吉林省石化行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物污染現(xiàn)狀調(diào)查研究

翟 影，趙松桓，張慧斌

(1.吉林省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，長(zhǎng)春130011； 2.吉林省東方醫(yī)院，長(zhǎng)春130011)

吉林省的傳統(tǒng)工業(yè)代表——石油化工行業(yè)，在生產(chǎn)中排放出大量的揮發(fā)性有機(jī)物，由于其排放量大、污染強(qiáng)而導(dǎo)致空氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。揮發(fā)性有機(jī)物(VOCS)作為臭氧和PM2.5的重要前體物，是我國(guó)當(dāng)前區(qū)域大氣復(fù)合污染的主要貢獻(xiàn)者之一。同時(shí)，部分VOCS及相關(guān)的二次污染物還是WHO和生態(tài)環(huán)境部列出的有毒有害物質(zhì)[1]。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外VOCs排放的研究現(xiàn)狀

在歐美，很多發(fā)達(dá)國(guó)家的相關(guān)環(huán)境保護(hù)部門以及相關(guān)的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)對(duì)VOCS的組分、分布和排放特征已經(jīng)取得了很多研究成果，而且技術(shù)也更為成熟。20世紀(jì)90年代[1]，美國(guó)環(huán)保署(USAPEA)就率先對(duì)VOCs的排放源進(jìn)行了測(cè)試，并針對(duì)源譜進(jìn)行了系統(tǒng)編制，做了大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，得出來(lái)很多研究成果，進(jìn)而掌握了化學(xué)物種的精密信息資料，還制訂了較權(quán)威的測(cè)試技術(shù)指導(dǎo)性規(guī)范。

1.2 國(guó)內(nèi)VOCs排放的研究現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)VOCs各組分的研究始于近20年。目前，工業(yè)VOCs源排放研究尚有不足，特別是石油煉化行業(yè)，而且針對(duì)源成分譜的測(cè)試工作也剛剛開始，還沒(méi)有在全國(guó)范圍內(nèi)開展大規(guī)模監(jiān)測(cè)與實(shí)驗(yàn)研究。賈記紅，黃成等人采用兩種不同類型的焦?fàn)t對(duì)煉焦過(guò)程裝煤階段排放的VOCs氣體進(jìn)行組分分析，由此獲取了VOCs排放組分的主要物種以及與現(xiàn)有環(huán)境空氣污染狀態(tài)相適應(yīng)的大氣活性機(jī)制。

2 實(shí)地監(jiān)測(cè)吉林省石化行業(yè)的VOCs污染情況

實(shí)地監(jiān)測(cè)吉林省某小型煉油廠在生產(chǎn)過(guò)程中排放出的VOCs，主要從工藝環(huán)節(jié)排放的廢氣、生產(chǎn)設(shè)備的閥門泄漏情況、成品的儲(chǔ)運(yùn)與裝卸等過(guò)程進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè)與樣品分析，同時(shí)對(duì)集氣袋及注射器樣品以無(wú)組織排放的方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)分析。要重點(diǎn)針對(duì)環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)與治理這兩個(gè)方向以及VOCs的組分隨距離不同而逐漸出現(xiàn)衰減的情況作出分析，應(yīng)對(duì)主要特征污染物排放進(jìn)行管控，并對(duì)重點(diǎn)排放污染物的點(diǎn)位、廠界與廠界外不同距離的點(diǎn)位產(chǎn)生的主要特征VOCs進(jìn)行重點(diǎn)分析。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，該石化企業(yè)生產(chǎn)裝置周邊監(jiān)測(cè)出的VOCs濃度較高，分析其主要來(lái)源可能是由于生產(chǎn)設(shè)備和管線的泄漏造成的。因此，要考慮到資源的回收利用和排放出的VOCs是否符合達(dá)標(biāo)要求，要對(duì)生產(chǎn)與排放的源頭進(jìn)行管控，還要對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、管線、閥門進(jìn)行泄漏檢測(cè)與修復(fù)(LDAR)[2]。目前，該環(huán)節(jié)最高效、最成熟的治理技術(shù)就是泄露檢測(cè)和修復(fù)技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)可以大幅減少空氣中的污染物含量，還可以降低因物料不足而造成的損失。

A.實(shí)際監(jiān)測(cè)情況。對(duì)吉林省石化行業(yè)進(jìn)行實(shí)地采樣分析，在生產(chǎn)車間泵房、廠界內(nèi)、廠界外10 m、廠界外50 m、廠界外100 m、廠界外300 m、廠界外500 m、廠界外2 000 m處以及居民區(qū)敏感點(diǎn)分別布設(shè)采樣點(diǎn)。

B.選取便攜式GC/MS進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè)及分析。便攜式GC/MS主機(jī)整合了氣相與質(zhì)譜的雙重功效，具有便攜式、靈敏度高、掃描速度快、化合物定性分析準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單、方便的特點(diǎn)。相關(guān)資料顯示，便攜式GC/MS與實(shí)驗(yàn)室國(guó)標(biāo)方法測(cè)試結(jié)果相近，它可以降低檢測(cè)成本，提高檢測(cè)效率。因此，本研究以便攜式GC/MS為主要監(jiān)測(cè)分析儀器，實(shí)驗(yàn)條件是60 s進(jìn)樣，15 min分析。

C.污染物組分監(jiān)測(cè)結(jié)果。目前，已定性及半定量分析出的20余種揮發(fā)性有機(jī)污染物質(zhì)分別是：1-戊烯、癸烷、十碳烷、十一烷、1-丙酮衍生物、三甲苯乙炔基硅、三甲基乙炔基硅、氮丙環(huán)衍生物、丙烯酸甲酯、1-戊烯、庚烷、己烷、環(huán)己烷、壬烷、苯、甲苯、對(duì)二甲苯、正丁醛、丙烯、丁烷、甲基異氰酸根等揮發(fā)性有機(jī)物。

D.主要監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分析結(jié)果。以最大污染物排放量的點(diǎn)位為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。例如，在汽油加氫泵房測(cè)出20余種物質(zhì)，其半定量值分析測(cè)試情況見(jiàn)圖1。

圖1 汽油加氫泵房中的揮發(fā)性有機(jī)物Fig.1 VOCs in gasoline hydrogenation pump room

柴油加氫泵房應(yīng)用保留時(shí)間與半定量值分別為橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)，見(jiàn)圖2(保留時(shí)間單位：min)。

如圖1、2可知，生產(chǎn)車間泵房?jī)?nèi)VOCs的排放量較大。由于生產(chǎn)車間是密閉空間，不利于污染物的揮發(fā)，因而產(chǎn)生大量有機(jī)物聚集。由此推測(cè)，從車間內(nèi)裝置中管道與閥門之間的縫隙中逸散出了大量VOCs。其中，在廠界外50 m、100 m、300 m、500 m、1 000 m、2 000 m等處都相應(yīng)測(cè)出了多種VOCs，隨著距離的增加，VOCs種類及濃度呈衰減趨勢(shì)。由于廠界外的居民區(qū)比較密集，而且距離企業(yè)很近，于是對(duì)當(dāng)?shù)鼐用襁M(jìn)行調(diào)查分析，居民在得知石化行業(yè)排放出的VOCs會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生威脅后多數(shù)都已搬遷。當(dāng)?shù)?0歲以上人群多發(fā)肺部疾病，家中刺激性氣味24 h都可以感受到，在夏季高溫低氣壓天氣氣味更為強(qiáng)烈，有的居民會(huì)出現(xiàn)惡心、嘔吐、胃部刺激、胸悶氣短等癥狀。此項(xiàng)調(diào)查分析得出，VOCs在距廠界2 000 m點(diǎn)位處依然存在。

3 研究結(jié)論

在吉林省石化行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)VOCs污染現(xiàn)狀嚴(yán)重的主要原因包括工藝廢氣的無(wú)組織排放，生產(chǎn)設(shè)備的管道和閥門等存在泄露情況，原材料和生產(chǎn)產(chǎn)品等在裝卸與儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中發(fā)生揮發(fā)逸散，廢水在處理過(guò)程中發(fā)生揮發(fā)逸散[3]。有害的VOCs在排放到空氣后，通常是經(jīng)過(guò)接觸后才能影響到受體，排放量高的VOCs不一定會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生嚴(yán)重影響，健康危害的程度在很大程度上取決于有害物質(zhì)的危害特性和人體對(duì)此污染物的接觸程度。為確保項(xiàng)目廠址附近居民的身體健康，建議石化行業(yè)進(jìn)行無(wú)組織泄漏情況的檢測(cè)和逸散情況的排放源檢測(cè)，以對(duì)比分析提出泄漏的可能最高限值，進(jìn)而監(jiān)控廠界空氣中的污染物濃度限值。