VOCs知识知多少

2015年12月26日

VOCs知识知多少

 

      随着雾霾天气在全国范围内愈演愈烈,与雾霾形成相关的各类污染物逐渐进入人们的视野,其中,VOCs由于其形成广泛、影响较大,成为了管理者重点关注的对象。近几年,从国家到各省区都把VOCs防治作为环境保护的一项重点工作来抓,并出台了一系列的标准、方案、措施等。那么,VOCs是什么?它的危害又有多大?我们可以怎么防治VOCs呢?本期《科普之窗》为你讲述关于VOCs方面知识。

VOCs是何物

     在我国,VOCs(volatile organic compounds)挥发性有机物,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具有相应挥发性的全部有机化合物。

VOCs的种类繁多,一般的室内环境中就有着100种以上的VOCs。从性质上讲,VOCs通常又可分为包括烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃的非甲烷碳氢化合物,和包括醛、酮、醇、醚等的含氧有机化合物,以及卤代烃、含氮化合物、含硫化合物等几大类。

VOCs的来源

     环境保护部科技标准司司长熊跃辉介绍,VOCs的排放源非常复杂,从大类上分,主要包括自然源和人为源。自然源主要为植被排放、森林火灾、野生动物排放和湿地厌氧过程排放等,目前属于不可控范围。人为源包括汽车、轮船、飞机等移动源,以及工业源和生活源;生活源又包括建筑装饰、油烟排放、垃圾焚烧、秸秆焚烧、服装干洗等等。

     排放量最大的是工业源。从2009年开始,环境保护部污染控制司组织中科院生态中心、清华大学、华南理工大学、解放军防化研究院等单位的专家,估算人为源排放情况。结果表明,包括溶剂使用在内的工业源排放量占整个人为源的比重最高达55.5%,其重点排放行业包括石油炼制和储运销、化工、工业表面涂装、包装印刷等。

    “我国人为源VOCs排放总量还没有一个确切的数据。” 中国科学院生态研究中心研究员郝郑平表示,目前,VOCs排放没有纳入污染普查和环境统计的范畴,也没有纳入常规监测体系,缺乏有关人为源排放量和排放特征的统计结果,缺乏有关重点行业和重点污染源的排放数据说不清楚,只能估算。环境保护部的一份文件这样表述:不同的研究方法在VOCs排放量的估算上有着很大的差异,总体上看,近年来我国人为源VOCs污染排放逐年增加,高排放量地区主要集中在京津地区、长江三角洲、东南沿海和珠江三角洲等发达地区,典型行业如石油化工、机械加工、汽车制造、家具制造、包装印刷、电子制造、涂装等VOCs污染突出。

“对污染源的认识也有一个过程,现在看来我们可能漏掉了一些行业。”熊跃辉表示,目前美国人为VOCs排放量每年在2000万吨左右,工业源中排名第一的是造纸业,其次才是炼油、海上油气开采等,我国造纸产量比美国还高,但是科研中一直没有把它作为排放重点。

 

VOCs的危害

空气污染问题近年来成为许多城市居民的心头之痛,而VOCs正是造成空气污染的罪魁祸首之一。VOCs不仅是一次污染源,而且还能够造成光化学烟雾等二次污染。环境中的VOCs是光化学反应的前体,在有太阳光(主要是紫外光部分)照射时,VOCs与空气中氮氧化物及其他悬浮化学物质发生一系列化学反应,主要生成臭氧、过氧硝基酞(PAN)、醛类等,形成光化学烟雾。某些二次有机物由于其较低的蒸汽压,可通过成核作用、凝结、气粒分配等过程形成二次有机气溶胶(SOA),而二次有机气溶胶是PM2.5的重要组成。研究表明,有机物在PM2.5中的比重占到50%-70%,这其中,相当一部分的PM2.5就是由VOCs光化学反应转化而成。

近年来,尽管我国大气污染物中二氧化硫、氮氧化物呈下降趋势,但是夏季臭氧浓度却在增加,尤其是珠三角地区,臭氧已经取代PM2.5成为首要污染物。也正因如此,作为臭氧、PM2.5生成的共同前体物,VOCs对大气环境质量的影响已经引起国内大气化学科学家的高度重视。

VOCs的种类很多,它们不仅对大气环境有着潜在的影响,而且对室内空气质量形成了严重的影响。它们能够对人体的呼吸系统、心血管系统及神经系统产生较大的影响,甚至有些还会致癌,VOCs也是造成室内空气综合症的主要原因。

“除了影响环境质量,部分VOCs物质对人体具有直接的毒害作用。”解放军防化研究院研究员栾志强说,如苯类物质和甲醛等可致癌(白血病);腈类可引起呼吸困难、严重窒息、意识丧失直至死亡;苯胺类进入人体造成缺氧症;有机磷化合物降低血液中胆碱酯酶的活性,使神经系统发生功能障碍等等。此外,很大一部分VOCs有异味,会严重影响人们的生活质量。目前,全世界在空气中检出VOCs大约有150余种,大都具有强挥发、特殊气味、有刺激性、有毒等特征,部分已被列为致癌物,如氯乙烯、苯、多环芳烃等。这些污染物同时也会危害农作物的生长,甚至导致农作物的死亡。

VOCs的治理

近年来,我省在VOCs治理方面主要做了如下工作:

2009年,印发《广东省油气回收综合治理工作方案》,启动油气回收治理工作。2010年,出台印刷、表面涂装、制鞋和家具制造4个行业排放标准;建立重点监管企业名录,逐步推行排污申报登记制度。2012年,印发《珠江三角洲地区严格控制工业企业挥发性有机物(VOCs)排放的意见》;2013年,国务院《大气污染防治行动计划》;《广东省大气污染防治行动方案》;启动石化行业LDAR工作;开展重点监管企业进一步核查;2014年,制定《关于重点行业挥发性有机物综合整治的实施方案(2014-2017年)》;出台家具、印刷等多个治理技术指南。2015年,全面启动工业源VOCs排查;LDAR全面推进和完成;排污收费。

根据环境保护部公布的《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》( 公告 2013年 第31号 2013-05-24实施),挥发性有机物(VOCs)的防治主要在源头和过程控制以及末端治理与综合利用两方面。

(一)源头和过程控制

1.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:

⑴ 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;

⑵ 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;

⑶ 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。

2.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。

 

3.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:

⑴ 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;

⑵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;

⑶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。

4.涂料、油墨、胶粘剂、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:

⑴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;

⑵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。

5.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:

⑴鼓励使用通过环境标志产品认证的环境保护型涂料、油墨、胶粘剂和清洗剂;

⑵ 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)涂料等环境保护型涂料;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;

⑶ 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;

⑷ 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、热熔型等环境保护型胶粘剂,在复合膜的生产中推广无溶剂复合及共挤出复合技术;

⑸ 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;

⑹ 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。

6.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:

⑴ 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;

⑵ 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;

⑶ 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。

(二)末端治理与综合利用

⑴ 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。

⑵ 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。

⑶ 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。

⑷ 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。

⑸ 含有机卤素成分VOCs的废气,宜采用非焚烧技术处理。

⑹ 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。

⑺ 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。

⑻ 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。

⑼ 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。

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室内VOCs来源和防治

室内VOCs的来源

室内空气中的VOCs一方面来自室外,另一方面室内本身也有很多VOCs的污染源,如吸烟、装饰材料、烹调、家庭日用品、油漆、涂料、胶黏剂等。塑料贴面、泡沫填料、内墙涂料等物品均会挥发甲醛、苯、甲苯、氯仿等有毒气体。

挥发性有机物常温下以蒸汽的形式存在于空气中,易被皮肤、粘膜等吸收,对人体产生危害。

室内空气中挥发性有机化合物浓度过高时很容易引起急性中毒,轻者会出现头痛、头晕、咳嗽、恶心、呕吐、或成酩醉状;重者会出现肝中毒甚至很快昏迷,有的还可能有生命危险。

长期居住在挥发性有机化合物污染的室内,可引起慢性中毒,损害肝脏和神经系统、引起全身无力、瞌睡、皮肤瘙痒等。有的还可能引起内分泌失调、影响性功能;苯和二甲苯还能损害系统,以至引发白血病。

室内VOCs的防治措施

室内VOCs浓度主要受室内通风状况、温度、湿度以及所使用装饰的厚度影响。针对VOCs的来源以及影响因素,可以通过以下措施来控制和消除室内VOCs,防止VOCs的危害:

从污染源抓起。建筑材料和装饰材料的使用是室内VOCs的主要来源,因此在建筑材料和装饰材料的选择上,应考虑选用有害物含量低的绿色环境保护材料。

合理使用空调。合理控制室内温度、湿度,使室内外温差接近,使用空调的时候最好适当开窗引进新鲜空气,同时也要经常清洗过滤器。

加强通风换气。用室外新鲜空气来稀释室内空气污染物,使浓度降低,改善室内空气质量,是最方便快捷的方法。

植物净化。植物能吸收降解室内的有害气体,置入植物的房间净化VOCs物质的效果比未置入植物的房间大,而且外来植物对大多数VOCs物质的净化效果比本土植物更显著。

物理吸附。利用吸附技术是目前去除室内VOCs最常用的控制技术,由于是物理去除,中间不产生其他物质,不会出现二次污染。常用的吸附剂有活性炭、沸石、硅胶等,最常用的是颗粒活性炭、含高锰酸钾的活性氧化铝及改性颗粒活性炭。

化学控制。主要是向空气或含污染物材料喷洒某种化合物,使之能与某种有害气体产生化学反应,从而达到消除该有害物的目的。但这种方法只能暂时消除有害物,而且反应以后的生成物可能会引起新的二次污染。

转自  阳江市环境科学学会

 

来源:北京明泰来环保科技有限公司
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