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摘要:随着经济和各行各业的快速发展,挥发性有机物(VOCs)对人体健康的影响逐渐引进国家与个人的高度重视,文章从VOCs的分类及对人体健康方面的影响入手,重点分析了VOCs与其它空气污染物的关联以及污染控制技术,以及粗浅了解挥发性有机物(VOCs)的情况。
关键词:挥发性有机物;VOCs;危害;污染控制;PM2.5
引言
VOCs废气各项危害较为严重,因此要注重强化综合治理。为了能满足预期治理效果,要注重做好VOCs废气源头控制,还要注重对各类污染物排放特征进行分析,选取科学规范化的技术措施,有针对性地做好VOCs废气处理,逐步扩大市场监督管理力度,实现VOCs废气治理能处于常态化发展。只有这样才能有效控制VOCs废气实际产生量与排放量,降低其基本危害。
1VOCs治理的重要性
在VOCs的排放源方面有非常多的类别,大致分为自然源和人为源,自然源头主要包含野生动植物排放、湿地厌氧过程排放、森林大火排放;人为源头的排放主要是工业生产排放、生活排放等等,而后一种是造成VOCs排放的主要因素之一。人为源头的VOCs排放主要分为移动源头:包含机动车、轮船、飞机等等,以及生活源头和工业生产源头。工业生产当中的表面喷涂、化工储存、石化、溶剂使用等等,都会造成不同种类的VOCs排放。这些VOCs大部分会排放到大气当中,在工业生产的治理当中,这部分危害集中治理是非常重要的。
2挥发性有机物来源
VOCs的排放源按介质分可以分为大气排放、水体排放、土壤排放;按照排放的主体来分可以分为自然源和人为源排放;自然源排放主要来自陆地植被的次生代谢反应,人为源即人类活动中产生的挥发性有机物逸散行为,其中排放量最多的为人类工业活动产生的。我国自然源和人为源排放VOCs的整体排放水平较为接近,年排放量在10~20Mt的范围内,然而在工业发达,人口集中的城市地区,人为源的排放量占主导地位,如长三角地区的人为源排放的VOCs的占比高达68%,而在北京地区,人为源VOCs排放量是天然源的6-18倍。不同的工业行业对VOCs的排放特征各不相同,石油化工行业排放量大、浓度高的特点,排放的成分主要有苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等;电子制造行业排放浓度低,零部件喷涂环节排放量较大等特点,排放的成分主要有甲苯、乙苯、二甲苯、丙酮、丁酮等;再生橡胶制造行业有排放浓度高,硫化物污染严重的特征,排放的主要成分是甲硫醇、二甲基硫、二硫化碳、二甲二硫等。
3挥发性有机物的危害
VOCs种类繁多,成分复杂,是一类至少含有一个氢原子和碳原子的化合物,大多数易挥发,有恶臭,具有渗透性、脂溶性等特点。人们通过呼吸、误食、皮肤接触等方式接触VOCs,从而导致头痛、恶心、昏迷和抽搐等症状,甚至还会对人体的肝脏,肾脏、大脑和神经系统造成危害,且随着VOCs的浓度增加症状越明显。人类对VOCs的成瘾也是重要的危害之一,尤其是青少年,在吸食嗅稀释剂时有一种进一步体验的感觉,从而陷入慢性中毒的状态。VOCs不仅对人体产生危害,还对环境产生一定的副作用。VOCs在太阳光热下和氮氧化物发生快速的光化学链式反应,形成过氧乙酰硝酸酯和臭氧等氧化剂和颗粒物,从而导致臭氧空洞和光化学烟雾等。虽然大多数VOCs不会导致温室效应,但是其中的一些卤代烃等具有温室效应。
4VOCs的污染的控制方法
4.1直接燃烧
直接燃烧也称为直接火焰燃烧,即直接将有害物质进行燃烧,以消除污染。假如可燃组分的浓度高于燃烧上限,可以加入一部分空气后再进行燃烧;假如可燃组分的浓度低于燃烧下限,可以加入一定数量的天然气、煤气等辅助燃料用来维持燃烧,以使燃烧比较顺利。采用直接燃烧的设备包括各类企业常见窑、燃烧炉或者通过某种辅助的装置将废气导入锅炉内部进行燃烧用来作为燃料气进行燃烧的设备等等。燃烧温度一般要控制在1100℃左右,燃烧最终产物为二氧化碳(CO2)、水(H2O)、氮气(N2)。直接燃烧法适于处理较高浓度废气但不适于处理低浓度废气。
4.2生物处理技术
在生物处理技术应用中要注重应用生物洗涤器,此类处理装置在应用中主要是发挥再生池、吸收室应用价值。其中洗涤器就是悬浮处理系统,在运行过程中,当VOCs废气进入到生物洗涤器中,先和吸收室中喷出的生物悬浮液进行碰触。当悬浮液充分吸收VOCs废气以后,处于饱和状态的悬浮液会落入到下端,通过导出设备进入到再生池中,基于自然空气实现再生。通过有效循环,能将高效化处理以后的VOCs废气从洗涤器顶端排出。在此类装置中,悬浮液组成元素中主要由较多活性度较高的污泥组成,其能有效实现废气处理效果。此外,要注重发挥生物滤池应用作用,此类装置在应用中对废气进行集中处理,重点是突出各类活性度较高的填料应用价值。在VOCs废气分解中会产生较多物质,比如硫酸盐、二氧化碳、硝酸盐等,通过充分分解以后的气体,将会从滤池顶端有效排出。
4.3VOCs与PM2.5
挥发性有机化合物(VOCs)在特定的条件下和大气中的颗粒物将会形成二次有机气溶胶(secondaryorganicaerosols,SOA)。二次有机气溶胶粒子大多存在于粒径小于2μm的细颗粒物中,主要以积聚模态存在,SOA的生成直接导致空气中PM2.5的增加。SOA的形成过程包含两个方面,一是VOCs的氧化和低挥发性有机化合物(VOCs)的生成,二是气-粒转化过程。VOCs通过大气氧化过程生成低挥发性有机物,并且通过均相成核过程生成新的颗粒相;VOCs和低挥发性有机物在环境气溶胶存在条件下通过气-固相之间的分配进入颗粒相。部分VOCs在云、雾过程中通过液相反应生成低挥发性有机物(VOCs)并进入颗粒相。通常将现有大气氧化剂浓度下,气溶胶转化率大于10%的挥发性有机化合物(VOCs)称为活性有机气体(ReactiveOrganicGases,ROGs)。
4.4液体吸收法
液体吸收法同样可较好服务于大气VOCs污染治理,该方法可同时实现有价值物质的回收,且在气态污染物消除方面的表现也较为优秀。结合相关实际调研可以发现,液体吸收法可处理的VOCs气体流量、浓度应分别处于3000~15000m3/h与0.05~0.5%(体积分数)区间,且拥有95~98%的去除率。液体吸收法具备投资少、吸收剂价格便宜、运行费用低、工艺流程简单等优势,较为适用于废气流量较大、压力较高、温度较低、浓度较高情况下的VOCs治理,在化工、金属清洗、黏结、绝缘材料、喷漆等行业均有着较高应用价值。但值得注意的是,液体吸收法同时存在需要定期更换吸收剂、对设备要求较高、设备易受腐蚀等不足。
4.5光催化技术
此项技术应用主要是突出光催化剂催化性,对吸附在催化剂表面的VOCs废气集中吸附。当前此项技术应用中,实际反应速率较慢,光子效率较高等不足之处较为突出,此项操作方法在净化中未能全面应用。
结语
综上所述,VOCs的治理是工业生产过程当中不可忽视的重要问题,在下一个阶段,只有对各行业的VOCs排放进行综合分析,摸清底细,才能够制定可行性政策,从而提高VOCs治理的全面性与科学性。
参考文献:
[1]高少华.挥发性有机物的光学遥测技术发展与应用展望[J].专论与综述,2019,19(12):1-5.