VOCs作為大氣中一類廣泛存在的重要?dú)鈶B(tài)污染物,是成為大氣污染的首要污染物。想要控制排放,首先需要對源頭進(jìn)行有效的監(jiān)測。對于VOCs而言,光致電離通過使用真空紫外離子化光源產(chǎn)生的光子所攜帶的高能量使待測化合物電離,屬于一種軟電離的方式,能使VOCs檢測的譜圖更簡潔便于分析。
這兩年,說到“空氣污染”,第一個(gè)出現(xiàn)的關(guān)鍵詞是什么?相信大家都會(huì)說“PM2.5”。沒錯(cuò),從近年的政府政策、媒體曝光到社會(huì)輿論,甚至市場消費(fèi)(2011年至2015年,我國空氣凈化器銷量增長了214.2%,年復(fù)合增長率42.84%)都能反映出我們對PM2.5的關(guān)注和抗?fàn)帯5彤?dāng)許多人都好像將PM2.5看做“大氣污染”的代名詞和首要敵人時(shí)這樣的新聞,為我們敲響的警鐘。
VOCs?這是什么鬼?
其實(shí)近年來,中國多個(gè)城市的臭氧濃度出現(xiàn)持續(xù)上升。在有的城市,臭氧已經(jīng)悄悄取代PM2.5,成為大氣污染的首要污染物。例如,2015年大連市臭氧濃度均值達(dá)到161微克/立方米,市區(qū)出現(xiàn)37天臭氧超標(biāo),比2014年增加36天,臭氧成為了首要污染物;2016年6月-8月,京津冀地區(qū)的近半數(shù)污染日內(nèi),臭氧也代替PM2.5成為了空氣首要污染物。而VOCs就是這一危害的元兇。
什么是VOCs?
VOCs,揮發(fā)性有機(jī)化合物(VolatileOrganic Compounds),是大氣中一類廣泛存在的重要?dú)鈶B(tài)污染物,按照世界衛(wèi)生組織(WTO,1989)的定義,其為在常溫下,沸點(diǎn)50℃~260℃的各種有機(jī)化合物。VOCs 不僅對人體健康和生態(tài)環(huán)境等有直接影響,還可通過參與大氣光化學(xué)反應(yīng)生成二次污染物,比如上文提到的臭氧,以及過氧乙酰硝酸酯、有機(jī)氣溶膠等,是導(dǎo)致空氣污染的重要前體物之一。
VOCs種類
按照化學(xué)結(jié)構(gòu)來講,VOCs可分為八類:烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類和其他。它的主要成分有烴類、鹵代烴、氧烴和氮烴,包括苯系物、有機(jī)氯化物、氟里昂系列、有機(jī)酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烴化合物等。目前,已鑒別出300多種揮發(fā)性有機(jī)物,其中,美國環(huán)保署(EPA)所列的優(yōu)先控制污染物名單中就有50多種是揮發(fā)性有機(jī)物。
VOCs來源
那VOCs是如何產(chǎn)生的呢?來源主要有人為源和天然源。然源包括植物釋放、火山噴發(fā)、森林草原火災(zāi)等,其中最重要的排放源是森林和灌木林,最重要的排放物是異戊二烯和單萜烯。人為源可分為固定源、流動(dòng)源和無組織排放源三類。其中交通運(yùn)輸是全球最大的VOCs人為排放源,溶劑使用是第二大排放源。
VOCs危害
一方面,因?yàn)閂OCs大多不溶于水,可混溶于苯、醇、醚等多數(shù)有機(jī)溶劑,多數(shù)對皮膚、粘膜有刺激性,對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉作用。其所表現(xiàn)出的毒性、刺激性、致癌作用和具有的特殊氣味能導(dǎo)致人體呈現(xiàn)種種不適反應(yīng)。一方面,VOCs具有相對強(qiáng)的活性,導(dǎo)致它們在大氣中既可以以一次揮發(fā)物的氣態(tài)存在,又可以在紫外線照射下,在PM10顆粒物中發(fā)生無窮無盡的變化,再次生成為固態(tài)、液態(tài)或二者并存的二次污染物存在,且參與反應(yīng)的這些化合物壽命相對較長,可以隨著天氣變化,或者飄移擴(kuò)散,或者進(jìn)入水和土壤。
世界衛(wèi)生組織和美國環(huán)保局認(rèn)為,空氣中0.3 μg?L-1的苯就可使每百萬的接觸者中4~8人面臨患白血病的危險(xiǎn),而且這種危險(xiǎn)與VOCs的濃度成正比,它們通過飲食和吸入則可能對人類健康產(chǎn)生不利的影響。
VOCs治理
治理第一步:VOCs監(jiān)測。文也提到,VOCs已逐漸成為了大氣質(zhì)量的首敵,雖然警鐘以敲響,但由于涉及行業(yè)眾多,與 SO2、氮氧化物等約束性指標(biāo)相比,其排放途徑更為多樣,在監(jiān)測、治理等環(huán)節(jié)更具挑戰(zhàn)。我國此前的廢氣治理重點(diǎn)主要放在除塵、脫硫和脫硝工作上,且相對于 SO2、氮氧化物、 PM2.5 等污染物,VOCs治理此前受政策重視度也較低,行業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匱乏、法律法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)滯后以及排放標(biāo)準(zhǔn)不完善,使其在很多年里發(fā)展緩慢。但隨著“大氣十條”的深入推進(jìn),VOCs 治理正在逐步加碼。近年關(guān)于 VOCs 防治的相關(guān)政策及法規(guī)也得以相繼出臺(tái):
想要控制排放,首先是需要對源頭進(jìn)行有效的監(jiān)測。而目前常見的VOCs檢測方法有光譜、色譜、質(zhì)譜及其聯(lián)用技術(shù)。早期的分析方法中大多是固體吸附劑吸附-溶劑解吸-氣相色譜法,吸附劑對空氣樣品有富集的作用,雖然方法的檢出限較低,測定成本低,但存在采樣時(shí)間長、分析速度慢,難以進(jìn)行快速在線分析等缺陷。
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