挥发性有机物

什么是挥发性有机物

挥发性有机物（VolatileOrganicCompounds），简称VOCS，一大类化合物的总称，大气中包含了成千上万种微量挥发性有机物，能分辨出的，就有正构烷烃、支链脂肪酸、正构烷醇、脂肪二元酸、芳香多元酸、多环芳烃、异构烷烃、三酮类化合物等几百种。而具致畸致癌性的多环芳烃是人体健康的重要杀手之一。有观点认为，VOCS是PM2.5的祸首。

世界卫生组织（WHO）对总挥发性有机化合物（TVOC）的定义为：熔点低于室温而沸点在50℃～260℃之间的挥发性有机化合物的总称。

VOC的定义分为两类：一类是普通意义上的VOC定义，只说明什么是挥发性有机物，或者是在什么条件下是挥发性有机物；另一类是环保意义上的定义，也就是说，是活泼的那一类挥发性有机物，即会产生危害的那一类挥发性有机物。通常我们参考世界卫生组织中的定义。

VOCS的发现历史

挥发性有机物的身影最早出现在美国洛杉矶。20世纪40至50年代，人们发现每年夏季的正午或午后，天空经常会出现一片混沌不清的浅蓝色烟雾，而远离城市1公里外的松林成片枯死，柑橘减产；更多的居民开始患上各种眼疾和呼吸道疾病。到1955年，洛杉矶已有400多名65岁以上的老人相继去世。

经美国科学家的努力，人们发现这是一种新型大气污染，是由汽车尾气和其他工业生产排放出来的大量碳氢化合物和氮氧化物，在阳光紫外线作用下，最终变成了让人致病或致命的毒气。从美国洛杉矶化学光雾事件到21世纪关于VOCS的研究，仍属世界最前沿科学领域。

VOCS的主要来源

在室内，VOCS主要来自燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等的烟雾，建筑和装饰材料、家具、家用电器、清洁剂和人体本身的排放等。在室内装饰过程中，VOCS主要来自油漆、涂料和胶粘剂。一般油漆中VOCS含量在0.4～1.0mg／m3。由于VOCS具有强挥发性，一般情况下，油漆施工后的10小时内，可挥发90%，而溶剂中的VOCS则在油漆风干过程中只释放总量的25%。

在室外，VOCS主要来自燃料燃烧和交通运输产生的工业废气、汽车尾气、光化学污染等。来源主要有人为源和天然源。就全球尺度而言，天然源对VOCS的贡献超过了人为源。天然源包括植物释放、火山喷发、森林草原火灾等，其中最重要的排放源是森林和灌木林，最重要的排放物是异戊二烯和单萜烯。

人为源可分为固定源、流动源和无组织排放源三类。其中固定源包括化石燃料燃烧、溶剂（涂料、油漆）的使用、废弃物燃烧、石油存储和转运以及石油化工、钢铁工业、金属冶炼的排放；流动源包括机动车、飞机和轮船等交通工具的排放以及非道路排放源的排放；无组织源包括生物质燃烧以及汽油、油漆等溶剂挥发。交通运输是全球最大的VOCS人为排放源，溶剂使用是第二大排放源。

VOCS的特点

VOCS的分子量较小，在通常条件下容易气化。它们可在有机物质的生成过程中形成，也可在有机物质发生化学分解或生物学降解的过程中形成，并逸入大气。挥发性有机物的含量和种类往往因测定方法和条件的不同而不同。

VOCS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还相对较长，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。

VOCS的危害

●室外危害●

在大气科学家眼里，VOCS对人体健康的影响有直接效应，但更多的是间接效应。中国工程院院士唐孝炎老师表示，VOCS是一大类化合物的总称，它在大气中实际包含了成千上万种微量有机挥发物，比如目前科学家在VOCS中能分辨出的，就有正构烷烃、支链脂肪酸、正构烷醇、脂肪二元酸、芳香多元酸、多环芳烃、异构烷烃、三酮类化合物等几百种。

一旦出现细粒子污染的灰霾天气，近地大气中的细粒子无时无刻不在产生光化学反应，生活在地面的人群和其他动植物，则无时无刻不在呼吸交换气体，于是造成大量有毒有害物质进入人体沉积，使人体健康受损。

●室内危害●

当居室中VOCS浓度超过一定浓度时，在短时间内人们感到头痛、恶心、呕吐、四肢乏力；严重时会抽搐、昏迷、记忆力减退。VOCS伤害人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统。居室内VOCS污染近年来已引起各国重视。

VOCS对人体健康的影响主要是刺激眼睛和呼吸道，使皮肤过敏，使人产生头痛、咽痛与乏力，其中还包含了很多致癌物质。

中国VOCS的现状

VOCS排放量大，重点行业、典型区域的污染非常严重，对排放状况的掌握远远不够。目前中国尚未将VOCS纳入常规监测项目，也没有针对VOCS的全国污染源普查。涉及众多行业，无组织排放现象严重，监测困难。污染排放研究滞后，排放量被严重低估。

以石油炼制、石油化工行业为例。石油化工过程的VOCS产生排放包括工艺过程的点源排放和无组织溢散排放两种类型。目前，中国的石油化工行业的VOCS排放以无组织排放为主，表现出在生产区域中比较严重的异味。

VOCS的控制

●燃烧法净化●

亦称焚烧法，指用燃烧方法将有害气体、蒸气、液体或烟尘转化为无害物质的过程。燃烧极限浓度范围，也就是爆炸极限浓度范围。燃烧净化方法有直接燃烧、热力燃烧和催化燃烧。

●吸收（洗涤）法●

溶剂吸收法采用低挥发或不挥发性溶剂对VOCS进行吸收，再利用VOCS分子和吸收剂物理性质的差异进行分离；吸收效果主要取决于吸收剂的吸收性能和吸收设备的结构特征。吸收剂对被去除的VOCS有较大的溶解性；吸收剂的蒸气压必须相当低；吸收剂的排放量需很低；被吸收的VOCS容易从吸收剂中分离出来；吸收剂在吸收塔和汽提塔的运行条件下必须具有较好的化学稳定性及无毒无害性；吸收剂分子量要尽可能低。

●冷凝法●

物质在不同的温度和压力下，具有不同的饱和蒸气压。冷凝温度一般在露点和泡点之间，冷却温度越接近泡点，则净化程度越高。常用的接触冷凝设备有喷射器、喷淋塔、填料塔和筛板塔。常用的间接冷凝设备有列管冷凝器、翅管空冷冷凝器、淋洒式冷凝器以及螺旋板冷凝器等。

●吸附法●

指含VOCS的气态混合物与多孔性固体接触时，利用固体表面存在的未平衡的分子吸附力或化学键力，把混合气体中VOCS组分吸附留在固体表面的分离过程。活性炭吸附VOCS性能最佳。

●生物法●

生物净化过程的实质是：附着在滤料介质中的微生物在适宜的环境条件下，利用废气中的有机成分作为碳源和能源，维持其生命活动，并将有机物分解为二氧化碳、水的过程。