【环保科普】从挥发性有机物的来源到防治，你想了解的都在这里

上世纪四五十年代，美国的洛杉矶逐渐被阴云笼罩。人们发现，每年夏季的正午或午后，这里的天空经常会出现浅蓝色烟雾，而距离城市100公里以外的松林莫名枯死，柑橘减产，更多的居民开始患上各种眼疾和呼吸道疾病。到1955年，洛杉矶已有400多名65岁以上的老人因呼吸系统衰竭而相继去世；1970 年，约有75%以上的市民患上了红眼病。

这就是著名的洛杉矶光化学烟雾事件。

也正是从这一年起，科学家发现这是一种新型大气污染：由汽车尾气和其他工业生产排放出来的大量碳氢化合物和氮氧化物，原本互不来电，但是在阳光紫外线作用下，居然会变成让人致病或致命的毒气。

世界卫生组织将这类参与光化学反应的有机物定义为挥发性有机物，简称VOCs。VOCs是城市产生雾霾和光化学烟雾的重要前体物，也是导致空气质量下降的主要物质。对人体的影响包括损害神经、肺、肾脏、血液、肝脏及新陈代谢。VOCs成分复杂，主要包括烷烃、烯烃、芳香烃、卤代烃、氮烃、硫烃、低沸点多环芳烃等。主要来源于煤化工、石油化工、燃料涂料制造、溶剂制造与使用等过程。

关于挥发性有机物（VOCs），不同国家和组织给出的定义不同，如：世界卫生组织（WHO）将其定义为熔点低于室温而沸点在50至260℃之间的具有一定挥发性的有机化合物的总称。又如，德国将其定义为在常温常压下，任何能自发挥发的有机液体和/或固体。而在我国的定义是：VOCs是指常温下饱和蒸汽压大于70 Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下，蒸汽压大于或者等于10 Pa且具有挥发性的全部有机化合物。

总的来说，VOCs指化学性质活泼、具挥发性、会产生危害的一类有机物，其成分主要包括烃类（即碳氢化合物的统称，是由碳与氢原子所构成的化合物，主要包含烷烃、环烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃）、卤代烃（即是烃分子中的氢原子被卤素原子取代后的化合物）、含氧有机化合物和含氮有机化合物等，具体包括苯系物（如甲苯、二甲苯等）、有机氯化物、有机酮、酸、酯、醇、醚、胺和烃化合物等。

在目前已确认的900多种室内化学物质和生物性物质中，挥发性有机化合物至少在350种以上，其中20多种为致癌物或致突变物。由于它们单独的浓度低，但种类多，以TVOC表示其总量（即总挥发性有机物），当若干种VOCs共同存在于室内时，其联合毒性作用是不可忽视的。

测试证明，当VOCs的浓度在0.188mg/m3时，会导致人晕眩和昏睡；当VOCs的浓度在35mg/m3时，可能会导致人昏迷、抽筋，甚至死亡。多种挥发性有机化合物的混合存在具有协同作用，使其危害强度增大，整体暴露后对人体健康的危害更加严重。

VOCs挥发到室内空气中，不仅会污染室内环境，而且也严重危害人体健康。该类有机物对人体的危害主要表现在它可以影响人体的呼吸系统、循环系统、消化系统、内分泌系统。其中有些有机物质甚至可以产生“三致”效应（致敏、致畸、致癌），如苯系物可以导致人体神经系统障碍，在进入人体后会损害血液及造血器官，会导致出血症或败血症，严重者甚至致癌，严重危害人体健康。

VOCs的毒性和它们的电负性成正比，对人体的危害主要是切断细胞内电子的传递，损害细胞内部的代谢。一些挥发性卤代烃对动物具有致癌和致畸作用，吸入挥发性卤代烃能对中枢神经系统产生不可逆转的损害，尤其是三卤甲烷进入人体后对肝脏、肾脏、血液具有毒害作用。卤代烃易在人体脂肪中积累。因此这类物质的污染已受到广泛的重视。

挥发性化合物散发出来的气味难闻刺鼻且具有刺激性，如果过多吸入这些气体，会刺激眼睛、鼻子和喉咙，导致呼吸困难和恶心，还会损害中枢神经系统和其他器官。而且VOCs还会造成人中枢神经系统受损，记忆力下降。除此之外，VOCs中其实是含有一些具有致癌、致畸性及致突变的化学物质(如苯及苯系物)等，对人体的伤害是非常大的。

动物、植物和人类共同生存在同一个大气环境里。VOCs的毒性物质污染对人类的危害，动植物也不能幸免于难。凡是对人类造成严重危害的大气污染事件，对动植物也产生同样的危害。空气污染对动植物的危害，除污染物的暴露、接触造成伤害之外，还通过污染食物链进入动物体内，导致发病和死亡。因为动物和植物没有能力去选择和识别某些剧毒性的食物，所以它们将比人类更容易遭受污染物的危害。

（1）VOCs对空气能见度的影响

VOCs中许多化合物本身就是大气光化学烟雾的重要组成部分。VOCs的大量排放及其光化学反应产物，无疑会严重影响空气能见度。光化学烟雾和PM2.5是形成灰霾天气现象、降低大气能见度的两个最主要因素。

（2）VOCs对气候的影响

在大气环境里，VOCs的化学反应生成的硝酸、硫酸，是导致降水酸化、形成酸雨的重要因素。硝酸与 NH+ 4 离子形成的硝酸铵晶体粒子，硫酸与NH4+离子形成的硫酸铵晶体粒子，使大气层的反照率增大，地球接受的太阳辐射能减少，导致大气温度降低。因此，VOCs排放也被认为是影响气候变化的一个重要因素。

（3）氯氟烃对臭氧层的破坏

进入平流层的氯氟烃分子，受到太阳辐射高能光子的轰击，而产生游离的氯原子。一个氯原子进入链反应，可以破坏高达10万个的臭氧分子。氯氟烃是破坏臭氧层，产生臭氧洞的主要因素。

挥发性有机物的危害真的很严重，保护环境人人有责。其实，人人都可以减少VOCs的产生，比如，我们带头做到绿色出行，步行或乘坐公共交通，尽量少开车；不燃放鞭炮、不随意焚烧垃圾，等等。

由于缺乏系统的认知，很多人单纯以为，挥发性有机物就是那些散发着刺鼻味道的黑色、黄色、褐色的烟。其实挥发性有机物的物质种类十分的繁多，而且排放来源复杂、排放形式多样，根本不是我们想象的那样简单。

现阶段，挥发性有机物的来源主要分为以下两种，人为源与自然源。

自然源主要包括森林火灾、火山喷发、沼泽厌氧等非生物过程，和野生动物、植被、农作物呼吸、土壤微生物呼吸等生物排放，目前属于非人为可控范围。

人为源主要包括移动源和固定源。移动源是指汽车、轮船、飞机等各种交通运输工具的排放。而固定源中又包括生活源和工业源等，生活源VOCs排放对象复杂，包括建筑装饰、油烟排放、垃圾焚烧、秸秆焚烧、服装干洗等等。工业源是VOCs产生的主要原因，排放所涉及的行业众多，比如化石燃料燃烧、废气物燃烧、溶剂使用、石油存储和转运、工业过程等，具有排放强度大、浓度高、污染物种类多、持续时间长等特点，对局部空气质量的影响显著。

生活中我们常见的VOCs来源有：

建筑材料：油漆，油漆去除剂、清漆和饰面、填缝材料、密封剂、粘合剂、地板，地毯，压制木制品等。

家庭和个人护理产品：清洁剂、消毒剂、家具、农药、空气清新剂、化妆品、除臭剂等。

各项活动：烟草烟雾、干洗的衣服、工艺品胶水、打印机、复印机等。

户外来源：汽油、柴油排放、木材燃烧、石油和天然气的开采和加工、工业排放等。

其实就全球范围而言，自然源排放VOCs的总量远高于人为源排放量。据估算，VOCs自然源全球年排放量11.5亿吨碳/年，而VOCs人为源全球年排放量1.42亿吨碳/年。从排放量来看，全球范围内自然源的排放量要远大于人为源排放量。

与全球情况不同，中国研究显示，国内年均VOCs自然源排放量达到1,090万吨，人为源排放量达到1,510万吨，人为源排放较自然源约高39%，且主要集中在经济发达和人口密集地方。

同时，VOCs人为源污染排放成分复杂，不仅对大气环境造成影响，还可能对人体健康产生潜在的危害。国内对人为源VOCs的治理迫在眉睫。

虽然国办发［2013］37号文件《大气污染防治行动计划》和《国家环境保护“十三五”规划》都明确提出相关污染治理重点和目标。但是由于VOCs排放来源复杂、排放形式多样、物质种类繁多，且具有强挥发性，则建立VOCs污染防治体系难度较大。因此，如何切合我国的实际全面开展VOCs污染防治，是一项刻不容缓、艰巨复杂的任务。

作为国家重点治理目标，挥发性有机物VOCs排放控制也越来越得到重视。早在2009年国家环保部开始部署全国性VOCs排放情况摸底工作。2012年12月6日出台的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》中将VOCs控制提上日程。2013年5月24日，国家环保部发布公告 2013年 第31号 《挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策》。

以下是VOCs防治技术政策的具体内容：

一、总则

（一）为贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国大气污染防治法》等法律法规，防治环境污染，保障生态安全和人体健康，促进挥发性有机物（VOCs）污染防治技术进步，制定本技术政策。

（二）本技术政策为指导性文件，供各有关单位在环境保护工作中参照采用。

（三）本技术政策提出了生产VOCs物料和含VOCs产品的生产、储存运输销售、使用、消费各环节的污染防治策略和方法。VOCs来源广泛，主要污染源包括工业源、生活源。

工业源主要包括石油炼制与石油化工、煤炭加工与转化等含VOCs原料的生产行业，油类（燃油、溶剂等）储存、运输和销售过程，涂料、油墨、胶粘剂、农药等以VOCs为原料的生产行业，涂装、印刷、粘合、脱模、工业清洗等含VOCs产品的使用过程；生活源包括建筑装饰装修、餐饮服务和服装干洗。

石油和天然气开采业、制药工业以及机动车排放的VOCs污染防治可分别参照相应的污染防治技术政策。

（四）VOCs污染防治应遵循源头和过程控制与末端治理相结合的综合防治原则。在工业生产中采用清洁生产技术，严格控制含VOCs原料与产品在生产和储运销过程中的VOCs排放，鼓励对资源和能源的回收利用;鼓励在生产和生活中使用不含VOCs的替代产品或低VOCs含量的产品。

（五）通过积极开展VOCs摸底调查、制修订重点行业VOCs排放标准和管理制度等文件、加强VOCs监测和治理、推广使用环境标志产品等措施，到2015年，基本建立起重点区域VOCs污染防治体系；到2020年，基本实现VOCs从原料到产品、从生产到消费的全过程减排。

二、源头和过程控制

（六）在石油炼制与石油化工行业，鼓励采用先进的清洁生产技术，提高原油的转化和利用效率。对于设备与管线组件、工艺排气、废气燃烧塔（火炬）、废水处理等过程产生的含VOCs废气污染防治技术措施包括：

1.对泵、压缩机、阀门、法兰等易发生泄漏的设备与管线组件，制定泄漏检测与修复（LDAR）计划，定期检测、及时修复，防止或减少跑、冒、滴、漏现象；

2.对生产装置排放的含VOCs工艺排气宜优先回收利用，不能（或不能完全）回收利用的经处理后达标排放；应急情况下的泄放气可导入燃烧塔（火炬），经过充分燃烧后排放；

3.废水收集和处理过程产生的含VOCs废气经收集处理后达标排放。

（七）在煤炭加工与转化行业，鼓励采用先进的清洁生产技术，实现煤炭高效、清洁转化，并重点识别、排查工艺装置和管线组件中VOCs泄漏的易发位置，制定预防VOCs泄漏和处置紧急事件的措施。

（八）在油类（燃油、溶剂）的储存、运输和销售过程中的VOCs污染防治技术措施包括：

1.储油库、加油站和油罐车宜配备相应的油气收集系统，储油库、加油站宜配备相应的油气回收系统；

2.油类（燃油、溶剂等）储罐宜采用高效密封的内（外）浮顶罐，当采用固定顶罐时，通过密闭排气系统将含VOCs气体输送至回收设备；

3.油类（燃油、溶剂等）运载工具（汽车油罐车、铁路油槽车、油轮等）在装载过程中排放的VOCs密闭收集输送至回收设备，也可返回储罐或送入气体管网。

（九）涂料、油墨、胶粘剂、脱模剂、农药等以VOCs为原料的生产行业的VOCs污染防治技术措施包括：

1.鼓励符合环境标志产品技术要求的水基型、无有机溶剂型、低有机溶剂型的涂料、油墨和胶粘剂等的生产和销售；

2.鼓励采用密闭一体化生产技术，并对生产过程中产生的废气分类收集后处理。

（十）在涂装、印刷、粘合、工业清洗等含VOCs产品的使用过程中的VOCs污染防治技术措施包括：

1.鼓励使用通过环境标志产品认证的环保型涂料、油墨、胶粘剂和清洗剂；

2.根据涂装工艺的不同，鼓励使用水性涂料、高固份涂料、粉末涂料、紫外光固化（UV）涂料等环保型涂料；推广采用静电喷涂、淋涂、辊涂、浸涂等效率较高的涂装工艺；应尽量避免无VOCs净化、回收措施的露天喷涂作业；

3.在印刷工艺中推广使用水性油墨，印铁制罐行业鼓励使用紫外光固化（UV）油墨，书刊印刷行业鼓励使用预涂膜技术；

4.鼓励在人造板、制鞋、皮革制品、包装材料等粘合过程中使用水基型、热熔型等环保型胶粘剂，在复合膜的生产中推广无溶剂复合及共挤出复合技术；

5.淘汰以三氟三氯乙烷、甲基氯仿和四氯化碳为清洗剂或溶剂的生产工艺。清洗过程中产生的废溶剂宜密闭收集，有回收价值的废溶剂经处理后回用，其他废溶剂应妥善处置；

6.含VOCs产品的使用过程中，应采取废气收集措施，提高废气收集效率，减少废气的无组织排放与逸散，并对收集后的废气进行回收或处理后达标排放。

（十一）建筑装饰装修、服装干洗、餐饮油烟等生活源的VOCs污染防治技术措施包括：

1.在建筑装饰装修行业推广使用符合环境标志产品技术要求的建筑涂料、低有机溶剂型木器漆和胶粘剂，逐步减少有机溶剂型涂料的使用；

2.在服装干洗行业应淘汰开启式干洗机的生产和使用，推广使用配备压缩机制冷溶剂回收系统的封闭式干洗机，鼓励使用配备活性炭吸附装置的干洗机；

3.在餐饮服务行业鼓励使用管道煤气、天然气、电等清洁能源；倡导低油烟、低污染、低能耗的饮食方式。

三、末端治理与综合利用

（十二）在工业生产过程中鼓励VOCs的回收利用，并优先鼓励在生产系统内回用。

（十三）对于含高浓度VOCs的废气，宜优先采用冷凝回收、吸附回收技术进行回收利用，并辅助以其他治理技术实现达标排放。

（十四）对于含中等浓度VOCs的废气，可采用吸附技术回收有机溶剂，或采用催化燃烧和热力焚烧技术净化后达标排放。当采用催化燃烧和热力焚烧技术进行净化时，应进行余热回收利用。

（十五）对于含低浓度VOCs的废气，有回收价值时可采用吸附技术、吸收技术对有机溶剂回收后达标排放；不宜回收时，可采用吸附浓缩燃烧技术、生物技术、吸收技术、等离子体技术或紫外光高级氧化技术等净化后达标排放。

（十六）含有有机卤素成分VOCs的废气，宜采用非焚烧技术处理。

（十七）恶臭气体污染源可采用生物技术、等离子体技术、吸附技术、吸收技术、紫外光高级氧化技术或组合技术等进行净化。净化后的恶臭气体除满足达标排放的要求外，还应采取高空排放等措施，避免产生扰民问题。

（十八）在餐饮服务业推广使用具有油雾回收功能的油烟抽排装置，并根据规模、场地和气候条件等采用高效油烟与VOCs净化装置净化后达标排放。

（十九）严格控制VOCs处理过程中产生的二次污染，对于催化燃烧和热力焚烧过程中产生的含硫、氮、氯等无机废气，以及吸附、吸收、冷凝、生物等治理过程中所产生的含有机物废水，应处理后达标排放。

（二十）对于不能再生的过滤材料、吸附剂及催化剂等净化材料，应按照国家固体废物管理的相关规定处理处置。

四、鼓励研发的新技术、新材料和新装备

鼓励以下新技术、新材料和新装备的研发和推广：

（二十一）工业生产过程中能够减少VOCs形成和挥发的清洁生产技术。

（二十二）旋转式分子筛吸附浓缩技术、高效蓄热式催化燃烧技术（RCO）和蓄热式热力燃烧技术（RTO）、氮气循环脱附吸附回收技术、高效水基强化吸收技术，以及其他针对特定有机污染物的生物净化技术和低温等离子体净化技术等。

（二十三）高效吸附材料（如特种用途活性炭、高强度活性炭纤维、改性疏水分子筛和硅胶等）、催化材料（如广谱性VOCs氧化催化剂等）、高效生物填料和吸收剂等。

（二十四）挥发性有机物回收及综合利用设备。

五、运行与监测

（二十五）鼓励企业自行开展VOCs监测，并及时主动向当地环保行政主管部门报送监测结果。

（二十六）企业应建立健全VOCs治理设施的运行维护规程和台账等日常管理制度，并根据工艺要求定期对各类设备、电气、自控仪表等进行检修维护，确保设施的稳定运行。

（二十七）当采用吸附回收（浓缩）、催化燃烧、热力焚烧、等离子体等方法进行末端治理时，应编制本单位事故火灾、爆炸等应急救援预案，配备应急救援人员和器材，并开展应急演练。

归纳总结

VOCs的防治主要遵循源头和过程控制与末端治理相结合的综合防治原则，以防为主，治理结合。源头和过程控制主要是通过改变原材料、使用先进设备、改进工艺流程、控制工艺条件等抑制VOCs的产生。末端治理主要是对无法避免已产生的VOCs进行后处理，包括回收法和销毁法两大类。

泄漏检测与修复（简称LDAR）是目前国际上通用的一种无组织VOCs控制技术，可广泛应用于石化等行业中设备泄漏环节的VOCs减排。

LDAR工作在欧美实施了三四十年，从挂牌、拍照到PID建档；从现场检测规范到数据核算等各环节的标准规范、管理制度、设备仪器技术要求都十分完善。

自国家“十三五”规划加大了对VOCs的管控力度，和对LDAR的推行力度也越来越大。有些地区已经开始实施并主动布局LDAR工作，并已逐渐从石化行业推广到各个行业，凡企业内涉VOCs密封点数量超过2000个均应开展LDAR工作。

LDAR工作不仅是对于设备泄漏环节VOCs的减排具有非常明显的效果，它还会带来很多如生产安全、职业健康、节约资源等社会效益。

随着我国政府的不断推行，LDAR行业逐渐壮大，LDAR检测分析仪器必将会迎来第二春，成为有一定规模的公司的必配设备。