揮發性有機物污染空氣防治技術有效應用研究

文_王夢夢 顧熙磊 上海市浦東新區環境事務管理中心

揮發性有機物是二次有機顆粒物與臭氧的典型前體物，我國在2012年出臺的“十二五”規劃中明確指出，應對揮發性有機污染物加以嚴格控制；而2017年我國出臺的“十三五”規劃中再次明確了揮發性有機污染物防治的重要性。

1 揮發性有機物概述

揮發性有機物是常溫下容易揮發、沸點比較低、飽和蒸汽壓比較高且分子量比較小的有機化合物。一般情況下主要包含：①非甲烷碳氫化合物（NMHCs），如芳香烴、烯烴、烷烴及炔烴等；②含氧有機化合物（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，因在許多化學反應當中，甲烷具有一定的惰性，是一種無害烴，且人們所重視的是其溫室效應，所以，通常不包含甲烷。一些有機化合物所對應的碳原子數大多小于15，在空氣當中其濃度普遍較低。

2 揮發性有機物的主要來源

揮發性有機物的來源可劃分為兩類：其一為人為源；其二是天然源。大氣當中的揮發性有機物以天然源最多，來自植物的非甲烷揮發性有機物占比達到65%，多為酮類、醇類、單萜類及異戊二烯等物質。而在各種天然排放物當中，最主要的是異戊二烯，由于其在鄉村或城市大氣當中，非常容易發生化學反應，因而極易形成氣溶膠粒子與光化學氧化劑。在廣大城市地區，人為排放是揮發性有機物的主要來源，但需要強調的是，人為源比較復雜，通常情況下，可劃分為三大類，其一為無組織源；其二是流動源；其三為固定源。其中，針對固定源來講，其主要包含溶劑使用、廢棄物燃燒、化石燃燒及石油轉運與存儲等。而對于流動源而言，其主要包括交通工具、非道路發動機等的排放，比如輪船、機動車等；針對無組織源來講，則包含溶劑揮發、生物質燃燒等。還需要強調的是，排放源種類的不同，其所排放的揮發性有機物無論在含量上，還是在組成上，也會存在差異，可通過特征示蹤物種來加以識別，比如乙炔，從根本上來講，其乃是機動車尾氣的典型特征物種；而針對丁烷、丙烷來講，其則為液化石油氣的組成物種。除了一次排放之外，在整個大氣當中的一些揮發性有機物，同樣也有來自二次生成的。在大氣化學反應中，一次排放污染物會持續被氧化，生成含氧的揮發性有機物，比如酮、醛等。據相關統計得知，世界范圍內揮發性有機物天然源每年達11.4億噸碳，遠超同階段的人為源排放；比如美國天然源揮發性有機物的年排放量為2961萬噸，其在美國國內全部源排放量中的占比為58.4%。

3 揮發性有機物對環境所產生的影響

在大氣中，雖然揮發性有機物在具體濃度上要低于其他化學組分，但需要指出的是，這些痕量有機物在大氣當中的化學反應，不僅能夠改變大氣的物理性質，而且還會改變其化學性質，最終會對控制造成嚴重影響。在整個大氣體系中，如果發生比較明顯的VOCs-NOX-O3反應，那么在氧化時，會有大量的自由基中間體產生，比如HO2、過氧烷基等；針對這些自由基中間體而言，其能夠加速一氧化氮（NO）轉變為二氧化氮（NO2），經光解作用，最終形成臭氧。此外，通過進行系列化的化學反應，會有大量二次有機物生成，其氧化性比較強，如有機硝酸鹽、過氧乙酰硝酸酯PAN等。此外，針對部分二次有機物，因其在蒸汽壓上比較低，可借助氣粒分配、凝結或者成核作用等過程，而生成大量的二次有機氣溶膠（SOA），而SOA為PM2.5的基礎構成。所以，城市地區無論是在二次細顆粒物的形成上，還是在高濃度臭氧的形成方面，均有揮發性有機物的參與。

一些揮發性有機物機器所生成的光化學產物，會直接影響到人體健康，比如丙烯醛、甲苯、苯、乙醛等。針對我國揮發性有機物的源排放，一些學者對此展開了深入研究。比如有學者在TRACE-P項目當中，以亞洲地區為研究對象，對其大氣污染源排放展開了全面、深入的研究，最終結果得知，2010年我國人為源揮發性有機物排放量為6378萬噸，居民燃燒、交通排放為其主要來源，比如生物質、燃煤等。而2018年所統計的INTEX-B污染源清單得知，2017年我國揮發性有機物人為源的排放量達到了7914萬噸，尤其是2010～2017年，揮發性有機物的總體排放量占總排放量的三分之一，其中，工業排放占比為35%，居民燃燒為33.6%，交通排放為29.7%。

4 防控揮發性有機物污染空氣的具體對策

第一，對揮發性有機物污染環境開展常態化監測，對我國大氣污染情況進行實時追蹤。現階段，揮發性有機物還沒有被劃歸至空氣質量常規監測體系當中，排除研究比較廣泛且深入的珠三角、長三角及京津冀之外，其他地區在揮發性有機物實際污染情況及趨勢上，仍缺乏足夠深入的監測。因此，可以《規劃》為依托，將重點區域劃分為“三區十群”，積極推動揮發性有機物監測網絡的構建。

此外，還需要對全國范圍內的揮發性有機物源排放清單進行調查，并做好系統化評估與修正工作。對污染源施加有效控制，并對揮發性有機物濃度的增長加以有效抑制。通過對已經存在的排放清單進行全面、深入的評估與更新，對揮發性有機物的分布行業、分布區域進行準確、詳細的識別，為后續把揮發性有機物劃歸至國家總量控制架構中，做好充足準備。

第二，積極推動本土化的揮發性有機物源成分譜與排放因子數據庫的構建。當前，我國仍未能開展全面、系統化的測試排放因子的工作，相關部門圍繞清單所開展的研究，大多數借鑒的是歐盟CORINAIR排放因子以及美國AP-42排放因子庫等。需要指出的是，發達國家的污染物排放強度與特征和我國仍然存在比較大的差異，如果直接借鑒國外的排放因子，勢必會降低整個清單結果的準確性、實時性與可靠性。所以，要想從根本上對揮發性有機物污染加以控制，需要依據我國當前污染物排放的主要特征，積極構建與國情相符的揮發性有機物排放因子。此外，還應積極推動源成分數據庫的構建工作。

第三，積極完善揮發性有機物污染控制技術體系，并制定與之相配套的法律標準。根據當前各產業發展實況，制定與之相配套的環境工程技術規范、有機物排放標準，并持續完善能夠準確測定環境空氣和固定污染源揮發性的方法與執行標準，做好相關產品在生產、銷售等環節的監督工作。針對相關污染物排放企業，加強對其監管力度，圍繞其制定相關法律約束條款，加大懲罰力度，在原有懲罰基礎上可以翻倍重罰。此外，還須引導企業改善落后的生產方式，多采用先進的環保技術，實現自身的健康化、長久化發展。

從各種行業當中篩選出重點企業，對其開展全面、深入的研究。比如包裝印刷、塑料產品制造、合成材料、石化、電子設備制造、化學藥品原藥制造及有機化工等，針對各工藝過程中所產生的揮發性有機物，開展全面、深層次且嚴格化的調查與檢測，圍繞企業在揮發性氣體上的排放特點，制定具體的改善措施，國家可給予其技術及人員支持，還可為其墊付一定的優化升級費用，提高其優化升級的積極性。

5 結語

現階段我國已經將揮發性有機物劃歸至大氣污染防治規劃范疇，并制定了各種實用的法律法規，以此來更好地約束與規范相關行業，使其選用更加科學、合理的廢氣處理工藝及清潔生產技術，最大程度地減輕或抑制揮發性有機物的外排，減輕空氣污染，為保護環境提供助力，并為推動我國社會經濟的可持續發展奠定堅實根基。