浅析挥发性有机物(vocs)的危害与污染控制-凯发国际ag

浅析挥发性有机物(vocs)的危害与污染控制

发布时间:2022.06.18

摘 要:随着国家对环保的日益重视,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

中图分类号:u472.9  文献标识码:a  文章编号:1671-7988(2020)14-243-03

abstract: with the increasing attention of the state to environmental protection, the impact of volatile organic compounds (vocs) on human health is gradually introduced into the country and individuals. starting from the classification of vocs and the impact on human health, this paper focuses on the analysis of the relationship between vocs and other air pollutants, pollution control technology, and a superficial understanding of vocs.

clc no.: u472.9  document code: a  article id: 1671-7988(2020)14-243-03

1 挥发性有机物的概念

voc(volatile organic compounds)的定义有多种不同内容,如美国astm d3960-98标准voc定义:任何能参加大气光化学反应的有机化合物;美国联邦环保署(epa)voc定义:除一氧化碳(co)、二氧化碳(co2)、碳酸(h2co3)、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵之外的任何参加大气光化学反应的碳化合物的总称。

世界卫生组织(who)关于vocs定义:熔点低于室温而沸点在50~260℃之间的挥发性有机化合物的总称。欧盟(eu)关于vocs定义:在20℃条件下,蒸气压大于0.01kpa的所有有机物。美国国家环境保护局(usepa)关于vocs定义:所有含碳的并参加大气中光化学反应的有机物。大气污染控制工程中关于voc定义:vocs是一类有机化合物的统称,在常温下其蒸发速度大、易挥发。中国环保协会(zhb)在石油炼制、石油化工、合成树脂排放标准中明确vocs“参与大气光化学反应的有机化合物,或者根据规定的方法测量或核算确定的有机化合物。”

這些定义有相同之处,但也各有侧重,有的强调在常温常压下能自发挥发,有的强调是否参加大气光化学反应,有的对沸点或初馏点作限定。

2 常见挥发性有机物(vocs)种类

voc根据按其化学结构进一步分为:烷类、芳烃类、酯类、醛类及其他等。截至目前已鉴定出的有300多种,vocs的种类见表1。

如图1所示,voc的来源主要为化学溶剂、化学品、汽车尾气和燃烧废气。化学溶剂同每个人的生活密切相关,比如日常生活中生活的油漆,家庭轿车的车内和室内装饰,以及家许中使用的各类电子电气等设备都可能含有voc,而化学品则主要存在于石油、化工、加油站等生产和销售单位。

3 voc对人的健康方面的影响

voc在太阳光和热的作用下能参与nox反应并形成臭氧,臭氧会导致空气质量变差,并且是夏季烟雾的主要组分。一是臭氧的重要前驱物,在夏季阳光灿烂的高温天气条件下,nox和voc与氧发生化学反应,形成臭氧。产生反应的化学式:voc nox→o3。温室效应气体会导致全球范围内的升温。二是pm2.5的重要组成。三是vocs臭气成为环境投诉的热点难点问题。

vocs这一类的物质极易通过血液—大脑的障碍,从而导致人体大脑中枢神经系统受到抑制,因此当人体内的vocs达到一定浓度时,会引起头痛、恶心、呕吐、身体乏力等症状,严重时甚至引发全身抽搐、昏迷,损害肝脏、肾脏、大脑和神经系统,造成记忆力减退等严重后果,可见这一类物质对人体的伤害有多大,综合治理是非常迫切的。

voc对人体的影响大体分为三种类型:

(1)气味和感官方面,包括感官刺激,使人感到干燥;

(2)vocs对人体粘膜刺激以及其它系统毒性导致的病态,如刺激眼粘膜、鼻粘膜、皮肤和呼吸道等;

(3)具有致癌性和基因毒性。(当然,vocs对人的影响与其浓度有关)

4 vocs与其它空气污染物的关联

挥发性有机化合物(vocs)的光氧化产物的气态/粒子态和光氧化过程均分过程是二次有机气溶胶形成的重要原因。二次有机气溶胶形成的化学机理主要涉及到挥发性有机化合物的光氧化过程及其一系列的后续反应,它们导致了大气对流层中臭氧浓度的增加以及二次有机气溶胶的形成。

4.1 vocs与o3

在城市和工业企业密集区域,由于紫外线的照射可以让挥发性有机化合物(vocs)和nox与大气中游离的原子o、臭氧(o3)、oh以及ho2等发生光化学反应,产生光化学烟雾(图2)。光化学烟雾的主要成分为臭氧(o3),还包含醛类、酮类以及过氧乙酰硝酸酯(pan)等。

nox的浓度变化、vocs的浓度和组分会使臭氧(o3)的浓度发生改变,因此,可通过控制前体物来消减臭氧(o3)。据相关研究,市区臭氧(o3)浓度由vocs浓度控制,在光化学反应中浓度小的前体物控制臭氧(o3)的浓度,乡村地区臭氧(o3)浓度由nox浓度控制,而vocs组分中贡献最大的是芳香烃类化合物。

因此从某种意义上来说,只控制人为源排放的vocs浓度并不能有效地控制臭氧(o3)濃度,而是要根据当地的实际情况来制定相应的控制对策,要做到冶标又治本。

4.2 vocs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(secondary organic aerosols,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(reactive organic gases,rogs)。人为源rogs大多来自机动车尾气如苯系物、酚和二烯烃等,这些化学活性强的挥发性有机化合物(vocs)是soa和o3的重要前体物。目前对于挥发性有机化合物(vocs)的研究主要集中在两个层面,即排放清单的建立和vocs的控制技术研究。

5 vocs污染控制技术

如图3所示,vocs污染控制技术可以分为以改进工艺技术,更换设备和防止泄露为主的预防性措施和以末端治理为主的控制性措施等两个方面。

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