丁 佩

(中圣环境科技发展有限公司，陕西 西安 710065)

1 挥发性有机物的来源及危害

随着我国经济的稳步、健康发展，城市化进程以及工业化进程也在不断加速，环境空气中挥发性有机物污染问题也日益突出，得到广泛重视。挥发性有机物(VOCs)成分复杂，涉及非甲烷烃类(烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等)、含氧有机物(醛、酮、醇、醚等)以及含氯、含氮、含硫有机物等。

VOCs主要来自工业源和生活源。根据《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》(公告2013年第31号)，工业源主要含石油炼制与石油化工、煤炭加工与转化等含非甲烷总烃原料的生产行业，油类(燃油、溶剂等)储存、运输和销售过程，涂料、油墨、胶粘剂、农药等以非甲烷总烃为原料的生产行业，涂装、印刷、粘合、工业清洗等含非甲烷总烃产品的使用过程；生活源主要含建筑装饰装修、餐饮服务和服装干洗。

VOCs的危害主要有3个方面：(1)VOCs中部分物质有毒有害，当环境中的VOCs浓度达到一定程度时，短期内人会感到头疼、恶心、呕吐、乏力等，严重情况下还会出现抽搐、昏迷，同时会伤害到人的肝、肾、大脑以及神经系统，对记忆力造成下降等严重后果；(2)VOCs中一些物种具有较强的光化学反应活性，是造成臭氧污染的重要前体物[1]；(3)VOCs参与光化学反应的产物是细颗粒物中的重要组分，也是导致灰霾天气的重要前体物[2-4]。

2 挥发性有机物的定义

挥发性有机物是一类有机化学物质的统称，简称为VOCs(Volatile Organic Compounds)，不同的国家、地区、组织对其有不同的定义。如世界卫生组织将TVOC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；美国ASTM D3960-98将VOCs定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物；欧盟VOCs指令1999/13/EC将VOCs定义为在293.15 K温度下，蒸汽压大于或等于0.01 kPa的任何的有机化合物；德国 DIN 55649-2000标准表示在常温常压下，任何能自然发挥发的有机液体和/或固体，一般都视为可挥发性有机化合物，测定VOCs含量时，又做了一个限定，即在通常压力条件下，沸点或初馏点低于或等于250 ℃的任何有机化合物。

各表述的侧重点有所不同。如美国的定义，突出必须是“参加大气光化学反应”，四氯乙烷之类不参加大气光化学反应的有机化合物则被定义为“豁免化合物”。而WHO的定义强调沸点，未考虑该物质是否参加大气光化学反应。德国DIN 55649-2000标准及国际ISO4618/1-1998标准既不考虑沸点和初馏点，也不考虑其是否参加大气光化学反应，仅强调在常温常压下可自发挥发。

由于挥发性有机物组成复杂，不同污染源产生的挥发性有机物组分差距较大，因此在国内，各标准、监测规范文件中提出了多个不同概念，例如VOCs-挥发性有机物、TVOC-总挥发性有机物、THC-总烃、非甲烷总烃-NMHC等。一般情况下，评价环境空气、废气污染物时使用挥发性有机物、非甲烷总烃的概念，评价室内环境时使用总挥发性有机物的概念[5]。

3 监测方法

目前常使用的挥发性有机物的监测方法主要有：气相色谱-质谱法(gas chromatography-mass spectrometry，简称GC-MS)、气相色谱-氢火焰离子化检测器法(gas chromatography-hydrogen flameionization detector，简称GC-FID)、气相色谱-电子捕获检测器以及液相色谱法[6-8]。

对于环境空气中的VOCs监测，国内发布的相关标准主要有以下两个：(1)《环境空气 挥发性有机物的测定 罐采样/气相色谱-质谱法》(HJ759-2015)，适用于环境空气中丙烯等67种挥发性有机物的测定；(2)《环境空气 挥发性有机物的测定 吸附管采样-热脱附/气相色谱-质谱法》(HJ644-2013)，适用于环境空气中1,1-二氯乙烯等35种挥发性有机物的测定。

对于固定源废气中VOCs监测，由于VOCs种类繁多、成分复杂、监测成本较高，常用非甲烷总烃来表征，监测标准参考《固定污染源排气中非甲烷总烃的测定 气相色谱法》(HJ/T 38)，采用气相色谱-氢火焰离子化检测器法进行监测。非甲烷总烃总量的大小主要取决于有机化合物在FID检测器上响应值的大小。由于FID检测器对含氧类挥发性有机物的响应要低于烃类化合物，因此在实际情况下，当采用NMHC指标作为VOCs监测因子时，必须提前了解气体的具体组分，如气体中主要为含氧化合物，则应修正测定值。同时需要积极研发新的更先进检测方法，这样才能对挥发性有机物进行更好的掌控[9]。

对于室内环境空气中VOCs的监测，《室内环境空气质量监测技术规范》(HJ/T 167-2004)中推荐的监测方法主要有气象色谱法、光离子化气象色谱法、光离子化总量直接检测法(非仲裁用)，采用TVOC来表征。《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)中明确，室内空气中TVOC为利用Tenax GC或Tenax TA采样，非极性色谱柱(极性指数小于10)进行分析，保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物。

4 环境空气质量标准及污染物排放标准

4.1 VOCs

目前我国尚未制定VOCs的环境空气质量标准及污染物排放标准。

4.2 非甲烷总烃

非甲烷总烃的质量标准主要参考《大气污染物综合排放标准详解》第244页中相关解释。

非甲烷总烃的污染物排放标准：(1)有地方标准的首先执行地方标准，如江苏省环保厅制订发布了《化学工业挥发性有机物排放标准》(DB 32/3151-2016)；(2)炼焦化学工业、石油炼制工业、石油化学工业、合成树脂工业、化学纤维制造工业、橡胶和塑料制品工业等执行相关的行业污染物排放标准；(3)其余固定源排放执行《大气污染物综合排放标准》(GB 16297-1996)。

4.3 TVOC

TVOC的质量标准在《环境影响评价技术导则 大气环境》(HJ2.2-2018)附录D中有规定。另外，《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)给出了TVOC的室内空气质量标准。目前我国尚未制定TVOC的污染物排放标准。

5 VOCs废气处理技术

对于成分单一、浓度高的VOCs，可尽量回收利用其有效成分，回收方法主要有吸附法、吸收法、冷凝法、膜技术等。吸附法是采用特定的吸附剂对VOCs进行处理，再在特定条件下脱附，去除率较高，但初期投资成本及生产运行成本较高；吸收法是采用吸收剂将VOCs中有效成分吸收，再利用吸收剂与吸收的VOCs之间物理特性不同将其分离，该方法在市场上应用较多，但工艺流程较复杂，且无法保证吸收效率；冷凝法原理简单，但只能用于具有较高的沸点和较高浓度的VOCs，一般与其他技术结合使用；膜技术回收效率较高，但初期投资成本也较高。

对于回收成本高、利用价值低的VOCs，应采取合理的治理措施使其达标排放。目前国内外使用较多的方法主要有燃烧法、生物降解法、光催化氧化法、等离子体技术等。其中，燃烧法又包括直接燃烧法、热力燃烧法以及催化燃烧法。催化燃烧法是在催化剂存在的条件下，使VOCs与氧结合产生无污染的二氧化碳和水，该方法目前使用前景较好；生物降解法是使用特定微生物将VOCs转化为其生长所需的营养物质，该方法运行简单、无二次污染，但只适用于低浓度VOCs；光催化氧化法是在光和催化剂的作用下将VOCs分解为二氧化碳和水，该方法仅对部分物质有效；等离子体法的原理是，通过外加电场，电极空间里的电子获得能量开始进行加速运动，电子在运动过程中与气体分子发生碰撞，形成了具有高活性的粒子，这些活性粒子对VOCs分子进行氧化、降解反应，进而将其分解为二氧化碳和水等，该方法投资和运行费用低、无二次污染，但目前仅停留在实验状态，实际使用较少。

统计国内外VOCs治理技术市场应用情况：国内使用最多的治理方法是吸附法、催化燃烧法、生物降解法，市场占有率分别达到38%、22%、15%，其中生物降解法在南方地区应用较多；国外市场占有率最高前三项技术为生物降解法、催化燃烧法、吸附法，占有率分别为29%、29%、16%[10]。

以上各种方法各有优缺点。由于各行业排放的VOCs成分差别大、排放形式不一，在进行处置时应针对性的选择合适的治理措施，在保证治理效率的同时兼顾运营成本，并降低二次污染。

6 结 语

挥发性有机物在国内外定义有所不同，各有侧重。常用气象色谱法辅以不同的检测器来进行VOCs的监测。由于VOCs种类繁多、成分复杂、监测成本较高，在日常监测及监管中，常使用非甲烷总烃来表征挥发性有机物，测定值为在HJ38标准规定的条件下，氢火焰离子化检测器上有响应的除甲烷外的其他气态有机化合物的总和。但当VOCs主要为含氧化合物时，应根据气体的实际情况对测定值进行修正。国家及地方针对非甲烷总烃及TVOC制定了环境空气质量标准及污染物排放标准。

目前针对VOCs的治理技术正在快速发展中，有很多治理技术已被投入应用，各企业应针对本身的行业特点选择合理的治理措施。