大氣中VOCs 的監(jiān)測和治理技術(shù)分析

欒建文 孫瑞文 劉杰 郭浩 時玉萍 李海燕

青島京誠檢測科技有限公司 山東青島 266000

1 VOCs 的來源與危害

1.1 VOCs 的來源

大氣中的VOCs 的來源分兩種，一種是人為來源，另一種是天然來源，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，大氣中的VOCs 天然來源總量要遠遠高于人為來源總量。其中VOCs 的天然來源主要有植物體排放的揮發(fā)性有機化合物、火山噴發(fā)以及森林草原火災(zāi)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機化合物等等，其中在眾多揮發(fā)性有機化合物中，要數(shù)異戊二烯和單萜烯的數(shù)量最高。VOCs 的人為來源大體又可分：1．固定源。這種主要是化石燃料燃燒過程中產(chǎn)生揮發(fā)性有機化合物、一些溶劑在使用過程中釋放揮發(fā)性有機化合物以及鋼鐵工業(yè)、金屬冶煉等過程中產(chǎn)生揮發(fā)性有機化合物等；2．流動源。這種主要是一些機動車、飛機等在運行過程中排放揮發(fā)性有機化合物；3．無組織排放源。這種主要是一些生物質(zhì)在燃燒的過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機化合物，或汽油、油漆等隨著時間揮發(fā)出的VOCs[1]。

1.2 VOCs 的危害

大氣中的VOCs 的種類非常繁多，至今為止檢測出的致癌物或者能夠?qū)е峦蛔兊木陀卸喾N，還有很多VOCs 會嚴(yán)重危害人體的健康，造成人體神經(jīng)系統(tǒng)以及各個器官功能的下降，比如可導(dǎo)致人體腸道系統(tǒng)紊亂，誘發(fā)相關(guān)疾病，或?qū)θ梭w的造血系統(tǒng)形成破壞，誘發(fā)人體造血系統(tǒng)疾病的發(fā)生，嚴(yán)重會危害人的生命。VOCs 最為普遍的危害就是可直接對人體的感官器官造成破壞，刺激人體的眼、喉、鼻等，體現(xiàn)出的癥狀如流淚、眼睛刺痛、鼻塞、咽喉腫痛等。

2 大氣中VOCs 的監(jiān)測技術(shù)分析

2.1 氣相色譜技術(shù)

氣相色譜技術(shù)因其具備較高的精確度和靈敏度，因此可快速的分析出大氣中所含有的VOCs，進行氣相色譜技術(shù)操作時主要包含以下過程：1．對空氣進行樣品采集。這個操作環(huán)節(jié)是檢測大氣中VOCs 的首要環(huán)節(jié)，通過專用的吸附管對需要檢測的大氣進行空氣樣品的采集；2．分離。吸附管內(nèi)的吸附劑會將采集好的空氣樣品中的VOCs 進行吸附，使揮發(fā)性有機物能夠分離出來，并存留在吸附管中；3．監(jiān)測。通過加溫設(shè)備對吸附管進行升溫處理，使吸附在吸附劑上的揮發(fā)性有機物解吸，在氣象色譜儀的監(jiān)測下對大氣中含有的揮發(fā)性有機物進行分析。這種監(jiān)測技術(shù)也存在耗時較長、成本較高的弊端。

2.2 高效液相色譜技術(shù)

高效液相色譜技術(shù)顧名思義，與氣相色譜技術(shù)不同，它是以液體為流動相，在監(jiān)測過程中需要用到高壓輸液系統(tǒng)，在色譜柱中放入收集好的樣品，使揮發(fā)性有機物在色譜柱中進行分離，再通過色譜儀對揮發(fā)性有機物進行監(jiān)測分析。高效液相色譜技術(shù)相當(dāng)于氣相色譜技術(shù)的升級版本，其監(jiān)測結(jié)果的精確度要比氣相色譜技術(shù)高，且靈敏度也更高一些，對大氣中的VOCs 起到更好的監(jiān)測效果。

2.3 質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜技術(shù)

質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜技術(shù)對于大氣中揮發(fā)性有機物的檢測分析有著非常顯著的效果，也是現(xiàn)階段應(yīng)用最廣泛的一項VOCs 監(jiān)測技術(shù)，已在環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)廢氣檢測等多個領(lǐng)域應(yīng)用。質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜技術(shù)對大氣中VOCs 的檢測是通過利用漂浮的模型或電離子來實現(xiàn)的，這種監(jiān)測技術(shù)是建立在前面幾種監(jiān)測技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷升級改造而成的，因此它的優(yōu)勢同樣靈敏度突出，監(jiān)測的效率非常高，同時監(jiān)測過程中的清晰度也很高。

3 大氣中VOCs 的治理技術(shù)分析

3.1 熱破壞技術(shù)

大氣中VOCs 的治理技術(shù)有很多種，最常見的是熱破壞技術(shù)，熱破壞技術(shù)在應(yīng)用的過程中大體可分兩種，一種是通過催化燃燒的方法，另一種是通過直接燃燒的方法，無論是哪種方法其工作原理是一樣的，都是利用燃燒過程中產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)來破壞大氣中的VOCs，從而實現(xiàn)有效分解大氣中的VOCs，減少VOCs 在大氣中的含量占比，最終降低VOCs 帶來的危害[2]。通常這種治理技術(shù)在VOCs 濃度較低的環(huán)境中效果較為明顯，但是其熱化學(xué)反應(yīng)所消耗的成本也相對比較高，不適合大范圍使用，因此還有改善的空間。

3.2 光分解技術(shù)

光分解技術(shù)是通過光的照射來實現(xiàn)對空氣中VOCs 的降解，最終實現(xiàn)對大氣中VOCs 的治理目的。光分解技術(shù)的工作原理是有效利用光的直射下，光催化劑所產(chǎn)生的具有一定氧化作用的羥基自由基，它所具備的氧化作用要相對于普通的氧化劑強很多，因此可對大氣中的VOCs 進行有效的降解，并通過與強氧化劑的化學(xué)反應(yīng)而生成無機物，來實現(xiàn)對大氣中VOCs 的治理目的。這種光分解技術(shù)相對于熱破壞技術(shù)來說消耗的成本相對小一些，另外其安全性以及可靠性也是相對穩(wěn)定的，因此也是現(xiàn)階段應(yīng)用比較廣泛的一項大氣VOCs 治理技術(shù)。

3.3 超聲波解析技術(shù)

超聲波解析技術(shù)的應(yīng)用原理主要是利用超聲波發(fā)射過程中產(chǎn)生的大量熱量，利用這些熱量來對大氣中的VOCs 進行降解，從而達到對大氣中VOCs 的治理效果，另外，超聲波發(fā)射所產(chǎn)生的熱量對于吸附劑吸附揮發(fā)性有機物具有很好促進作用，因此利用超聲波解析技術(shù)對大氣中VOCs 治理的效果也更加明顯。通過相關(guān)技術(shù)人員的實驗表明，這種治理技術(shù)對于活性炭等污染物的治理效果最為顯著[3]。超聲波解析技術(shù)可以說是傳統(tǒng)的吸附技術(shù)和燃燒破壞技術(shù)的結(jié)合，因此超聲波解析技術(shù)的優(yōu)勢也更加顯著，既具備較高的資料效率，同時有具備治理成本較低的優(yōu)勢。

在我國經(jīng)濟不斷發(fā)展的過程中，大氣中揮發(fā)性有機物的含量也在不斷的增多，其給人類帶來的危害也日益嚴(yán)重，因此加強對大氣中VOCs 的治理至關(guān)重要。相關(guān)工作人員在一方面要加強對大氣中各種揮發(fā)性有機物的監(jiān)測，另一方面也要不斷的吸收國內(nèi)外先進的科研成果，對我國現(xiàn)行的治理技術(shù)加以完善，以此來提升我國大氣中VOCs 的治理效果，實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境的和諧發(fā)展。