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VOCs污染防治基础知识解析(上篇)

时间:2020-05-23   访问量:1157

 

为了找到更权威的资料给大家普及VOCs基础知识,如裕环保进行整理了中国环境出版社三年前发行的图书《VOCs污染防治知识问答》,内容详尽,浅显易懂,来进行普及VOCs的相关知识。

 

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1.什么是VOCs?

 

VOCs是挥发性有机物英文名“Volatile Organic Compounds”的缩写,有时也称VOC,此时专指一种VOC,或者表示挥发性有机物这样一个集合概念。

 

无论是中文的“挥发性有机物”还是英文的“Volatile Organic Compounds”均比较长,因此习惯上常用“VOCs”或者“VOC”来简称。不同的机构和组织出于不同的管理、控制或研究需要,对VOCs的定义不尽相同,目前尚没有统一、公认的定义。美国ASTM d3960-98标准将VOC定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物。美国国家环保局(EPA)对VOCs的定义为:挥发性有机化合物是除一氧化碳、二氧化碳、碳酸、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外,任何参加大气光化学反应的碳化合物。世界卫生组织(WHO,1989)对总挥发性有机化合物(Total Volatile Organic Compounds,TVOC)的定义为:熔点低于室温而沸点为50~260℃的挥发性有机化合物的总称。我国《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)中对总挥发性有机化合物(TVOC)的定义为:利用Tenax GC和Tenax TA采样,采用非极性色谱柱(极性指数小于10)进行分析,保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物的总称。

空气中存在的有机物,不仅仅是VOCs。有些有机物在常温下可以在气态和颗粒物中同时存在,而且随着温度变化在两相中的比例会发生变化,这类有机物叫做半挥发性有机物,简称SVOCs。还有些有机物在常温下只存在于颗粒物中,它们属于不挥发性有机物,简称NVOCs。无论是VOCs、SVOCs还是NVOCs,在大气中都参与大气化学和物理过程,一部分可直接危害人体健康,它们带来的环境效应包括影响空气质量、影响气候等。

 

 2.VOCs主要包含哪些物质?

 

按挥发性有机化合物(VOCs)的化学结构,可将其进一步分为8类:烷烃类、芳香烃类、烯烃类、卤代烃类、酯类、醛类、酮类和其他化合物。从环保意义上讲,主要指化学性质活泼的那一类挥发性有机物。常见的VOCs有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰酸酯(TDI)、二异氰甲苯酯等。

 

 3.VOCs有哪些特性?

 

VOCs最典型的共性是:具有挥发性。许多VOCs具有易于发生化学反应的特性(反应性)。VOCs在空气中可发生很多种化学反应,最重要的几种反应类型包括:

①VOCs与羟基自由基的反应,被氧化成有机自由基,然后进一步分解、反应;

②部分含双键的VOCs(如烯烃、二烯烃等)与臭氧发生反应形成双自由基,再进一步分解、反应;

③少数含氧有机物,如甲醛、丙酮等醛酮类VOCs,可以直接被光分解,形成自由基,从而引发更多反应。

此外,一部分VOCs还具有毒性,对人体健康有害,如苯、甲苯等。

 

 4.VOCs全都有气味吗?

 

大多数VOCs的气味并不明显。但有一些VOCs,如醇、醛、酮类、芳香烃类、含硫化合物等,达到一定浓度,会有较明显的令人喜欢或厌恶的气味。

 

 5.日常生活中常见的 VOCs有哪些?

 

日常食用的食醋中含有醋酸(学名乙酸),可挥发进入空气,属于含氧的VOCs(简称OVOCs)。酒类饮品都含有酒精(学名乙醇),属于挥发性较强的醇类,当然也属于VOCs,是一种OVOC。香水中含有各种各样的植物提炼或化学合成的芳香性化合物、精油类物质等,其中有许多属于VOCs,例如芳香醛、芳香酯等。此外香水中的助溶剂通常是乙醇等VOCs。一些水果(如柠檬、橙子等)和日用清洗剂中含有烯,也是具有香味的VOCs。家庭装修和家具等释放的室内室气污染物,如甲醛、苯、甲苯等都属于VOCs。

 

 6.VOCs对生物有毒害作用吗? 

 

VOCs种类繁多,有些基本没有毒性,因此对人体及动物基本无害。但有些如甲醛、芳香烃特别是多环芳烃、二噁英类等具有较强的致癌、致畸、致突变等生物毒性,一些卤代烃和含氮氧化合物等也具有毒性,对人体健康有显著的毒害作用。植物本身是可以产生并排放一些VOCs的,人为排放的VOCs对植物的毒害在通常情况下应该也是微不足道的。但是,VOCs经大气光化学反应产生的一些污染物,例如臭氧和过氧乙酰硝酸等一些氧化性较强的气态污染物,不但能危害人体健康,而且可伤害植物,严重时甚至导致其死亡。

 

7.VOCs与近地面臭氧有什么关系? 

 

空气中的VOCs和氮氧化物等气体在紫外光照射和高温条件下,会发生快速的光化学链式反应,产生包括臭氧和过氧乙酰硝酸酯等具有刺激性和毒性的氧化剂、醛酮类含氧有机物以及细颗粒物。在一些污染的城市、工业区及乡村地区,由于VOCs及氮氧化物浓度均较高,在阳光充足的温暖季节,近地面臭氧浓度会在太阳升起后快速升高,在不利的情况下,午后臭氧浓度可能会不同程度地超出空气质量标准限值。生成的臭氧浓度高低取决于VOCs和氮氧化物浓度及两者的比值,但在多数污染区域,由于氮氧化物比较充足,VOCs浓度越高臭氧达到的浓度也越高。 在VOCs浓度不太高的地区,地面臭氧浓度也能达到一定的水平。这是因为,污染气团的水平输送可以将臭氧带到清洁地区。另外,对流层的臭氧还具有天然来源,也就是平流层臭氧的向下输送,然后在一些下沉气流驱动下,向地表输送。根据VOCs等污染物的排放以及输送过程的变化,近地面臭氧浓度会呈现出一定的季节性变化特征。由于VOCs等人为污染物排放的增加,近一个多世纪以来近地面臭氧浓度在许多地区呈上升趋势。

 

8.VOCs与霾有关系吗? 

 

霾是指空气中的大量极细微的尘粒子均匀地浮游在空中,使空气浑浊、视野模糊并导致水平能见度小于10km的自然天气现象。霾污染主要源于人为活动,罪魁祸首是细颗粒物(PM2.5)。这些细颗粒物的化学组成包括:硫酸盐、硝酸盐、铵盐、黑碳、有机化合物等,少数来自污染源的直接排放,多数来自二氧化硫、氮氧化物和VOCs等的大气光化学转化。PM2.5中有机物通常占相当高的比重,这些有机物一部分排放后直接形成颗粒或气溶胶,还有一部分是VOCs的大气化学转化产物。许多VOCs经过大气化学反应之后被转化为不挥发或半挥发性有机物,成为二次有机气溶胶(简称SOA)。此外,VOCs作为大气化学反应的“燃料”,通过形成臭氧等增加了大气氧化性,对于二氧化硫、氮氧化物等污染气体转化形成硫酸盐和硝酸盐气溶胶起重要作用,从而也促进了霾的形成。可见VOCs也是导致霾形成的重要原因,对霾污染形成具有直接和间接的作用。

 

 9.什么是光化学烟雾? 

 

当空气中的VOCs和氮氧化物等浓度较高时,在强烈紫外光照和高温条件下,再遇上不利扩散的条件(如河谷或山谷地形、稳定的高气压天气等),光化学反应产物就会大量积累,从而使臭氧、过氧乙酰硝酸酯、细颗粒物等浓度急剧升高,因而形成刺激性的浅蓝色烟雾。这种污染现象叫做光化学烟雾。1943年,在美国洛杉矶首次出现这种污染现象,随后数年里多次重复出现,严重影响人体健康,导致许多人员死亡,造成巨大的经济损失。高浓度的VOCs是光化学烟雾形成的必要条件。洛杉矶的光化学烟雾就是汽车尾气和工业废气排放的大量VOCs与氮氧化物在夏季强光和高温条件下反应的结果。

 

△资讯来源:

中国环境出版社图书

《VOCs污染防治知识问答》


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