李紅星，姚海珍

（1.唐山市生態(tài)環(huán)境局樂亭縣分局，唐山063699；2.樂亭縣醫(yī)院，唐山063699）

揮發(fā)性有機物是各種有機化合物的統(tǒng)稱，其成分對自然環(huán)境和人類健康有著非常大的危害，苯作為其中的一種有機化合物，被列為第一類致癌物[1]。然后揮發(fā)性有機物能夠和大氣中的氧化劑發(fā)生化學反應，生成二次有機氣溶膠，該氣溶膠成分占據(jù)了大氣低層中大約一半的小顆粒，所以對人類健康和天氣都會有顯著性影響；揮發(fā)性有機物還會與氮氧化合物發(fā)生光化學反應，于是就會形成污染較大的光化學煙霧，該煙霧不僅對人類健康有害，而且還會影響到農(nóng)作物的生長[2-3]。在很早之前，歐盟等國家已經(jīng)意識到揮發(fā)性有機物的危害性，于是制定了一系列控制措施和相關法律法規(guī)，希望能夠控制揮發(fā)性有機物的發(fā)展，減少對人類和自然的傷害，經(jīng)過多年的驗證之后確實能夠有效降低揮發(fā)性有機物含量，改善環(huán)境質(zhì)量。而我國對揮發(fā)性有機物的重視程度相對于國外比較晚，該物質(zhì)已經(jīng)對某些區(qū)域造成比較嚴重的影響，揮發(fā)性有機物已經(jīng)成為大氣污染的重要參與者和前提物質(zhì)。隨后，我國開始采取各種措施技術，出臺各種相關規(guī)定，制定出相關法律法規(guī)，試圖降低揮發(fā)性有機物含量，使得揮發(fā)性有機物能夠得以控制。如今，在經(jīng)過多年不斷努力，我國對揮發(fā)性有機物的控制越來越好。為了進一步提高揮發(fā)性有機物控制成效，文章將會揮發(fā)性有機物污染控制技術進行分析。通過對揮發(fā)性有機物的來源和危害性了解，提出相關的污染控制技術。

1 揮發(fā)性有機物的來源

空氣中的污染物比較多，揮發(fā)性有機物作為其中普遍存在的物質(zhì)對環(huán)境和人類都會有很大的影響。具體什么是揮發(fā)性有機物，其定義存在差異，比如世界衛(wèi)生組織將揮發(fā)性有機物的定位為：沸點在50℃~260℃之間且熔點低于室溫的所有揮發(fā)性有機化合物；美國相關標準中對揮發(fā)性有機物的定義為：參加大氣光化學反應的所有有機化合物[4-5]。揮發(fā)性有機物中包含很多種揮發(fā)性有機化合物，曾經(jīng)有人對室內(nèi)進行調(diào)查過，一共檢測出三百多種揮發(fā)性有機化合物，可想而知這些化學物的存在會對人類造成比較大的影響。揮發(fā)性有機物大致上可以將其主要成分劃分為九種，分別有芳香烴、脂肪醇類、不飽和脂肪烴/環(huán)烷烴、脂類、鹵代烴類、飽和脂肪烴、醛/酮類、萜烯類[6]。

揮發(fā)性有機物的來源比較廣泛，在很多行業(yè)中排放的廢氣中就會存在揮發(fā)性有機物，比如制藥工業(yè)、表面防腐、印刷工業(yè)、交通運輸和涂料裝飾業(yè)等行業(yè)中[7]。其中交通運輸業(yè)汽車尾氣排放屬于揮發(fā)性有機物重點來源，然后隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，其中使用的大量裝飾裝修材料使得揮發(fā)性有機物變得更多，即建筑行業(yè)屬于揮發(fā)性有機物另外一個主要重點來源。揮發(fā)性有機物的來源雖然比較廣泛，但是通過綜合分析之后，可以將其主要污染源分為兩類，分別為人為源和天然源。有統(tǒng)計表面，天然源排放揮發(fā)性有機物的重量超過了人為源。

1）天然源。揮發(fā)性有機物的天然源主要包含植物排放、火山噴發(fā)、森林火災等，森林和灌木林屬于天然源中的重點排放源，其最重要的排放物包含異戊二烯、甲醇、單萜烯等，這些物質(zhì)屬于揮發(fā)性有機物中的重點成分。

2）人為源。人為因素造成的揮發(fā)性有機物來源比較廣泛，按照來源的不同形態(tài)，可以將其來源分為流動源、固定源和無組織排放源。其中流動源包含交通工具等的排放，固定源包含石油燃料燃燒，石油化工、金屬冶煉、鋼鐵工業(yè)等的排放，無組織排放源包含生物質(zhì)燃燒和溶劑揮發(fā)等。在這些人為源中交通運輸屬于全球最大的揮發(fā)性有機物人為排放源，另外，其中工業(yè)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機物也相當多，也屬于重點來源之一。

交通運輸在揮發(fā)性有機物的排放上屬于全球最大人為源，有學者對高速公路周圍的揮發(fā)性有機物進行研究，發(fā)現(xiàn)越靠近高速公路，其揮發(fā)性有機物濃度越高，高速公路周圍有機物濃度大致上是遠離高速公路的兩倍。揮發(fā)性有機物的工業(yè)來源中精煉石油化工屬于排放量最大的行業(yè)，雖然每個地域不同排放源的排放量存在差別，但是通過統(tǒng)計之后精煉石油化工行業(yè)在揮發(fā)性有機物的排放量上達到總排放量的一半，然后再就是倉儲業(yè)，其排放量也比較多，但是相對于精煉石油化工行業(yè)其排放量相差甚遠，最后就是船舶及相關裝備制造行業(yè)的排放量比較多。

表1 介紹了五種揮發(fā)性有機化合物的主要污染源，通過了解不同污染物的污染源，可以從源頭對這些化合物進行控制[8]。

表1 不同化合物的主要污染來源Tab.1 Main pollution sources of different compounds

2 揮發(fā)性有機物的危害

揮發(fā)性有機物對我國乃至世界都存在不同程度的危害，并且隨著工業(yè)化進程的不斷發(fā)展和建筑行業(yè)的不斷前進，大氣污染日趨嚴重，人類不得不使用各種技術對污染物進行控制。揮發(fā)性有機物的增多，會增加大氣氧化性，還會造成二次細顆粒物的增多，嚴重影響空氣質(zhì)量，對人類身體健康造成一定影響。只有我們深刻認識到揮發(fā)性有機物的危害，才能夠更好的提出相關控制技術，降低揮發(fā)性有機物的含量。下面將主要分析揮發(fā)性有機物對大氣造成的污染，因為對人類危害無非就是導致人體出現(xiàn)各種疾病和不適感。揮發(fā)性有機物對大氣的污染將從兩個方面進行分析，一種是揮發(fā)性有機物本身直接產(chǎn)生的危害，另外一種為揮發(fā)性有機物作為危害的重點前提物質(zhì)，因其與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應導致產(chǎn)生的危害，這里簡稱為間接危害，如下所示。

1）直接污染。人體會對某些氣味產(chǎn)生厭惡，屬于人體一種嗅覺反應，就會造成臭味污染。一般情況下，臭味物質(zhì)會存在一些特征，比如較強的揮發(fā)性、成分中有碳數(shù)比較少的環(huán)狀化合物結(jié)構(gòu)、還原態(tài)氮或者硫等物質(zhì)。而揮發(fā)性有機物中就存在讓人覺得臭味的物質(zhì)，即給人類造成臭味污染。這些臭味污染會給人類的呼吸系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)等造成不同程度的影響。另外，揮發(fā)性有機物中存在很多化合物具有毒性，比如甲醛、多環(huán)芳香烴等物質(zhì)，這些物質(zhì)具有很強的致癌性。

2）間接污染。揮發(fā)性有機物中很多化合物會有高度的光化學反應性，于是受到紫外線的作用，揮發(fā)性有機物會與大氣中氮氧化合物發(fā)生光化學反應，于是就會形成一種化學煙霧，從而產(chǎn)生濃度非常高的臭氧和其他過氧化物，即揮發(fā)性有機物不僅自身具有危害，而且還會造成二次污染。高濃度的臭氧會影響人體神經(jīng)中毒、頭昏、呼吸道粘膜和組織遭到破壞、破壞人體免疫力等，而且還會腐蝕農(nóng)作物，降低農(nóng)作物的產(chǎn)量。

揮發(fā)性有機物在大氣中還會與氧化劑發(fā)生多途徑反應，從而形成二次有機氣溶膠，這種物質(zhì)大多數(shù)在細顆粒范圍，不會下沉，會在空氣滯留很長時間，從而會降低大氣能見度，形成霧霾天氣。如今，霧霾天氣越發(fā)嚴重和頻繁，嚴重影響著人類生活和生產(chǎn)。

揮發(fā)性有機物對人類和自然的危害非常大，丞需采取一切措施對其進行控制，力圖能夠大幅度降低揮發(fā)性有機物的含量。于是下文將對揮發(fā)性有機物污染控制技術進行分析。

3 揮發(fā)性有機物污染控制技術

由于揮發(fā)性有機物給人類造成相當大的危害，必須對其進行控制，才能保障人類的生產(chǎn)和生活。在2010年之前我國就已經(jīng)重視對揮發(fā)性有機物的控制，至今已經(jīng)產(chǎn)生了比較多的污染控制技術。每種控制技術的目的都在于降低揮發(fā)性有機物的產(chǎn)生或者將其進行利用，從而降低對人類和環(huán)境的應用。每一種控制技術的存在都會存在一定的優(yōu)勢和劣勢，應用范圍也會存在差別，所以為了能夠合理降低揮發(fā)性有機物的污染程度，需要選擇合適的污染控制技術，該部分將主要對幾個污染控制技術進行介紹分析，目的在于能夠更好的了解揮發(fā)性有機物污染控制技術，從而在不同領域中進行合理使用，并且還可以通過了解這些控制技術，有助于發(fā)現(xiàn)更加優(yōu)異的新型揮發(fā)性有機物污染控制技術。

1）焚燒技術。焚燒法就是將污染物進行焚燒等一系列操作，從而大幅度降低揮發(fā)性有機物的濃度和含量，即焚燒法主要針對的是高濃度揮發(fā)性有機物。這種污染控制技術主要應用于工藝尾氣和工業(yè)廢氣中，尤其是關于制藥廢氣、木材干餾廢氣和石化工藝廢氣等方面使用得比較多，能夠高效率并且徹底的處理揮發(fā)性有機物。使用焚燒法其中最重要的設備為焚燒爐，該爐型的種類不止一種，每一種爐型的使用范圍也不一樣，常常使用的焚燒爐有直接焚燒爐、蓄熱式焚燒爐和對流換熱式焚燒爐等，在選擇焚燒爐之間，需要了解焚燒氣體的腐蝕性、組分等理化特性，然后根據(jù)這些參數(shù)選擇合適的焚燒爐，然后對焚燒爐設置合理的參數(shù)。焚燒過程中會消耗大量的能源，并且還會產(chǎn)生大氣污染物，所以能節(jié)能環(huán)保的角度考慮，需要降低焚燒溫度，并且將揮發(fā)性有機物在高溫區(qū)的停留時間降低，為了實現(xiàn)該目標，人們在焚燒爐中加入催化劑，常使用的催化劑種類有過渡金屬催化劑、貴金屬催化劑和金屬氧化催化劑等。通過使用催化劑能夠降低能源消耗，還可以降低焚燒中產(chǎn)生的大氣污染物含量。使用焚燒法時需要注意的是氣體對焚燒爐的腐蝕，還有就是焚燒時產(chǎn)生的二次污染，盡可能的能夠利用好焚燒過程的余熱。

2）光催化技術。光催化技術的使用年代比較久，早在20 世紀70 年代就已經(jīng)有著普遍的使用。光催化劑技術能夠控制揮發(fā)性有機物含量，主要是將該有機物氧化為其他物質(zhì)。這種技術中最終就是需要使用到催化劑，常用的催化劑為n型半導體材料，比如二氧化鈦、氧化鋅、三氧化二鐵等。光催化技術降低揮發(fā)性有機物的含量主要原理在于對催化劑使用相應的光進行照射，其價帶上的電子會被激發(fā)，從而進入導帶，會產(chǎn)生空穴，形成空穴對，即光催化劑被激活，會產(chǎn)生氫氧離子，該離子會與揮發(fā)性有機物發(fā)生氧化反應，從而使得揮發(fā)性有機物轉(zhuǎn)化為無機物、水和二氧化碳，從而實現(xiàn)對污染控制。需要注意的是在揮發(fā)性有機物污染控制中使用該技術，該有機物的濃度需要小于100mg/L，且其氣流量比較小。

3）吸附技術。這種污染控制技術與焚燒法不同，吸附法主要針對的是低濃度揮發(fā)性有機物的處理，通過使用吸附劑將揮發(fā)性有機物進行吸附，從而實現(xiàn)對污染物的控制效果。使用吸附法進行揮發(fā)性有機物的去除，其去除率受到不同因素的影響，影響最大且常見的因素有吸附劑種類、操作條件（溫度、壓力等）和揮發(fā)性有機物組分、濃度等。所以為了提高揮發(fā)性有機物的去除率，需要從這些方面進行研究。常用的吸附劑種類比較多，比如活性炭纖維、活性氧化鋁、顆?；钚蕴俊⒐枘z等，這些活性炭存在各自的優(yōu)勢和使用條件，一般情況下能夠?qū)]發(fā)性有機物進行吸附，但是有些特殊的揮發(fā)性有機物，使用何種吸附劑的效果更好需要進行實驗分析，并且得出最佳吸附條件，從而能夠最大限度的提高揮發(fā)性有機物的去除率?；钚蕴靠諝鈨艋鲗儆谝环N商業(yè)化生活用品，該凈化器對揮發(fā)性有機物進行吸附時其去除率可以達到90%，吸附率比較高。當吸附達到平衡之后，還會存在一些揮發(fā)性有機物沒有被清除干凈，被吸附在吸附劑的表面，于是可以使用熱空氣將這些有機物與吸附劑脫離，即帶出吸附器，然后再使用蒸餾或者冷凝的方式對揮發(fā)性有機物進行回收和提純。

4）冷凝技術。冷凝法屬于一種揮發(fā)性有機物的回收處理技術，通過回收再利用從而實現(xiàn)污染控制。冷凝法主要是將揮發(fā)性有機物中具有價值的成分進行回收，實現(xiàn)資源化利用。氣態(tài)污染物具有不同的蒸氣壓，所以冷凝法利用該特點，通過設置合適的壓力和溫度使得有機物過飽和，于是揮發(fā)性有機物中的某些成分就會發(fā)生凝結(jié)作用，于是能夠?qū)崿F(xiàn)對該成分的凈化和回收利用。使用冷凝法對污染進行控制的去除率并不是很高，當揮發(fā)性有機物的沸點溫度在60℃以下時，去除率能夠達到80%~90%。所以為了實現(xiàn)的更好的污染控制效果，將其與上文中研究的焚燒法進行結(jié)合使用，不僅能夠提高揮發(fā)性有機物的去除率，而且還可以降低運行成本和運行條件，于是這種結(jié)合使用方式在實際中應用比較普遍。

5）低溫等離子技術。低溫等離子技術對揮發(fā)性有機物進行控制時屬于一種降解方式，主要是對揮發(fā)性有機物進行降解，從而實現(xiàn)控制污染的作用。低溫等離子技術的主要工作原理：利用電場的加速作用，形成高化學活性的高等電子，該電子的能量不斷增加時，最后其平均能量超過了揮發(fā)性有機物中分子化學的鍵能時，就會使得分子鍵斷裂，即低溫等離子技術就是破壞分析鍵的連接，然后實現(xiàn)降解揮發(fā)性有機物的目的，使得污染得以控制。這種污染控制技術屬于當前的研究熱點之一。雖然通過實驗之后發(fā)現(xiàn)低溫等離子技術對揮發(fā)性有機物的降解效率并不是很高，但是將其與催化科學相結(jié)合使用之后，即形成低溫等離子催化技術，這種技術能夠?qū)崿F(xiàn)很好的催化效果，于是就會發(fā)揮出非常好的降解作用。國外科學家使用這種方式對金屬氧化物的催化活性進行分析，在其中使用氧化錳作為催化劑，相比于沒有添加催化劑的一組相比，使用催化劑的一組能夠?qū)崿F(xiàn)更好的轉(zhuǎn)化率，大致提高了三倍。所以低溫等離子技術結(jié)合催化劑進行同時使用，在揮發(fā)性有機物污染控制中能夠?qū)崿F(xiàn)不錯的效果。

6）膜分離技術。1980 年后膜分離方式廣泛應用于化工、食品、海水淡化等領域中，主要作用在于實現(xiàn)揮發(fā)性有機物回收和液相分離，還能夠?qū)κ突ぶ械哪承┏煞诌M行分離和回收，并且能夠?qū)]發(fā)性有機物中大部分成分進行回收利用，主要是對比較高濃度的揮發(fā)性有機物進行回收和利用，而且要求其體積分數(shù)超過0.1%。膜分離技術具有高效的分離特點，而且流程簡單、不會產(chǎn)生二次污染、能耗小，所以這種技術能夠在很多領域中發(fā)揮重要的作用。隨著人類對膜分離技術的深入了解和不斷應用，該技術的應用范圍更加廣泛，能夠在天然氣的分離提純、氧的富集等幅方面進行使用，尤其在揮發(fā)性有機物污染的控制上有著更好的應用效果。由于揮發(fā)性有機物中各個組成成分如果受到壓力的推動，這些成分穿過膜的傳質(zhì)速度會存在差別，通過利用這個特點，從而實現(xiàn)揮發(fā)性有機物中的組成成分分離，即為膜分離法的工作原理。膜分離法中使用的膜材質(zhì)可以是無機膜，也可以是有機膜，如今，人類發(fā)明了性能更加優(yōu)異的納米級無機微孔膜，這種膜具有更好的耐高溫和耐酸堿性，將其作為膜分離法中使用膜相比于有機膜更加合適，自從這以后人類更加重視使用無機膜。無機膜還可以由其他材料所制成，比如金屬、陶瓷、多孔玻璃、金屬氧化物等，這些膜的主要作用就是分離和回收不同組分氣體，還可以應用于高溫氣體的凈化處理。自從人類意識到無機膜具有更好的應用效果之后，對其進行了大量深入研究，屬于化學化工和材料研究的一個熱點課題之一。膜分離法為了實現(xiàn)更好的工業(yè)化，提高無機膜的穩(wěn)定性至關重要，還需要重視無機膜和構(gòu)件之間連接等問題，當然其中使用的膜分離反應器也是非常重要，直接決定著分離效果。

7）生物技術。使用生物技術消除揮發(fā)性有機物能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保的作用，而且還不會存在二次污染。這種技術主要應用于常溫、生物降解性好、處理低濃度的揮發(fā)性有機物中，如果需要處理比較特殊的廢氣，比如含硫、氰、苯酚等，需要使用特定的微生物氧化分解的生物技術。生物技術的主要原理在于利用相關微生物附著到濾料中，然后在合適的溫度、濕度等環(huán)境條件下，將揮發(fā)性有機物作為維持微生物生命活動的能源和碳源，于是微生物將攝取揮發(fā)性有機物，并將其轉(zhuǎn)化為無機物或者細胞組成的物質(zhì)。當揮發(fā)性有機物的體積分數(shù)小于0.1%時，可以首先優(yōu)先選擇生物法這種污染控制技術，如果其中的含氯物質(zhì)比較多，則不能使用這種方式消除揮發(fā)性有機物。任何一種污染控制技術不能對所有的揮發(fā)性有機物進行消除，所以為了能夠盡可能的將所有揮發(fā)性有機物消除，需要使用不同的控制技術進行結(jié)合使用，比如使用生物技術之后，還會存在某些揮發(fā)性有機物沒有清除干凈，可以使用其他合適的方式進行清除，但是需要注意的是要避免二次污染。生物法這種污染控制技術目前包含有生物過濾法、生物滴濾法和生物洗滌法這三種，當然每種方法的使用范圍和效果會存在差異，需要根據(jù)實際情況進行選擇最為合適的污染控制技術。

4 結(jié)語

綜上所述，揮發(fā)性有機物的來源比較廣泛，對人類和大氣環(huán)境都會造成嚴重的影響，急需使用各種污染控制技術對其進行控制，以免造成更加嚴重的危害。從上文中可以看出，污染控制技術比較多，但是每一種方式并不能將所有種類揮發(fā)性有機化合物完全去除或者對其完全回收利用，在實際應用過程中，可以使用多種污染控制技術進行結(jié)合使用，能夠有效提高揮發(fā)性有機物的控制效果。隨著科學技術的不斷發(fā)展，需要提出更加新穎有效的污染控制技術，才能實現(xiàn)揮發(fā)性有機物的長遠控制。