環(huán)境空氣揮發(fā)性有機(jī)物的研究意義

張 玲

(葫蘆島市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，遼寧 葫蘆島 125000)

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們生活水平的迅速提高，汽車、摩托車等機(jī)動(dòng)車的不斷遞增，工業(yè)企業(yè)的大量興起，大氣中揮發(fā)性有機(jī)物的污染越來(lái)越明顯，臭氧的沉降也越來(lái)越迅速，對(duì)人體的健康威脅也越來(lái)越大。目前國(guó)內(nèi)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物污染的研究也越來(lái)越多，加快研究揮發(fā)性有機(jī)物的污染特征，這對(duì)大氣環(huán)境的保護(hù)及污染染的防治也具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

2 揮發(fā)性有機(jī)物的定義

揮發(fā)性有機(jī)物，常用VOCs表示，它是Volatile Organic Compounds三個(gè)詞第一個(gè)字母的縮寫。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的定義，揮發(fā)性有機(jī)化合物是指在25℃蒸汽壓大于133.32Pa，沸點(diǎn)為50～260℃的各種有機(jī)化合物。

VOCs按化學(xué)結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步分為烷經(jīng)類、芳烴類、酯類、醛類等，目前已鑒定出的有300余種。VOCs多半具有光化學(xué)反應(yīng)性[1]，經(jīng)由紫外光照射，會(huì)與大氣中其他化學(xué)成分反應(yīng)，形成二次污染物(如臭氧、高氧化物等)或者化學(xué)活性較強(qiáng)的中間產(chǎn)物(如自由基等)，從而增加煙霧、臭氧的地表濃度造成對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害。

3 揮發(fā)性有機(jī)物的危害

揮發(fā)性有機(jī)物大多不溶于水，空氣中的揮發(fā)性有機(jī)物常以氣態(tài)形式存在，因此能直接通過呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體內(nèi)。

研究表明：一些揮發(fā)性有機(jī)物對(duì)人體具有致癌作用，揮發(fā)性有機(jī)物的毒性和它們的電負(fù)性成正，對(duì)人體的危害主要是切斷細(xì)胞內(nèi)電子的傳遞，損害細(xì)胞內(nèi)部的代謝。

一些揮發(fā)性鹵代烴對(duì)動(dòng)物具有致癌和致畸作用，吸入揮發(fā)性鹵代經(jīng)能對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的損害，尤其是三鹵甲烷進(jìn)入人體后對(duì)肝臟、腎臟、血液具有毒害作用。鹵代烴易在人體脂肪中積累，因此這類物質(zhì)質(zhì)的污染已受到廣泛的重視[2]。

揮發(fā)性有機(jī)物可混溶于苯、醇、醚等多數(shù)有機(jī)溶劑，大多對(duì)皮膚、粘膜有刺激性，對(duì)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)。

揮發(fā)性有機(jī)物具有相對(duì)強(qiáng)的活性，是一種性格比較活潑的氣體，導(dǎo)致它們?cè)诖髿庵屑瓤梢砸砸淮螕]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(wú)窮無(wú)盡的變化，再次生成為固態(tài)、液態(tài)或二者并存的二次顆粒物存在，且參與反應(yīng)的這些化合物壽命相對(duì)較長(zhǎng)，可以隨著風(fēng)吹雨淋等天氣變化，或者飄移擴(kuò)散，或者進(jìn)入水和土壤，污染環(huán)境。

盡管目前科學(xué)界對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物在大氣污染中的具體作為和反應(yīng)機(jī)理還沒有完全弄清楚，但它的危險(xiǎn)性卻是眾所周知?？諝庵袚]發(fā)性有機(jī)物對(duì)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在三方面：

(1)大多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)物有毒、有惡臭，一部分揮發(fā)性有機(jī)物有致癌；

(2)在陽(yáng)光照射下，大氣中的氮氧化物、碳氨化合物與氧化劑發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成光化學(xué)煙霧，危害人體健康及作物生長(zhǎng)；

(3)鹵烴類揮發(fā)性有機(jī)物可破壞臭氧層。

世界衛(wèi)生組織和美國(guó)環(huán)保局認(rèn)為空氣中0.3μg/L的苯就可使每百萬(wàn)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)與揮發(fā)性有機(jī)物的濃度成正比它們通過飲食和吸入可能對(duì)人類健康產(chǎn)生不利的影響。

4 揮發(fā)性有機(jī)物與常規(guī)污染物之間的關(guān)系

揮發(fā)性有機(jī)物污染濃度與空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)、PM2.5、PM10、O3之間均存在相關(guān)性。在太陽(yáng)光的照射下，揮發(fā)性有機(jī)物和氮氧化物結(jié)合生成兩種污染物，一種是PM2.5的組成部分，叫做二次有機(jī)氣溶膠(SOA)，是大氣中PM2.5的一個(gè)重要組成部分；另一種污染物則光化學(xué)產(chǎn)生的臭氧。

揮發(fā)性有機(jī)物與空氣中的PM2.5相關(guān)性較高，揮發(fā)性有機(jī)物對(duì)顆粒物的形成有較大的影響，有研究表明，汽車尾氣排放了大量的氮氧化物，氮氧化物一方面會(huì)形成PM2.5，但另一方面其中的一氧化氮也是一種還原物質(zhì)，會(huì)把臭氧消耗掉，所以造成了揮發(fā)性有機(jī)物與臭氧的濃度呈負(fù)相關(guān)。

5 揮發(fā)性有機(jī)物與臭氧的關(guān)系

Geng等[3]在上海發(fā)現(xiàn)芳香烴化合物是臭氧的主要貢獻(xiàn)者，大概79%的臭氧是由芳香烴化合物產(chǎn)生而來(lái)的。羅瑋等[4]測(cè)得在廣州城區(qū)大氣中各類揮發(fā)性有機(jī)物的臭氧生成潛勢(shì)表現(xiàn)為烯烴>烷烴>芳香烴，而新墾地區(qū)的臭氧生成潛勢(shì)表現(xiàn)為烯烴>烷烴>芳香烴。

解鑫等[5]用乙基與間、對(duì)二甲苯濃度的比值代表光化學(xué)年齡，來(lái)反映廣州市區(qū)的光化學(xué)進(jìn)程和具氧生成的關(guān)系。

臭氧濃度越高，氣團(tuán)經(jīng)歷的化學(xué)進(jìn)程就越長(zhǎng)，并且觀測(cè)高濃度臭氧日和低濃度臭氧日揮發(fā)性有機(jī)物化學(xué)組成的變化特征，發(fā)現(xiàn)在高濃度臭氧日的情況下，芳香經(jīng)和異成二烯的濃度和百分比稍高于低臭氧濃度日，可能在高臭氧濃度日，光照比按強(qiáng)烈，芳香烴濃度受溶面劑揮發(fā)的影響比較大；異成二烯主要來(lái)自天然源排放，在大氣中的濃度與光照強(qiáng)度成正比。

李錦菊等[1]根據(jù)揮發(fā)性有機(jī)物的臭氧生成活性系數(shù)，結(jié)合揮發(fā)性有機(jī)物排放量和揮發(fā)性有機(jī)物組分構(gòu)成比，計(jì)算出了上海大氣面源的臭氧最大生成量，發(fā)現(xiàn)了涂料使用間二甲苯和對(duì)二甲苯是上海大氣環(huán)境污染臭氧應(yīng)首要控制的揮發(fā)性有機(jī)物。

6 結(jié)語(yǔ)

揮發(fā)性有機(jī)物與AQI、PM2.5、PM10的相關(guān)性較高，說明揮發(fā)性有機(jī)物對(duì)空氣的污染以及顆粒物的形成有重要的作用。

特征污染物中二氯甲烷、苯、甲苯與AQI、PM2.5、PM10的相關(guān)性較高，而氯甲烷與AQI、PM2.5、PM10的相關(guān)性較差，說明在污染嚴(yán)重的天氣中二氯甲烷、苯、甲苯的濃度也較高，但是氯甲烷的濃度不一定高；揮發(fā)性有機(jī)物和各個(gè)特征污染物與O3均呈負(fù)相關(guān)，且相關(guān)性較差。

通過對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物分析和評(píng)價(jià)，確定揮發(fā)性有機(jī)物污染所造成的部分影響，為環(huán)境空氣的監(jiān)測(cè)工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論技術(shù)的支持，為環(huán)境保護(hù)部分制定相關(guān)的管理?xiàng)l例提供科學(xué)依據(jù)。