化工园区挥发性有机化合物的污染特征分析

李海育

广东省环境技术中心

从2010 年开始，我国多次出现雾霾天气，这一情况的出现，说明以臭氧、细颗粒物作为特征的区域性大气污染问题日益严重，并且对于群众的身心健康造成负面影响。挥发性有机化合物（VOCs）作为臭氧与细颗粒物的重要前体物，受到大众与学界的高度关注。从改革开放至今，我国经济发展速度加快，能源消耗情况呈现出大幅度上涨的趋势，因此使得我国大气环境当中所含有的挥发性有机化合物排放情况，呈现出极大的增长。如果未能采用适当的措施，对于VOCs 进行有效的控制，那么到了2030 年，我国仅工业生产中所释放的VOCs，就能超过4 425.6 万吨，所以需要人们对其进行高度关注。

1 挥发性有机物所具备的危害情况

根据研究可知，VOCs 所具备的危害性包含下述几点：一是对于肝脏、肾脏造成刺激，使人们感受到多重不适；二是对于人的鼻膜、眼睛等造成更多的刺激，使其出现病变的可能；三是对于人体的中枢神经造成影响，甚至会诱发癌症。不仅如此，VOCs 会污染周边的地下水与土壤，甚至会直接威胁到动植物的生命。因此，做好VOCs 的治理工作势在必行。

2 污染物特征分析

2.1 臭氧与VOCs 的关系

本文采用的是2019 年至2020 年，某某地区5 月到9 月的臭氧浓度较高时段的数据，随后与同时期的VOCs 数据做出对比与分析，并且排除了保养、仪器校准等多个无效数据。2019 年5 月到9 月，无效天数为121 天，其中臭氧超标天数为24 天，超标的概率为20%左右；2020 年5 月到9 月，有效天数共计130 天，臭氧超标天数为26 天，超标率也在20%左右。对图1、图2 进行分析后可以了解到，VOCs 日平均浓度较高时，臭氧日均浓度也相对较高，两者有着十分接近的变化幅度，同时也有着相近的线性关系。这主要是因为，环境当中如果出现大量的VOCs，那么他就会与氮氧化物发生反应，同时也会使得原本的臭氧分解过程受到阻碍，使得大量的臭氧积累在空气当中，导致臭氧污染问题更加严重。

图1 2019 年5 月至9 月，某某地区某化工区的VOCs与臭氧变化趋势

图2 2020 年5 月至9 月，某某地区某化工区的VOCs与臭氧变化趋势

3.2 该化工区VOCs 各组分占比情况

在本文中，笔者共测定了36 种VOCs 的组分，其中包括7 种卤代烃、11 种芳香烃、7 种烃烯、11 种烷烯。2019 年5 月至9 月的观察期内，VOCs 浓度在67.3 μg/m3，其中卤代烃、芳香烃、烯烃、烷烃的浓度分别是16.25、8.22、7.578、34.56 μg/m3。根据上述数据可知，VOCs 主要的组分是烷烃，其占据总比例的44%，主要污染物为异丁烷、丙烷、正丁烷；第二名为芳香烃，占据总比例的22%，主要污染物为甲苯与二甲苯；第三名为卤代烃，占据总比例的21%，主要污染物为二氯乙烷、二氯甲烷两种；烯烃占据总比例的12%，主要污染物是乙烯与丙烯。

4 挥发性有机物处理方法与实际效果

4.1 活性炭吸附法

目前来看，工业生产企业在治理污染问题时，最常使用的方法就是活性炭吸附法，因为活性炭有着良好的吸附性且前期投资额度较小，能够吸附大量的VOCs，当活性炭在达到一个饱和的吸附状态后，工业企业会将这些处于饱和状态的活性炭，交由有相关资质的单位进行处理处置。通过调查发现，许多环境保护公司都选择对外宣称利用相应的技术手段，已经脱除了大部分VOCs，但是实际的去除情况，远远低于对外宣传的90%。不仅如此，因为活性炭有多种类型，因此在处理过程中，去除效果也存在明显的差异。在处理过程中，如果想要达到理想的排放标准，那么就需要企业在后期投入更多的成本。

4.2 光催化氧化技术

光催化氧化技术的出现，就是通过光波当中一些特殊波段，来起到一定的催化作用，由此使得大气当中的氧气被直接分解成负氧离子、羟基以及臭氧，随后将其与VOCs 相互融合，使其发生化学反应，最终起到去除污染气体的目的。但是利用光催化方式，其催化材料、湿度、波长等，都会对于VOCs 实际的处理效果产生影响，如果缺乏充分的反应，那么就可能使得VOCs 在后期被分解成酮、醛等一些具备毒性的产物[1]。

4.3 生物处理法

生物处理法的使用，主要是利用自然界当中大量微生物所具备的分解作用，使得VOCs 得以分解，利用微生物所具备的新陈代谢能力，使得VOCs 被直接转换成无害的无机盐、水等多种物质。生物处理法的使用，具备抗冲击能力强、无二次污染等多个优势，因此受到国内外的高度关注与广泛推崇。虽然生物处理法不会带来二次污染问题，但是却有着较差的实用性，比如一些生物只能去处理对应的污染物，在培养微生物的过程中，存在一定的不确定性，所以在培养过程中，会出现微生物死亡的情况，或者微生物在新陈代谢过程中，会使得设备被堵塞，这就使得后期有着较高的维护成本[2]。

4.4 低温等离子体技术

低温等离子体技术的使用，能够有效地处理工业废气，通过该设备当中的介质，能够有效地阻挡在放电过程中所产生的等离子体，随后在反应过程中，逐渐生成大量的高能活性粒子，由其与有机废气再次反应，将这些废气直接破解成二氧化碳与水，由此达到净化目的。该技术在使用过程中，主要集中于处理一些低浓度的VOCs 方面，其有着操作简单、设备投资少等多个优势。但是在日常应用过程中，利用低温等离子体技术去处理油烟当中的VOCs，能够取得更好的效果，而其在处理浓度较高的VOCs 时，效果并不理想[3]。

4.5 燃烧法

燃烧法通常指的是将VOCs 当中的碳，转变成二氧化碳，在这一过程中涉及三种方法，一是蓄热燃烧法，二是直接燃烧法，三是催化燃烧法。目前被应用最多的方法就是蓄热燃烧法与催化燃烧法。虽然燃烧法有着较高的处理效率，但是也有着极高的投资成本。比如蓄热燃烧法在应用过程中，要求其燃烧温度必须大于750 ℃，一些特殊情况要超过1 000 ℃，在燃烧过程中，可能会出现大量的氮氧化物。而在用催化燃烧法的过程中，预处理时通常会使用到自来水喷淋方法，而有机物当中的氯离子与水，在经过燃烧以后，极容易产生二噁英，处理VOCs 的设备并没有可以对二噁英进行分解的高温燃烧装置，因此就会导致燃烧时产生的大量二噁英被排放到自然空气中[3]。

5 结语

综上所述，根据调查研究可知，VOCs 治理工作应当从源头着手，通过优化工艺、减少排放的方式，选择最佳的治理方法。同时也需要对于污染物进行有效的分类，因为VOCs 的污染物成分复杂、种类繁多，因此在处理过程中，不应当采用单一的处理方式，而是应当做到具体问题具体分析，将有针对性的处理方法加入其中，才能有效提高VOCs 处理效果。