环境空气中VOCs的来源和特征的研究

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山东工业技术
2021年02月14日 01:49

摘 要:空气中VOCs具有很强的化学活性,容易与空气中其余化合物发生光化学反应,进而引发以臭氧污染为代表的光化学污染事故。本文深入论述了VOCs的来源,并从工业、交通、日常生活排放源等角度分析了VOCs的排放特征。

关键词:空气;VOCs;来源;特征

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.204

0 引言

近几十年来,全球化学工业取得了飞速的发展,对于化工原料、化石能源的消耗也随之不断增加。与此同时,城市化的不断推进,我国汽车的保有量出现急剧攀升。汽车对于化石能源的消耗也急剧增加。因此,环境空气中的挥发性有机物(VOCs)的浓度也呈逐年上升的趋势。由于VOCs的化学活性很强,极容易与空气中的氮氧化物(NOx)发生光化学反应,引起臭氧污染。近年来,在我国许多城市和地区均出现了不同程度的光化学污染事故。

有研究显示,以臭氧污染为代表的光化学污染事故在我国频繁发生,尤其是在经济发达的大城市。并且,光化学污染呈现逐年增加和加重的趋势。而空气中VOCs的含量决定了臭氧的浓度。因此,必须做好环境空气中VOCs的防治,以进一步遏制光化学污染。

1 环境空气中VOCs的来源

在常温和常压下,VOCs的饱和蒸气压>70Pa,沸点介于50-260℃。VOCs通常由烃类、含卤烃类和多环芳烃类等物质组成。其来源复杂、排放量大,对环境和人体均会产生不利影响。大部分VOCs具有毒性,对人体器官有刺激和毒害作用,甚至有些具有致癌致畸作用。另外,VOCs的化学活性强,极易与空气中其余化合物发生反应,由此形成二次污染物。

有研究显示,2009年我国VOCs排放量最大的三個行业为:合成材料生产,石油炼制、石油化工,以及建筑装饰。当前,人为排放VOCs的主要来源有工业生产和燃烧、交通及生物质燃烧。并且,工业污染源排放的VOCs总量呈显著上升趋势,并有可能成为排放最大的来源。

2 环境空气中VOCs的排放特征

2.1 工业源VOCs的排放特征

有研究显示,1980年以来,我国工业排放的VOCs总量呈不断上升的趋势。并且,在2000年以前,排放增长稳定,年增长率约在4-5%。而2001年以后,VOCs的排放量急剧增加,年均增长率为11-12%。近年来,工业固定源逐渐成为VOCs的主要排放源[1]。然而,不同的工业行业,其VOCs排放的环节、物质特征等都不同。因此对于不同行业的VOCs的排放特征的分析,一定要结合行业特征来进行判断。此外,我国工业排放源中VOCs的排放量与生产活动强度呈正相关。如2月份期间,VOCs的排放量有所下降,这与每年2月工业产品产量低值有关。而3月份以后,VOCs的排放开始增长。

2.2 交通排放源的排放特征

随着我国汽车数量的急剧增加,对于汽柴油等化石能源的消耗也是显著增长。机动车尾气排放产生的VOCs已成为城市空气污染的关键因素[2]。因此,对于机动车尾气治理工作必须常抓不懈。有研究显示,机动车尾气中苯系物如苯、甲苯等的含量很大,其次为丙烷、丙烯等化合物。因此,我们可以认为,交通排放源的排放特征如下:汽车尾气中排放的VOCs污染物主要为苯系物如苯、甲苯等。此外,尾气中还含有烷烃和氯代烃等污染物。同时,不同的车型排放的VOCs组成成分和排放量也不相同。如小轿车尾气排放的烷烃>芳烃>炔烃;摩托车的VOCs排放浓度普遍高于汽油车和柴油车。

对于交通排放源,必须加强机动车尾气排放的控制。另外要加强发动机燃烧效率的的提升、对于要求淘汰的车型要坚决予以淘汰。

2.3 日常生活排放源的排放特征

装修装饰、生物质燃烧等日常生活也产生了大量的VOCs。装修装饰所产生的VOCs含量,室内显著高于室外。因此,必须加强室内的通风。同时,装修材料所产生的VOCs排放量与材料中的油漆、胶等显著相关。在短期内,装修所产生的VOCs浓度高,成分复杂,对人体的危害很大。

生物质的燃烧也会产生大量的VOCs。如我国广大农村,居民多采用秸秆、木柴来烧火做饭、取暖。秸秆的燃烧,必然会带来大量的VOCs和烟尘。生物质燃烧所产生的VOCs主要为芳香烃和醛类物质,因此必须严格控制秸秆燃烧。对于秸秆的禁烧,切实引导农民改变原有的农业技术。

居民厨房油烟也会带来VOCs,而且其属于无组织排放。厨房油烟中主要包含乙醇、丙烷等污染物,且去除率严重不足。厨房油烟引起臭味的主要污染物是醛类(嗅阈值与丁醛相当)。含氧有机物和烯烃则是厨房油烟中容易引起光化学反应的污染物。

3 结论

环境空气中的挥发性有机物(VOCs)浓度逐年上升。VOCs的化学活性强,极易引起光化学烟雾污染。大气中VOCs的来源可分为天然源和人为源。其中,人为源中的工业污染源排放的VOCs总量呈显著上升趋势,并有可能成为排放最大的来源。工业、交通、日常生活等排放源排放VOCs具有不同的排放特征,要结合这些特征做好VOCs的防治,以遏制环境空气的污染态势。

参考文献:

[1]李雷,李红,王学中等.广州市中心城区环境空气中挥发性有机物的污染特征与健康风险评价[J].环境科学,2013,34(12):4558-4564.

[2]付琳琳,邵敏,刘源等.机动车VOCs排放特征和排放因子的隧道测试研究[J].环境科学学报,2005,25(07):879-885.

作者简介:张劲(1982-),男,江苏南京人,本科,助理工程师,从事环境监测和环境污染治理工作。

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