侯力群

（鷹潭市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，江西 鷹潭 335400）

引 言

VOCs（揮發(fā)性有機物）是PM2.5（細顆粒物）和O3（臭氧）污染的前體物，其中VOCs對大氣流層中臭氧的濃度值影響頗大。當(dāng)前大氣污染主要是以PM2.5和臭氧為代表的復(fù)合型大氣污染，隨著我國進一步加大改革開放以及國民經(jīng)濟的快速增長和城市化進程的不斷推進，使大氣污染物顆粒物、二氧化硫、氮氧化物以及VOCs等排放量不斷增加，這也是造成我國大部分重點城市群大氣污染頻發(fā)的根源所在。

臭氧污染與光化學(xué)煙霧密不可分，其實可以說就是人們?nèi)粘Ｋf的“光化學(xué)煙霧”。臭氧是氧氣的一種同素異形體，具有很強的氧化性，因此在工業(yè)生產(chǎn)、生活中也被廣泛用于消毒殺菌等。正常情況下，臭氧存在于地球表面約10～35 km的大氣平流層中，可以有效阻止太陽短紫外線輻射直接進入近地面大氣，起到了保護地球生態(tài)系統(tǒng)及人類健康的作用，但是臭氧濃度超過一定限值就會形成污染，進而就會對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)造成破壞，同時也會影響人體健康。存在于近地面大氣的臭氧，主要是由于在環(huán)境空氣中發(fā)生了一種所謂的“光化學(xué)反應(yīng)”，在反應(yīng)過程中不斷有臭氧這種典型的二次污染物產(chǎn)生。“光化學(xué)反應(yīng)”的發(fā)生須具備一定的氣象條件（如日光照射強度、風(fēng)向風(fēng)速和溫濕度等），再加上人們的生產(chǎn)生活（如汽車、工廠等）活動排放出的大量氮氧化物和碳氫化合物等揮發(fā)性有機物，在太陽紫外線照射下，即可能發(fā)生復(fù)雜的“光化學(xué)反應(yīng)”，并生成大量的含有臭氧、酯類、醛類、酮類和有機酸類等含氧有機物以及PM2.5等二次污染物，再與一次污染物混合即形成了有害的淺藍色煙霧，這種具有高氧化性的混合氣團，我們稱之為光化學(xué)煙霧。臭氧治理工作的難點和關(guān)鍵在于對VOCs進行控制，當(dāng)然PM2.5的防控也至關(guān)重要[1]。

VOCs即揮發(fā)性有機化合物（volatile organic compounds）的英文縮寫，世界衛(wèi)生組織對VOCs是這樣定義的：熔點低于室溫而沸點在50～260 ℃之間的揮發(fā)性有機化合物的總稱，通常是指參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機化合物?，F(xiàn)行對于VOCs總體排放情況的表述，結(jié)合工業(yè)行業(yè)類別和生態(tài)環(huán)境部門的管理要求，在實際工作中，常以TVOC（總揮發(fā)性有機物）表示或以NMHC（非甲烷總烴）表示以評價污染物控制項目。VOCs種類有上百種，屬于常溫下易揮發(fā)的有機物，其成分非常復(fù)雜，主要包括烴類、酯類、醛類、酮類等幾大類，烴類又包括烷烴、烯烴、芳香烴等。VOCs的來源非常廣泛復(fù)雜，主要包括自然排放源和人類活動的人為排放源。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展、能源消耗的不斷增長，VOCs的排放形式多樣、物質(zhì)種類繁多、涉及領(lǐng)域行業(yè)及工藝流程繁雜，因而其治理難度大、管理要求高，需要我們共同攜手努力[2]。

1 VOCs污染防治技術(shù)

VOCs的污染防治工作應(yīng)該如何開展，國內(nèi)外已經(jīng)有多年的經(jīng)驗積累，其技術(shù)體系必須包括全過程的四部分，即“源頭替代、過程控制、末端治理、精細管控”?？傮w上要遵循全環(huán)節(jié)即源頭始至末端及綜合利用相結(jié)合的綜合防治原則，要不斷創(chuàng)新管理方法，并依靠高新科技的力量，創(chuàng)新先進高效的設(shè)備，以防為主，采取防、治相結(jié)合，對癥施策，力求實施閉環(huán)管控。

國內(nèi)外關(guān)于VOCs污染防治研究指出，針對有機廢氣的濃度差異，可采用適宜的方法進行治理，主要為：①對于高濃度（>10 00 0 ppm）、具有回收價值的的VOCs→采用冷凝-吸附回收法，不具回收價值的→采用熱力燃燒法；②對于中濃度（數(shù)千ppm范圍內(nèi)）、具有回收價值的的VOCs→采用吸附回收法或吸附法（水溶性高），不具回收價值的→采用高溫燃燒法或催化燃燒法；③對于低濃度（<1 000 ppm）、具有回收價值的VOCs→采用吸附濃縮-回收法，不具有回收價值的→采用吸附濃縮-燃燒法、生物法或吸收法進行處理。在實踐中，特別是在處置一些復(fù)雜的有機廢氣時，往往采取兩種或數(shù)種方法聯(lián)合處置的方式以達到較好的處置效果。目前主要有以下幾種治理方法[3]。

1.1 吸附法

吸附法處理VOCs污染廢氣的技術(shù)相對成熟，具有能耗小、處理效率高等特點，適合于處理低濃度、風(fēng)量較大的有機廢氣。該方法應(yīng)用廣泛，值得推薦，但是吸附法具有設(shè)備體積龐大、占地面積比較大、工藝流程比較繁雜、運行成本較高、可能產(chǎn)生二次污染等缺點，所以在實際應(yīng)用過程中工作人員需要選擇適合的吸附劑，并加強對這些吸附劑的日常管理（如在使用活性炭進行吸附時，需要結(jié)合實際情況，做好定期更換等）。結(jié)合實際工作看，像涉及注塑生產(chǎn)工藝、汽車裝飾裝潢及使用到油墨、油漆、塑粉、膠黏劑的表面涂裝或印刷包裝等行業(yè)，采用這種處置方法都會得到比較滿意的效果。吸附法與其他處置技術(shù)相結(jié)合可以對多種類別的有機廢氣進行更有效地治理，從而減少了出現(xiàn)二次污染的機會。常用的吸附劑（即可以是活性成分被吸附在其顆粒表面的物質(zhì)，也可以叫吸收劑）除了各種活性炭以外，還有金屬、非金屬氧化物型吸附劑（如硅膠、分子篩、氧化鋁、天然黏土）等。該方法通過脫附再生，還可以回收有利用價值的有機廢氣或吸附劑，從而獲得一定的經(jīng)濟效益。

1.2 吸收法

吸收法的處置凈化原理為利用有機廢氣與吸收劑（洗滌液）間的充分接觸，使吸收劑（洗滌液）可以吸收有機廢氣中的有害成分，從而達到降低有機廢氣濃度、治理污染的目的。其工藝流程一般采用氣體液體逆向運行、相互吸收的方式，即吸收劑（洗滌液）自塔頂向下運行，企業(yè)排放的廢氣則由塔的中低部往上運行，從而增加了氣液接觸的時間，提高了處置效率，這種工藝設(shè)計還可以達到冷卻廢氣、去除顆粒物及凈化氣體的效果。本方法的優(yōu)點是適用于處理風(fēng)量大、常溫、有機廢氣濃度比較低的廢氣，與其他方法相比其處理成本相對較低。該方法適用于一些可以回收利用的、特別是水溶性比較高的有機廢氣處理。這種方法的特點是為了防止發(fā)生二次污染，在處理過程中還需要另外增加投資對吸收劑進行后續(xù)處理，而且吸收劑的選擇對處置效果影響較大。另外，吸收劑可以進行再生解吸，并回收其中的VOCs，因而這種方法與吸附法有相似之處。

1.3 生物氧化法

生物氧化法的原理是利用微生物的生命運動過程，把VOCs中的污染物轉(zhuǎn)化為無污染的水、二氧化碳和其他無機鹽等物質(zhì)的處理方式。該方法是近幾年才起步應(yīng)用的一種處置技術(shù)，但卻有望成為替代其他傳統(tǒng)方法（如吸附-吸收凈化法、燃燒法等）的一種新技術(shù)。其處理工藝主要有生物濾池、生物洗滌塔和生物滴濾池三種，一般流程如下：先將有機污染廢氣通往增濕器進行加濕，然后再進入生物濾池；當(dāng)潤濕的廢氣通過有機混合填料層時，被附著在填料表上的微生物吸附、吸收，并在生物細胞內(nèi)分解為二氧化碳、水、二氧化氮等無害物質(zhì)。該方法可以去除VOCs中多數(shù)惡臭物質(zhì)，如氨、硫化氫、甲基硫醇、甲基硫化物和甲基硫化物等。另外，生物氧化法所需設(shè)備比較簡單、運行成本較低、基本沒有二次污染，但設(shè)備的體積較大、處置時間比較長，而且會發(fā)生堵塞現(xiàn)象，所以對有些廢氣的處理效果較差。該方法是一種無害的有機廢氣處理方式，適合處理較低濃度的有機廢氣。

1.4 光氧化催化法

光催化降解法是一種使用適當(dāng)?shù)墓獯呋瘎?、在紫外光照射下發(fā)生的一種氧化反應(yīng)，可以使廢氣中一些難以發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)在溫和的條件下發(fā)生反應(yīng)，從而達到凈化有機廢氣的目的。光氧化法是最適用于處理有毒有害廢氣，而且不具備回收的VOCS治理技術(shù)和方法。單獨的紫外光解技術(shù)受反應(yīng)時間、催化材料、廢氣濃度、濕度、粉塵顆粒物等的影響，且光催化氧化法還存在催化劑活性及催化劑固定等問題難以把握的情況，進而影響對VOCs的降解率，所以該方法很難得到廣泛應(yīng)用。

1.5 燃燒法

燃燒法的工藝較簡單，其原理就是將收集的有機廢氣進行加熱處理，使VOCs廢氣中可燃部分的有害物質(zhì)進行有效分解，轉(zhuǎn)化為水（H2O）和二氧化碳（CO2）等無害物質(zhì)。

燃燒法主要適用于處置易燃或在高溫下易分解的有機廢氣，當(dāng)然絕大部分有機廢氣物都具有可燃性，所以對于無回收利用價值的廢氣基本都適合這種破壞性處理方式。這種方法具有技術(shù)上操作方便、凈化效率高的特點，適用于處理高濃度的有機廢氣和高熱值的氣體，也可以回收熱能等，但在遇到廢氣中可燃組分含量比較低的情況時，需要預(yù)熱耗能。

燃燒法常用的有機廢氣治理技術(shù)主要有RTO工藝及RCO工藝，還有其他如直燃式燃燒法（TO）、催化燃燒法（CO）等。

1.5.1 蓄熱式熱力焚燒法（RTO）

RTO工藝具有高效回收熱能和催化反應(yīng)低溫工作環(huán)境的優(yōu)點，可以將催化劑置于蓄熱材料的頂部，以使凈化效果達到最優(yōu)，熱回收率最高可以達到95%以上，處理效率高達99%以上，占地面積也比較適中。得用該工藝可以處理廢氣中含有硫、鹵素等有害物質(zhì)的有機廢氣，特別適用于需要連續(xù)和間隔運行的情況。

1.5.2 蓄熱式催化燃燒法（RCO）

RCO工藝主要適用于中等濃度（通常介于2 000～5 000 mg/m3的濃度范圍）的VOCs廢氣，通過選用適合的催化劑（常用如鉬、鉑、鈀等貴金屬），在催化反應(yīng)過程中進行較低溫度的氧化無火焰燃燒反應(yīng)，使VOCs廢氣中的有機成分氧化分解為二氧化碳和水等無害產(chǎn)物[4]。這種工藝相較于直燃式燃燒法，具有起始燃燒溫度低、能量消耗少、處理效率偏高等優(yōu)點，在一定情況下，如果可以直接達到起燃溫度，后續(xù)就不需要再由外界供熱了。

1.6 其他治理方法

除上述處理方法外，VOCs廢氣處理方法還有很多種，如冷凝回收法、靜電吸附技術(shù)、微波深紫外及其他組合處置技術(shù)等，工作人員可以根據(jù)實際情況選擇合適的處理方法，以達到最佳的處理效果。

2 VOCs治理現(xiàn)狀

自2010年以來，VOCs被國家列為重點防治污染物并正式啟動治理工作以來，我國開始逐漸重視對VOCs污染的防治工作，并頒布了VOCs污染防治工作的有關(guān)要求規(guī)范，繼續(xù)加大對工業(yè)、生活源及移動源VOCs的控制力度。涉VOCS多行業(yè)排放標準和《揮發(fā)性有機物排放控制標準》相繼出臺，多地也相繼出臺了一系列地方排放標準，其中江西出臺了涉揮發(fā)性有機物六大行業(yè)地方排放標準，使VOCs的測量分析方法、監(jiān)測技術(shù)規(guī)范不斷得到完善。相關(guān)行業(yè)排污許可證申領(lǐng)和核發(fā)技術(shù)規(guī)范也相繼出臺，配套的標準規(guī)范體系也得到了不斷完善[5]。但目前，我國VOCs污染的發(fā)展態(tài)勢不容樂觀，還存在著許多問題。

2.1 源頭控制不到位

當(dāng)前，多行業(yè)門類對于使用VOCs含量低的原輔材料的控制措施執(zhí)行不到位，工業(yè)企業(yè)主動開展源頭控制的思想意愿還是不強，還沒有樹立起系統(tǒng)思維以推動源頭控制落到實處，經(jīng)濟激勵杠杠的作用也沒有得到有效發(fā)揮。有關(guān)統(tǒng)計表明，在我國涉VOCs的主要行業(yè)中，低VOCs含量原輔材料的使用比例不足20%，而世界一些發(fā)達國家則已經(jīng)達到40%～60%的水平。

2.2 污染治理不到位

我國針對VOCs污染的治理起步較晚、門檻也偏低，加之監(jiān)管措施及技術(shù)能力不高等，使污染治理設(shè)施良莠不齊，出現(xiàn)一些低處理效果甚至無效果的現(xiàn)象。一些不成熟的治理工藝及設(shè)備的投用，再加上施工設(shè)計匹配、廢氣收集各環(huán)節(jié)及日常運維監(jiān)管等因素，使治理效果大打折扣。

2.3 規(guī)范管理不到位

管理不到位主要體現(xiàn)在管理制度不完善以及操作規(guī)程不建全等，如有些企業(yè)采用的治理技術(shù)，其運行參數(shù)與設(shè)計要求不相符；開展相關(guān)檢測工作的企業(yè)未按照規(guī)程操作，甚至弄虛作假，泄漏檢出率遠低于實際情況；部分采用PLC系統(tǒng)監(jiān)控的RTO等高效治理設(shè)施，其控制模塊沒有安裝數(shù)據(jù)存儲卡，所以無法查看到歷史運行和應(yīng)急旁路控制閥開啟記錄等，存在逃避監(jiān)管的漏洞；企業(yè)相關(guān)人員責(zé)任意識淡薄。

2.4 監(jiān)管能力不到位

監(jiān)管能力不到位主要表現(xiàn)在自行監(jiān)測的質(zhì)量不高以及檢測設(shè)備不全等；大多工業(yè)聚集區(qū)（如化工工業(yè)園區(qū)），針對涉VOCs有關(guān)現(xiàn)狀及污染治理狀況，缺乏預(yù)警、溯源措施等；生態(tài)環(huán)境基層執(zhí)法部門建設(shè)不到位，如沒有配備便捷式檢測儀器，從而導(dǎo)致現(xiàn)在VOCs領(lǐng)域偷排偷放的問題沒有辦法及時被發(fā)現(xiàn)和處置等。

3 建議措施

3.1 強化重點領(lǐng)域及行業(yè)門類監(jiān)管

相關(guān)部門要不斷創(chuàng)新并完善揮發(fā)性有機物排放治理技術(shù)、處置工藝選擇以及運行維護、實施與監(jiān)督等要求，并結(jié)合產(chǎn)業(yè)特色，組織企業(yè)針對VOCs產(chǎn)生的多節(jié)點關(guān)鍵環(huán)節(jié)，認真對照國家及地方法律法規(guī)、相關(guān)標準等開展整治。同時，還要進一步整治工業(yè)涂裝及包裝印刷等重點行業(yè)，完善產(chǎn)業(yè)能源、交通運輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)調(diào)整，防控兼施，只有這樣才能有效治理VOCs及臭氧污染。

3.2 提高基礎(chǔ)能力及監(jiān)測統(tǒng)計體系的管理

相關(guān)部門要不斷完善VOCs基礎(chǔ)物質(zhì)清單，強推源頭替代使用低VOCs原輔材料，推行規(guī)范高效、技術(shù)成熟、運行穩(wěn)定、安全節(jié)能的治理技術(shù)工藝及設(shè)備的應(yīng)用，進一步完善VOCs排放統(tǒng)計監(jiān)測體系，通過連續(xù)監(jiān)測記錄，促進治污設(shè)施正常、高效地運行[6]。

3.3 完善并推行經(jīng)濟政策，配合監(jiān)督執(zhí)法

在VOCs污染防治工作中，要加大政府財政扶持力度，著力采取多種方式，如鼓勵PPT模式進入VOCs防治領(lǐng)域等，支持企業(yè)VOCs污染防治工作；研究探索新的管控政策，如將VOCs納入環(huán)保稅征管試行、適時調(diào)整VOCs相關(guān)產(chǎn)品征收消費稅等；配合強化遠程監(jiān)督幫扶及懲治低價中標亂象等措施。

3.4 構(gòu)建VOCs長效管理機制

在VOCs污染防治工作中，通過不斷完善針對性的揮發(fā)性有機物防治政策及技術(shù)規(guī)范，并借鑒發(fā)達國家一些成熟的治理政策和經(jīng)驗，建立VOCs動態(tài)數(shù)據(jù)庫、優(yōu)先控制名錄及主要污染源名單，從整體上全面建立VOCs防治體系。

4 結(jié)語

VOCs是臭氧產(chǎn)生的重要前體物，臭氧是VOCs在光化學(xué)反應(yīng)后的產(chǎn)物，因而需要通過管控VOCs排放、減少臭氧產(chǎn)生的條件以及分解已經(jīng)產(chǎn)生的臭氧等手段實現(xiàn)對VOCs的治理。相關(guān)部門和企業(yè)要抓住VOCs治理的“牛鼻子”、啃下臭氧濃度的“硬骨頭”，并按照國務(wù)院關(guān)于“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案的要求，確保到2025年揮發(fā)性有機物排放總量比2020年下降10%以上。