黃玉娥，李小亮

（1.武漢清達(dá)環(huán)?？萍加邢薰荆?武漢 4 300002；2.武漢網(wǎng)綠環(huán)境技術(shù)咨詢有限公司，湖北 武漢 430000）

根據(jù)世界衛(wèi)生組織定義，VOCs為揮發(fā)性有機(jī)物，指的是在常壓下，沸點50 ℃～260 ℃的各種有機(jī)化合物，包含了鹵代烴類、含氧有機(jī)化合物、非甲烷碳?xì)溆袡C(jī)化合物等，對人體和環(huán)境有著嚴(yán)重的危害。在大氣環(huán)境監(jiān)測和治理工作中，針對VOCs采取了相關(guān)的技術(shù)和方法，例如高效液相色譜法、質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜技術(shù)、熱破壞和生物分解技術(shù)等，根據(jù)監(jiān)測環(huán)境的實際情況，采取合適的技術(shù)措施，同時建立完善的保障機(jī)制，加強(qiáng)對監(jiān)測治理過程的監(jiān)督管理，合理應(yīng)用各項監(jiān)測技術(shù)，提高監(jiān)測治理的效率，有效控制大氣中的VOCs污染。

1 大氣中VOCs的來源和危害

1.1 來源

大氣中的VOCs主要來源于人為源和天然源。人為源主要包括人類生產(chǎn)生活涉及的一些活動，分為固定源、流動源和無組織排放源。固定源主要為工業(yè)廢氣、化工金屬冶煉、石油儲存等，流動源指所有和機(jī)動車、船、飛機(jī)等交通工具相關(guān)的排放。無組織源排放包括汽油油漆等的揮發(fā)、生物質(zhì)燃燒[1]。天然源主要指的是自然界中植物排放、森林草原火災(zāi)、火山噴發(fā)等。

1.2 危害

VOCs組成十分復(fù)雜，其中包含多種突變物質(zhì)及致癌物質(zhì)，如苯、多環(huán)芳烴、芳香胺、樹脂化合物、醛和亞硝胺等有害物質(zhì)對機(jī)體有致癌作用或者產(chǎn)生真性瘤作用。同時，VOCs對環(huán)境也造成一定的影響，VOCs在陽光照射下，與大氣中氮氧化合物、碳?xì)浠衔锱c氧化劑發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成光化學(xué)煙霧[2]。此外，VOCs還是生成PM2.5等二次污染物的重要前體物，容易引發(fā)一些惡劣天氣，如導(dǎo)致復(fù)合型天氣污染，誘發(fā)灰霾等。

2 監(jiān)測和治理大氣中VOCs的意義

2.1 有利于長線管理大氣中的VOCs

在城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，工業(yè)生產(chǎn)、人類活動增加了大氣中VOCs的含量，而它在紫外線的照射下會發(fā)生復(fù)雜的化合反應(yīng)，最終增加平流層的臭氧含量，在城市中形成光化學(xué)煙霧，影響了人們的身體健康[3]。因此相關(guān)部門開展對大氣中VOCs的監(jiān)測和治理工作，制定針對性的監(jiān)測和治理方案，借助各類技術(shù)設(shè)備，采取動態(tài)監(jiān)測工作，獲取實時的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)長線管理，構(gòu)建科學(xué)合理的管理體系，有效控制VOCs污染。

2.2 有利于改善大氣整體環(huán)境問題

大氣中VOCs的增加降低了大氣環(huán)境質(zhì)量，威脅到人們的身體健康和動植物的生長。因此針對現(xiàn)有的大氣環(huán)境狀況開展監(jiān)測和治理工作，將重點放在人們生活、工業(yè)發(fā)展、自然環(huán)境等多個方面，加強(qiáng)對源頭的監(jiān)測和治理。全面監(jiān)測體系的運行下，便于相關(guān)部門掌握城市中VOCs的變化情況，采取恰當(dāng)?shù)闹卫矸椒ǎ行Ы档痛髿庵蠽OCs的含量，控制VOCs的污染，改善大氣整體環(huán)境問題。

3 大氣中VOCs的監(jiān)測和治理過程中存在的問題

3.1 缺乏完善的監(jiān)管機(jī)制

我國在大氣中VOCs的監(jiān)測和治理技術(shù)方面的研究管理等起步比較晚，并未建立專門的監(jiān)測管理制度，因此，對于VOCs的監(jiān)管機(jī)制不完善。首先是缺乏責(zé)任制。在VOCs的監(jiān)測和治理方面，責(zé)任劃分不明確，相關(guān)部門存在工作交叉重疊的情況[4]。其次，管理制度不健全。針對VOCs監(jiān)測治理缺乏完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，包括排放控制標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測分析標(biāo)準(zhǔn)。例如在排放標(biāo)準(zhǔn)中并未涉及容易造成光化學(xué)煙霧污染的揮發(fā)性烷烴、烯烴等控制要求。在涉及的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中也缺乏一些重點行業(yè)，例如有機(jī)化工、涂料、制藥等的排放標(biāo)準(zhǔn)。在監(jiān)測分析標(biāo)準(zhǔn)中，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)中并不能應(yīng)對環(huán)境空氣中的VOCs的全面監(jiān)測。針對不同環(huán)境不同污染源的VOCs標(biāo)準(zhǔn)分析體系還需進(jìn)一步完善，無法為管理人員提供足夠的依據(jù)，而且工作標(biāo)準(zhǔn)不一致會影響到監(jiān)督和治理措施的落實，最終影響到大氣環(huán)境質(zhì)量。

3.2 工作人員素質(zhì)參差不齊

在VOCs監(jiān)測和治理工作中，相關(guān)部門一般會選擇第三方監(jiān)測機(jī)構(gòu)，由于市場監(jiān)管不到位，一些第三方監(jiān)測機(jī)構(gòu)的資質(zhì)不高，現(xiàn)有的技術(shù)人員綜合素質(zhì)參差不齊，在實際的工作中缺乏足夠的經(jīng)驗，無法靈活地處理一些突發(fā)問題。技術(shù)人員缺乏新技術(shù)新觀念的應(yīng)用，無法滿足現(xiàn)階段VOCs監(jiān)測和治理工作的需求。

3.3 缺乏資金支持

開展大氣中VOCs的監(jiān)測和治理工作需要投入大量人力物力財力，但是有些地區(qū)地方財政壓力大，環(huán)境監(jiān)測治理專項資金有限，資金的分配比例也并不合理，缺乏足夠資金支持，無法支撐先進(jìn)技術(shù)等的應(yīng)用，影響到VOCs的監(jiān)測和治理工作進(jìn)程。

4 大氣中VOCs的監(jiān)測方法

4.1 氣相色譜法

氣相色譜法具有極高的精確度和靈敏度，能夠快速分析大氣中的VOCs，在VOCs監(jiān)測中的應(yīng)用十分廣泛。在監(jiān)測工作中可以與電子捕獲檢測器光離子化檢測器等結(jié)合使用，針對不同的VOCs采取不同的檢測器。氣相色譜技術(shù)主要分為兩個階段，第一階段開展樣品采集工作，可以采用吸附采樣法，吸附采樣法主要是針對低濃度VOCs開展監(jiān)測工作，使用固體吸附劑吸附樣本。在選擇吸附劑時，還需要考慮到所吸附化合物的性質(zhì)。吸附結(jié)束后分離出VOCs，做好保存工作。第二階段是樣品測定，解吸VOCs利用氣相色譜儀器進(jìn)行分析監(jiān)測[5]。近些年隨著技術(shù)水平的不斷提升，人們不斷地將新技術(shù)引入到氣相色譜技術(shù)中，提高了它的準(zhǔn)確鑒定能力。

4.2 質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜技術(shù)

該技術(shù)主要由離子源、漂流管和離子檢測系統(tǒng)組成，利用漂浮模型和電離子監(jiān)測大氣中的VOCs，該技術(shù)具有較高的靈敏度、清晰度和較快監(jiān)測速度，廣泛地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測汽車尾氣，工業(yè)廢氣等多項研究領(lǐng)域。樣品檢測前需要離子化揮發(fā)性有機(jī)物的樣品，產(chǎn)生的離子進(jìn)入到漂流管末端的治理檢測期中開展檢測工作[6]。該技術(shù)簡化了傳統(tǒng)的樣本采集監(jiān)測過程，在整個過程很少受到干擾離子的影響，缺點是難以區(qū)分同分異構(gòu)體。

4.3 高效液相色譜法

高效液相色譜法與氣相色譜技術(shù)有一定的相同之處，兩者的區(qū)別是前者的液體屬于流動相，在應(yīng)用過程中可以采取高壓輸液系統(tǒng)，把樣品中的不同極性的單一溶劑或者不同比例的混合溶劑等流動相裝入到色譜柱中，在色譜柱中交換分離采集到的樣品，最終將其中的VOCs放入到色譜儀器中開展監(jiān)測分析工作[7]。該技術(shù)靈敏度高，選擇性好，對空氣中的醛酮類化合物和類似的揮發(fā)性有機(jī)物有著良好的檢測效果。

4.4 富集監(jiān)測技術(shù)

該方法屬于離線方法，通過濃縮有機(jī)化合物，能夠提高整個采樣過程的工作效率。監(jiān)測人員可以借助于吸附管提取濃縮后的有機(jī)物，用于監(jiān)測工作中。能夠提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，降低整體監(jiān)測的成本，該技術(shù)應(yīng)用廣泛，適用性強(qiáng)，缺點是只適合揮發(fā)性較低的化合物。

5 大氣中VOCs的治理方法

5.1 吸附法

目前吸附法是治理VOCs污染最常用的方法之一。其原理是利用吸附劑對廢氣進(jìn)行凈化，該方法成本較低、操作簡便而且不會產(chǎn)生二次污染，對VOCs污染的治理效率相對較高，因此在污染治理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

5.2 膜分離法

膜分離技術(shù)在工業(yè)VOCs污染治理領(lǐng)域中應(yīng)用較廣。目前常見的膜分離技術(shù)主要有蒸汽滲透、氣體膜分離、膜接觸器等等。膜分離技術(shù)是當(dāng)前VOCs污染治理中的熱門技術(shù)，對于相關(guān)膜材料的研發(fā)和制備等等均處于發(fā)展中。

5.3 電暈法

電暈指的是帶電體表面在氣體或液體介質(zhì)中發(fā)生局部放電的現(xiàn)象，它能夠產(chǎn)生臭氧和氧化氮的物質(zhì)。該技術(shù)在常溫常壓下，能夠產(chǎn)生非平衡等離子體，進(jìn)而產(chǎn)生大量的高能電子和活性粒子，能夠有效分解VOCs中的有害成分，控制其對大氣環(huán)境的危害。

5.4 生物氧化法

生物氧化法指的是借助于微生物的氧化代謝消化等作用有效降解或分解大氣中的VOCs，將其轉(zhuǎn)化為微生物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)[8]。和傳統(tǒng)技術(shù)相比，該技術(shù)的成本低，安全性能高，而且便于管理。缺點是設(shè)備太大、效率低、微生物生長的條件比較苛刻、周期長等。

5.5 熱破壞技術(shù)

熱破壞技術(shù)在VOCs的治理中的應(yīng)用十分廣泛，主要包括催化燃燒和直接燃燒兩種。熱破壞法可以很好地應(yīng)用于低濃度的揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理工作中，直接燃燒處理效率可達(dá)99%[9]。催化燃燒的催化劑主要有金屬、金屬鹽等處理成本比較高，這些年隨著技術(shù)水平的不斷提升，催化劑的研究也取得了一定的進(jìn)步，使得催化燃燒技術(shù)相對穩(wěn)定成熟。該技術(shù)主要是利用催化燃燒、直接燃燒的熱裂解和熱分解、氧化技術(shù)等，破壞VOCs，從而降低大氣中有機(jī)物的含量，有效控制VOCs的危害性。

5.6 光分解技術(shù)

光分解治理技術(shù)指的是運用不同的光的照射來降解大氣中的VOCs，它的原理是光催化劑在光照直射條件下能夠產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基，從而降解揮發(fā)性有機(jī)物，經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生無污染的無機(jī)物、水和二氧化碳。該技術(shù)具有較高的可靠性和安全性，在治理工作中的應(yīng)用比較廣泛。

5.7 超聲波解吸法

超聲波解吸法主要使用超聲波發(fā)射過程中產(chǎn)生的熱量，有效治理大氣中的VOCs。這些熱能能夠增加吸附劑的解吸能力，達(dá)到良好的去污解吸效果。該技術(shù)在聚合樹脂和活性炭的污染物去除工作中有著良好的效果，治理速度比較快，治理成本低。在實際的應(yīng)用中，該技術(shù)被認(rèn)為是焚燒技術(shù)和傳統(tǒng)吸附技術(shù)的結(jié)合體，但應(yīng)用效果更為理想。

5.8 低溫等離子體—光催化技術(shù)

該技術(shù)是在光催化技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步研發(fā)的相關(guān)治理技術(shù)，該技術(shù)在治理含有氮、硫物質(zhì)的廢氣時有著良好的處理效果。通過低溫等離子體與光催化技術(shù)的結(jié)合，不僅能夠優(yōu)化兩種技術(shù)的效能，還能提高處理效果，抑制在處理過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益[10]。該技術(shù)具有成本低見效快的特點，因此在治理工作中的應(yīng)用也比較廣泛。

6 VOCs監(jiān)測治理技術(shù)應(yīng)用效果的優(yōu)化措施

6.1 完善監(jiān)測治理的監(jiān)管機(jī)制

為了提高大氣中VOCs監(jiān)測治理效率，充分發(fā)揮各項技術(shù)的優(yōu)勢，地方政府需要完善監(jiān)測治理的監(jiān)管機(jī)制，細(xì)化規(guī)章制度，完善監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對VOCs監(jiān)測和治理的監(jiān)督控制，實現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。首先建立責(zé)任制，細(xì)化各部門的具體職責(zé)。在責(zé)任制的支持下，將工作任務(wù)落實到具體的人身上，出現(xiàn)問題及時追責(zé)，這一形式能夠提高各部門的重視程度，積極交流，共享資料，加強(qiáng)配合，開展協(xié)同管理，提高VOCs監(jiān)測和治理的效率。其次細(xì)化管理制度，明確監(jiān)測和治理的各項工作內(nèi)容，完善監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，能夠為監(jiān)測和治理工作提供一定的指導(dǎo)，規(guī)范工作人員的行為，實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

6.2 拓展VOCs監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用空間

為了提高VOCs監(jiān)測效率，減少監(jiān)測過程中樣品的損失，相關(guān)部門需要積極拓展VOCs監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用空間，提高技術(shù)的使用效果。首先要加強(qiáng)對技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新。成立專項資金加大對技術(shù)研發(fā)的投入力度，在足夠資金的支持下，進(jìn)一步優(yōu)化監(jiān)測技術(shù)，提高技術(shù)的靈敏性和靈活性，解決以往技術(shù)中存在的各類問題。其次是要加強(qiáng)監(jiān)測技術(shù)管理。在正式監(jiān)測前需要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，選擇恰當(dāng)?shù)谋O(jiān)測技術(shù)綜合考慮，選擇成本低，速度快，靈敏度高的監(jiān)測技術(shù)。第三，采用在線監(jiān)測技術(shù)。在線監(jiān)測技術(shù)能有效采集大氣中的VOCs，避免在這個過程中的各類影響因素。在監(jiān)測前進(jìn)行離子化處理，運用相關(guān)設(shè)備便可監(jiān)測這些離子狀態(tài)的氣體，獲得動態(tài)的數(shù)據(jù)信息。該技術(shù)靈敏度高、速度快、分析時間短，能夠保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

6.3 監(jiān)測技術(shù)的綜合應(yīng)用

在選擇使用監(jiān)測技術(shù)時，工作人員需要充分了解現(xiàn)場的實際情況，采取正確的方法，加強(qiáng)對整個過程的控制。首先在采樣工作中需要合理地使用吸附采樣法。做好市場調(diào)查工作綜合對比吸附劑的應(yīng)用情況，同時考慮到VOCs濃度和吸附化合物的性質(zhì)，選擇性價比高的吸附劑。其次要把握吸附過程中的各項要點做好控制工作。例如要考慮到吸附劑的整體性能，注意整個過程的穩(wěn)定性。要簡化操作流程并規(guī)范整個操作。第三，合理使用全量空氣采樣法，保障整個采集過程中樣品的質(zhì)量符合監(jiān)測需求。第四要做好對采樣設(shè)備的管理，工作優(yōu)化設(shè)備的選擇，應(yīng)提前調(diào)試檢驗，確保其符合采樣工作的需求。通過從這些措施入手，進(jìn)一步優(yōu)化監(jiān)測技術(shù)，發(fā)揮該技術(shù)的價值和效用，提高監(jiān)測效率。

6.4 加強(qiáng)市場監(jiān)管

加強(qiáng)對第三方監(jiān)測機(jī)構(gòu)的市場監(jiān)管，嚴(yán)格準(zhǔn)入機(jī)制，審查第三方監(jiān)測機(jī)構(gòu)的資質(zhì)，完善相關(guān)的規(guī)章制度和法律體系，對第三方監(jiān)測機(jī)構(gòu)形成一定的引導(dǎo)和制約，提高企業(yè)資質(zhì)水平。環(huán)保部門在選擇第三方監(jiān)測機(jī)構(gòu)時，需要檢查他們的資質(zhì)和合格證書，引進(jìn)高素質(zhì)的技術(shù)團(tuán)隊，為監(jiān)測和治理工作提供人才支持，消除人為因素的影響。

7 結(jié)語

綜上所述，大氣中VOCs的增加會對大氣環(huán)境、生態(tài)環(huán)境以及人類的身體健康帶來一定的影響，因此相關(guān)部門需要提高對VOCs監(jiān)測治理的重視程度。在監(jiān)測過程中可以采用氣相色譜技術(shù)、在線監(jiān)測技術(shù)、高效液相色譜技術(shù)等，在治理工作中可以采用熱破壞、生物治理、光分解等治理技術(shù)。通過這些技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，實現(xiàn)預(yù)期的治理目標(biāo)。同時在這一過程中加強(qiáng)監(jiān)管機(jī)制的建設(shè)，拓展技術(shù)的應(yīng)用空間，實現(xiàn)技術(shù)綜合應(yīng)用，構(gòu)建完善體系，加強(qiáng)監(jiān)督管理，有效解決以往工作中存在的各類問題，提高VOCs監(jiān)測治理效率。