè)備，提高工作效率［5］。

針對(duì)煙囪排放的VOC_s，可以使用末端控制技術(shù)完成管控，相應(yīng)技術(shù)內(nèi)容在前文已有闡述，此處不再贅述。

3.2.3 使用溶劑控制

在控制主要溶劑使用時(shí)，針對(duì)來(lái)源于無(wú)組織排放的VOC_s 以及來(lái)源于煙囪排放的VOC_s，均使用與主要工藝過(guò)程源控制相同的技術(shù)來(lái)完成。

4 臭氧污染防治策略要點(diǎn)

4.1 基于交通工具的污染防治

可以應(yīng)用機(jī)外凈化技術(shù)以及機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)，對(duì)交通工具的污染進(jìn)行有效控制。其中，對(duì)于機(jī)外凈化技術(shù)而言，常用的方法為三元催化凈化尾氣，即結(jié)合不同車型排放尾氣的現(xiàn)實(shí)情況與特征，在對(duì)應(yīng)的尾氣排放筒上加設(shè)殼體、襯墊或是設(shè)置涂層、引入活性物，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車排放尾氣的凈化。對(duì)于機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)而言，主要通過(guò)改造發(fā)送機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，促使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒情況有所改善，從而實(shí)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)完成污染物凈化。

4.2 基于工藝過(guò)程的污染防治

煙囪排放是有機(jī)污染物的主要工藝過(guò)程源，在臭氧污染防治實(shí)踐中，可以應(yīng)用對(duì)應(yīng)的有機(jī)污染物控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)污染物的回收或是銷毀，最終達(dá)到減排效果。在此過(guò)程中，可以引入固定床吸附—水蒸氣置換再生—冷凝回收工藝，即利用固定床內(nèi)的吸附劑對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行吸附，隨后通入高溫水蒸氣，促使有機(jī)污染物能夠隨著水蒸氣同時(shí)脫離吸附床，最后結(jié)合對(duì)冷凝器的使用，使得蒸汽混合物冷卻、冷凝為液體，完成回收［6］。

4.3 基于使用溶劑的污染防治

在對(duì)使用溶劑的有機(jī)污染物進(jìn)行控制的實(shí)踐中，需要從前端原料入手，通過(guò)有機(jī)污染物溶劑、生物基溶劑、水性溶劑的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，避免溶劑使用過(guò)程中發(fā)生明顯的有機(jī)污染物揮發(fā)問(wèn)題。同時(shí)，還要搭配利用末端治理技術(shù)，著重落實(shí)對(duì)無(wú)組織排放的收集，搭配回收與銷毀技術(shù)，降低有機(jī)污染物的排放［7］。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，臭氧污染會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生很大危害，所以必須要加大臭氧污染的控制與防治力度，改善大氣環(huán)境質(zhì)量，切實(shí)保障人民群眾身體健康。在實(shí)踐中，收集更多揮發(fā)性有機(jī)物VOC_s排放源樣本，并以此為參考搭建本地化的源譜，保證能夠?qū)Ρ镜嘏欧旁吹奶攸c(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別，完成對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物VOC_s排放源控制技術(shù)方案的合理選定與實(shí)施，搭配展開(kāi)強(qiáng)化PM_2.5與O₃協(xié)同控制、夯實(shí)VOC_s 綜合治理基礎(chǔ)能力、加快實(shí)施VOC_s減排重大工程、強(qiáng)化組織展開(kāi)臭氧污染防治專項(xiàng)行動(dòng)、完善激勵(lì)與約束并舉的經(jīng)濟(jì)政策等臭氧污染防治措施，推動(dòng)區(qū)域臭氧污染防控與治理工作的升級(jí)。