环境空气挥发性有机物的研究意义

张 玲

(葫芦岛市环境监测中心站，辽宁 葫芦岛 125000)

1 引言

随着经济的高速发展，人们生活水平的迅速提高，汽车、摩托车等机动车的不断递增，工业企业的大量兴起，大气中挥发性有机物的污染越来越明显，臭氧的沉降也越来越迅速，对人体的健康威胁也越来越大。目前国内对挥发性有机物污染的研究也越来越多，加快研究挥发性有机物的污染特征，这对大气环境的保护及污染染的防治也具有很强的现实意义。

2 挥发性有机物的定义

挥发性有机物，常用VOCs表示，它是Volatile Organic Compounds三个词第一个字母的缩写。根据世界卫生组织的定义，挥发性有机化合物是指在25℃蒸汽压大于133.32Pa，沸点为50～260℃的各种有机化合物。

VOCs按化学结构可以进一步分为烷经类、芳烃类、酯类、醛类等，目前已鉴定出的有300余种。VOCs多半具有光化学反应性[1]，经由紫外光照射，会与大气中其他化学成分反应，形成二次污染物(如臭氧、高氧化物等)或者化学活性较强的中间产物(如自由基等)，从而增加烟雾、臭氧的地表浓度造成对生态环境的危害。

3 挥发性有机物的危害

挥发性有机物大多不溶于水，空气中的挥发性有机物常以气态形式存在，因此能直接通过呼吸系统进入人体内。

研究表明：一些挥发性有机物对人体具有致癌作用，挥发性有机物的毒性和它们的电负性成正，对人体的危害主要是切断细胞内电子的传递，损害细胞内部的代谢。

一些挥发性卤代烃对动物具有致癌和致畸作用，吸入挥发性卤代经能对中枢神经系统产生不可逆转的损害，尤其是三卤甲烷进入人体后对肝脏、肾脏、血液具有毒害作用。卤代烃易在人体脂肪中积累，因此这类物质质的污染已受到广泛的重视[2]。

挥发性有机物可混溶于苯、醇、醚等多数有机溶剂，大多对皮肤、粘膜有刺激性，对中枢神经系统有麻醉作用。其所表现出的毒性、刺激性、致癌作用和具有的特殊气味能导致人体呈现种种不适反应。

挥发性有机物具有相对强的活性，是一种性格比较活泼的气体，导致它们在大气中既可以以一次挥发物的气态存在，又可以在紫外线照射下，在PM10颗粒物中发生无穷无尽的变化，再次生成为固态、液态或二者并存的二次颗粒物存在，且参与反应的这些化合物寿命相对较长，可以随着风吹雨淋等天气变化，或者飘移扩散，或者进入水和土壤，污染环境。

尽管目前科学界对挥发性有机物在大气污染中的具体作为和反应机理还没有完全弄清楚，但它的危险性却是众所周知。空气中挥发性有机物对环境的影响主要表现在三方面：

(1)大多数挥发性有机物有毒、有恶臭，一部分挥发性有机物有致癌；

(2)在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氨化合物与氧化剂发生光化学反应，生成光化学烟雾，危害人体健康及作物生长；

(3)卤烃类挥发性有机物可破坏臭氧层。

世界卫生组织和美国环保局认为空气中0.3μg/L的苯就可使每百万的接触者中4～8人面临患白血病的危险，而且这种危险与挥发性有机物的浓度成正比它们通过饮食和吸入可能对人类健康产生不利的影响。

4 挥发性有机物与常规污染物之间的关系

挥发性有机物污染浓度与空气质量指数(AQI)、PM2.5、PM10、O3之间均存在相关性。在太阳光的照射下，挥发性有机物和氮氧化物结合生成两种污染物，一种是PM2.5的组成部分，叫做二次有机气溶胶(SOA)，是大气中PM2.5的一个重要组成部分；另一种污染物则光化学产生的臭氧。

挥发性有机物与空气中的PM2.5相关性较高，挥发性有机物对颗粒物的形成有较大的影响，有研究表明，汽车尾气排放了大量的氮氧化物，氮氧化物一方面会形成PM2.5，但另一方面其中的一氧化氮也是一种还原物质，会把臭氧消耗掉，所以造成了挥发性有机物与臭氧的浓度呈负相关。

5 挥发性有机物与臭氧的关系

Geng等[3]在上海发现芳香烃化合物是臭氧的主要贡献者，大概79%的臭氧是由芳香烃化合物产生而来的。罗玮等[4]测得在广州城区大气中各类挥发性有机物的臭氧生成潜势表现为烯烃>烷烃>芳香烃，而新垦地区的臭氧生成潜势表现为烯烃>烷烃>芳香烃。

解鑫等[5]用乙基与间、对二甲苯浓度的比值代表光化学年龄，来反映广州市区的光化学进程和具氧生成的关系。

臭氧浓度越高，气团经历的化学进程就越长，并且观测高浓度臭氧日和低浓度臭氧日挥发性有机物化学组成的变化特征，发现在高浓度臭氧日的情况下，芳香经和异成二烯的浓度和百分比稍高于低臭氧浓度日，可能在高臭氧浓度日，光照比按强烈，芳香烃浓度受溶面剂挥发的影响比较大；异成二烯主要来自天然源排放，在大气中的浓度与光照强度成正比。

李锦菊等[1]根据挥发性有机物的臭氧生成活性系数，结合挥发性有机物排放量和挥发性有机物组分构成比，计算出了上海大气面源的臭氧最大生成量，发现了涂料使用间二甲苯和对二甲苯是上海大气环境污染臭氧应首要控制的挥发性有机物。

6 结语

挥发性有机物与AQI、PM2.5、PM10的相关性较高，说明挥发性有机物对空气的污染以及颗粒物的形成有重要的作用。

特征污染物中二氯甲烷、苯、甲苯与AQI、PM2.5、PM10的相关性较高，而氯甲烷与AQI、PM2.5、PM10的相关性较差，说明在污染严重的天气中二氯甲烷、苯、甲苯的浓度也较高，但是氯甲烷的浓度不一定高；挥发性有机物和各个特征污染物与O3均呈负相关，且相关性较差。

通过对挥发性有机物分析和评价，确定挥发性有机物污染所造成的部分影响，为环境空气的监测工作提供基础数据和理论技术的支持，为环境保护部分制定相关的管理条例提供科学依据。