挥发性有机物污染空气防治技术有效应用研究

文_王梦梦 顾熙磊 上海市浦东新区环境事务管理中心

挥发性有机物是二次有机颗粒物与臭氧的典型前体物，我国在2012年出台的“十二五”规划中明确指出，应对挥发性有机污染物加以严格控制；而2017年我国出台的“十三五”规划中再次明确了挥发性有机污染物防治的重要性。

1 挥发性有机物概述

挥发性有机物是常温下容易挥发、沸点比较低、饱和蒸汽压比较高且分子量比较小的有机化合物。一般情况下主要包含：①非甲烷碳氢化合物（NMHCs），如芳香烃、烯烃、烷烃及炔烃等；②含氧有机化合物（OVOCs），如醚、醇、酮及醛等；③含硫化合物；④含氮化合物。

需要指出的是，因在许多化学反应当中，甲烷具有一定的惰性，是一种无害烃，且人们所重视的是其温室效应，所以，通常不包含甲烷。一些有机化合物所对应的碳原子数大多小于15，在空气当中其浓度普遍较低。

2 挥发性有机物的主要来源

挥发性有机物的来源可划分为两类：其一为人为源；其二是天然源。大气当中的挥发性有机物以天然源最多，来自植物的非甲烷挥发性有机物占比达到65%，多为酮类、醇类、单萜类及异戊二烯等物质。而在各种天然排放物当中，最主要的是异戊二烯，由于其在乡村或城市大气当中，非常容易发生化学反应，因而极易形成气溶胶粒子与光化学氧化剂。在广大城市地区，人为排放是挥发性有机物的主要来源，但需要强调的是，人为源比较复杂，通常情况下，可划分为三大类，其一为无组织源；其二是流动源；其三为固定源。其中，针对固定源来讲，其主要包含溶剂使用、废弃物燃烧、化石燃烧及石油转运与存储等。而对于流动源而言，其主要包括交通工具、非道路发动机等的排放，比如轮船、机动车等；针对无组织源来讲，则包含溶剂挥发、生物质燃烧等。还需要强调的是，排放源种类的不同，其所排放的挥发性有机物无论在含量上，还是在组成上，也会存在差异，可通过特征示踪物种来加以识别，比如乙炔，从根本上来讲，其乃是机动车尾气的典型特征物种；而针对丁烷、丙烷来讲，其则为液化石油气的组成物种。除了一次排放之外，在整个大气当中的一些挥发性有机物，同样也有来自二次生成的。在大气化学反应中，一次排放污染物会持续被氧化，生成含氧的挥发性有机物，比如酮、醛等。据相关统计得知，世界范围内挥发性有机物天然源每年达11.4亿吨碳，远超同阶段的人为源排放；比如美国天然源挥发性有机物的年排放量为2961万吨，其在美国国内全部源排放量中的占比为58.4%。

3 挥发性有机物对环境所产生的影响

在大气中，虽然挥发性有机物在具体浓度上要低于其他化学组分，但需要指出的是，这些痕量有机物在大气当中的化学反应，不仅能够改变大气的物理性质，而且还会改变其化学性质，最终会对控制造成严重影响。在整个大气体系中，如果发生比较明显的VOCs-NOX-O3反应，那么在氧化时，会有大量的自由基中间体产生，比如HO2、过氧烷基等；针对这些自由基中间体而言，其能够加速一氧化氮（NO）转变为二氧化氮（NO2），经光解作用，最终形成臭氧。此外，通过进行系列化的化学反应，会有大量二次有机物生成，其氧化性比较强，如有机硝酸盐、过氧乙酰硝酸酯PAN等。此外，针对部分二次有机物，因其在蒸汽压上比较低，可借助气粒分配、凝结或者成核作用等过程，而生成大量的二次有机气溶胶（SOA），而SOA为PM2.5的基础构成。所以，城市地区无论是在二次细颗粒物的形成上，还是在高浓度臭氧的形成方面，均有挥发性有机物的参与。

一些挥发性有机物机器所生成的光化学产物，会直接影响到人体健康，比如丙烯醛、甲苯、苯、乙醛等。针对我国挥发性有机物的源排放，一些学者对此展开了深入研究。比如有学者在TRACE-P项目当中，以亚洲地区为研究对象，对其大气污染源排放展开了全面、深入的研究，最终结果得知，2010年我国人为源挥发性有机物排放量为6378万吨，居民燃烧、交通排放为其主要来源，比如生物质、燃煤等。而2018年所统计的INTEX-B污染源清单得知，2017年我国挥发性有机物人为源的排放量达到了7914万吨，尤其是2010～2017年，挥发性有机物的总体排放量占总排放量的三分之一，其中，工业排放占比为35%，居民燃烧为33.6%，交通排放为29.7%。

4 防控挥发性有机物污染空气的具体对策

第一，对挥发性有机物污染环境开展常态化监测，对我国大气污染情况进行实时追踪。现阶段，挥发性有机物还没有被划归至空气质量常规监测体系当中，排除研究比较广泛且深入的珠三角、长三角及京津冀之外，其他地区在挥发性有机物实际污染情况及趋势上，仍缺乏足够深入的监测。因此，可以《规划》为依托，将重点区域划分为“三区十群”，积极推动挥发性有机物监测网络的构建。

此外，还需要对全国范围内的挥发性有机物源排放清单进行调查，并做好系统化评估与修正工作。对污染源施加有效控制，并对挥发性有机物浓度的增长加以有效抑制。通过对已经存在的排放清单进行全面、深入的评估与更新，对挥发性有机物的分布行业、分布区域进行准确、详细的识别，为后续把挥发性有机物划归至国家总量控制架构中，做好充足准备。

第二，积极推动本土化的挥发性有机物源成分谱与排放因子数据库的构建。当前，我国仍未能开展全面、系统化的测试排放因子的工作，相关部门围绕清单所开展的研究，大多数借鉴的是欧盟CORINAIR排放因子以及美国AP-42排放因子库等。需要指出的是，发达国家的污染物排放强度与特征和我国仍然存在比较大的差异，如果直接借鉴国外的排放因子，势必会降低整个清单结果的准确性、实时性与可靠性。所以，要想从根本上对挥发性有机物污染加以控制，需要依据我国当前污染物排放的主要特征，积极构建与国情相符的挥发性有机物排放因子。此外，还应积极推动源成分数据库的构建工作。

第三，积极完善挥发性有机物污染控制技术体系，并制定与之相配套的法律标准。根据当前各产业发展实况，制定与之相配套的环境工程技术规范、有机物排放标准，并持续完善能够准确测定环境空气和固定污染源挥发性的方法与执行标准，做好相关产品在生产、销售等环节的监督工作。针对相关污染物排放企业，加强对其监管力度，围绕其制定相关法律约束条款，加大惩罚力度，在原有惩罚基础上可以翻倍重罚。此外，还须引导企业改善落后的生产方式，多采用先进的环保技术，实现自身的健康化、长久化发展。

从各种行业当中筛选出重点企业，对其开展全面、深入的研究。比如包装印刷、塑料产品制造、合成材料、石化、电子设备制造、化学药品原药制造及有机化工等，针对各工艺过程中所产生的挥发性有机物，开展全面、深层次且严格化的调查与检测，围绕企业在挥发性气体上的排放特点，制定具体的改善措施，国家可给予其技术及人员支持，还可为其垫付一定的优化升级费用，提高其优化升级的积极性。

5 结语

现阶段我国已经将挥发性有机物划归至大气污染防治规划范畴，并制定了各种实用的法律法规，以此来更好地约束与规范相关行业，使其选用更加科学、合理的废气处理工艺及清洁生产技术，最大程度地减轻或抑制挥发性有机物的外排，减轻空气污染，为保护环境提供助力，并为推动我国社会经济的可持续发展奠定坚实根基。