揮發性有機物(VolatileOrganicCompounds，簡稱VOCs)是一類有機化合物總稱，在美國EPA優先控制187種污染物中有33種屬于VOCs，在我國VOCs已作為污染物開始系統控制和防治。2015年6月18日國家財政部、國家發展改革委、環境保護部聯合發布《揮發性有機物排污收費試點辦法》，規定從2015年l0月1日起，對石油化工和包裝印刷兩個行業開始征收VOCs排污費。

VOCs具多方面危害性，具體體現在：絕大部分VOCs具有刺激性氣味，對人體有致癌、致畸、致突變作用，濃度過高時很容易引起急性中毒，輕者會出現頭暈、咳嗽、惡心，重者可能會出現昏迷甚至會有生命危險;部分易燃易爆VOCs還會引起火災和爆炸。由此可見，VOCs對人體乃至整個生態系統危害巨大，VOCs監測分析與控制治理是現代環境保護工作重點之一。

1揮發性有機物概述

1.1概念定義

VOCs是一類有機化合物組合，不同組織對其有不同定義。1989年世界衛生組織(WHO)將VOCs定義為熔點低于室溫，常壓下沸點范圍在50℃～260~(2之間，室溫下飽和蒸汽壓超過133.32Pa，常溫下以蒸汽形式存在于空氣中一類有機化合物總稱;ISO4618/1—1998中VOCs指原則上在常溫常壓下，任何能自發揮發的有機液體和/或固體;美國ASTMD3960—98中VOCs指任何能參加大氣光化學反應的有機化合物;德國DIN55649—2000將VOCs定義為在常溫常壓下，任何能自發揮發的有機液體和/或固體，在通常壓力條件下，沸點或初餾點低于或等于250℃任何有機化合物;美國EPA將VOCs定義為除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學反應的碳化合物。

我國北京地方標準DB11/447—2007中將VOCs定義在20℃條件下蒸汽壓大于或等于0.01kPa，或者特定適用條件下具有相應揮發性的全部有機化合物的統稱。《揮發性有機物排污收費試點辦法》定義VOCs指特定條件下具有揮發性的有機化合物的統稱J，具有揮發性的有機化合物主要包括非甲烷總烴(烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴)、含氧有機化合物(醛、酮、醇、醚等)、鹵代烴、含氮化合物、含硫化合物等。

1.2主要分類

按化學結構不同，VOCs可分為五大類：非甲烷碳氫化合物(烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴)、鹵烴類、含氧有機化合物(醇、醛、酮、酚、醚、酸、酯等)、含氮有機化合物(胺類、氰類、腈類等)、含硫有機化合物(硫醇、硫醚)等。

1.3污染來源

1.3.1大氣污染來源

大氣中VOCs主要來源包括室外和室內，室外主要來自工業生產(石油化工、表面涂裝、制藥工業、包裝印刷、電子產業等)H]、燃料燃燒和交通運輸產生工業廢氣、汽車尾氣、光化學污染等;室內主要來自燃煤和天然氣等燃燒產物、吸煙、采暖和烹調等煙霧，建筑和裝飾材料、家具、家用電器、清潔劑和人體本身排放等。

1.3.2水體污染來源

水體中VOCs目前已檢驗出2000多種，其中對人體有害的達到200余種。水中VOCs一般來自于企業排放廢水和廢氣(稱人為源)，同時水中腐殖酸、富里酸及藻類代謝產物經加氯消毒后也會產生部分鹵代烴(稱天然源)。

1.3.3土壤污染來源

土壤中VOCs來源分為天然源和人為源¨。天然源主要來自于綠色植被，是不可控排放源;人為源來源復雜，包括交通、燃燒、工業和居民生活等，其中又以工業源為主要人為源，主要來自于石油煉制與石油化工、交通運輸設備制造、VOCs類物質(如油品、有機化工原料、燃氣)儲運、燃料不完全燃燒、合成材料生產、交通運輸、有機溶劑散逸等行業和領域。

1.4環境危害

1.4.1大氣環境危害

VOCs中碳氫化合物與氮氧化合物在紫外線作用下反應生成臭氧，可導致大氣光化學煙霧事件發生，危害人類健康和植物生長。臭氧是光化學煙霧代表性污染物，VOCs是造成大氣臭氧濃度上升，形成區域性光化學煙霧、酸雨和霧霾復合污染的重要原因之一。

VOCs參與大氣中二次氣溶膠形成，形成的二次氣溶膠多為細顆粒，不易沉降，能較長時間滯留于大氣中，對光線散射力較強，從而顯著降低大氣能見度。目前國內大部分城市大氣環境已呈現區域性霾污染、臭氧及酸雨等三大復合型污染特點，而VOCs是極重要助推劑之一。

大多數VOCs具特殊氣味能導致人體呈現種種不適應，刺激眼睛和呼吸道，使皮膚過敏，產生頭痛、咽痛與乏力，并具毒性、刺激性、致畸和致癌作用，特別是苯、甲苯及甲醛對人體健康會造成很大傷害。

1.4.2水體環境危害

VOCs熔點低于室溫，沸點較低，并且某些VOCs即使在很低濃度下，也能對周圍環境和人體健康產生不良影響，是我國水質監測優先控制污染物。

水體中VOCs濃度一般不高，其中有50%的VOCs濃度在0.01—1.0pg/L之間，部分低于檢測限，雖然化合物濃度不高，但許多是具有三致效應或具有難聞氣味、難降解性有機物，危害性很大。

1.4.3土壤環境危害

VOCs造成土壤污染不像大氣與水體污染那樣易為人們所發覺。因為土壤是復雜三相共存體系，各種有害物質總是與土壤相結合。VOCs在土壤里也存在氣、液、固三相吸附平衡，隱匿于土壤環境中。

土壤污染主要是通過其產品一植物來表現其危害。但和其他大多數土壤污染物不同的是，VOCs具有強揮發性。因而，VOCs不像其他污染物那樣，經由植物吸收進人生物鏈傳遞，而是在一定條件下(合適溫度、氣壓及土層受到擾動等)，直接從土壤中解吸附，揮發出來被人體吸人或危害環境。

研究發現，VOCs污染土壤中一些難降解有機物(通常是五、六環化合物)，至今仍大量存在。由于土壤對化學物質吸附作用，VOCs將在很長一段時間內緩慢釋放。從土壤環境中揮發出的VOCs濃度并不一定很高，但經長期低劑量釋放，也可以在人體內逐日累積，由量變到質變，終對人體健康造成極大威脅。

2揮發性有機物監測方法

2.1大氣監測方法

大氣中VOCs監測方法主要包括《居住區大氣中苯、甲苯和二甲苯衛生檢驗標準方法氣相色譜法》(GB11737—1989)、《室內空氣中對二氯苯衛生標準》(GB18468—2001)附錄A對二氯苯檢驗方法氣相色譜法、固體吸附/熱脫附氣相色譜一質譜法《空氣和廢氣監測分析方法》(第四版)、采樣罐采樣氣相色譜一質譜法《空氣和廢氣監測分析方法》(第四版)、《民用建筑工程室內環境污染控制規范》(GB50325—2010)附錄G室內空氣中總揮發性有機化合物(TVOC)的測定、《空氣質量苯系物的測定固體吸附/熱脫附一氣相色譜法》(HJ583—2010)、《空氣質量苯系物的測定活性炭吸附/二硫化碳解吸一氣相色譜法》(HJ584—2010)、《環境空氣揮發性有機物的測定吸附管采樣一熱脫附/氣相色譜一質譜法》(HJ644—2013)、《環境空氣揮發性鹵代烴的測定活性炭吸附一二硫化碳解吸/氣相色譜法》(HJ645—2013)。

2.2水體監測方法

水體中VOCs監測方法主要包括吹脫捕集一氣相色譜法《水和廢水監測分析方法》(第四版)、吹脫捕集一氣相色譜質譜法《水和廢水監測分析方法》(第四版)、《生活飲用水標準檢驗方法有機物指標》(GB/T5750.8—2006)附錄A吹掃捕集/氣相色譜一質譜法測定揮發性有機化合物、《水質揮發性鹵代烴的測定頂空氣相色譜法》(HJ620—2011)、《水質氯苯類化合物的測定氣相色譜法》(HJ621—2011)、《水質揮發性有機物的測定吹掃捕集/氣相色譜一質譜法》(HJ639—2012)、《水質揮發性有機物的測定吹掃捕集/氣相色譜法》(HJ686—2014)。

2.3土壤監測方法

土壤中VOCs監測方法主要包括《展覽會用地土壤環境質量評價標準(暫行)》(HJ350—2007)附錄C土壤中揮發性有機化合物(VOC)的測定吹掃捕集一氣相色譜一質譜法(GC—MS)、《土壤和沉積物揮發性有機物的測定吹掃捕集/氣相色譜一質譜法》(HJ605—2011)和《土壤和沉積物揮發性有機物的測定頂空/氣相色譜一質譜法》(HJ642—2013)。

3揮發性有機物治理技術

VOCs治理有三類技術，第一類是回收技術，通過物理方法，改變溫度、壓力或采用選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來富集分離有機污染物，再資源化循環利用，主要包括吸收技術、吸附技術、冷凝技術、膜分離技術、膜基吸收技術等，回收的VOCs可直接或經簡單純化后返回工藝過程再利用，或用于有機溶劑質量要求較低的生產工藝，或集中進行分離提純，以減少原料消耗;第二類是銷毀技術，通過化學或生化反應，用熱、光、催化劑或微生物等將VOCs轉變成為二氧化碳和水等無毒害無機小分子化合物方法，主要包括催化燃燒、高溫焚燒、生物氧化、低溫等離子體和光催化氧化技術等;第三類是組合技術，將回收技術和銷毀技術進行組合使用，能實現采用單一治理技術難以達到的治理效果，經濟上劃算并能實現達標排放，降低治理費用并達到較好治理效果。

3.1回收技術

對于高濃度、較貴重、具回收價值的VOCs，宜采用回收技術加以循環利用。常用回收技術主要有吸收、吸附、冷凝、膜分離、膜基吸收技術等。

3.1.1液體吸收技術

液體吸收技術是依據有機物相似相溶原理，采用沸點較高、蒸汽壓較低有機溶劑作為吸收劑，利用VOCs在吸收劑中溶解度或化學反應特性差異，使VOCs從氣相轉移到液相，然后對吸收液進行解吸處理，回收其中的VOCs，同時使溶劑得以再生。該技術不僅能消除氣態污染物，還能回收一些有用物質，去除率可達到95%一98%。液體吸收技術優點是投資少、運行費用低、工藝流程簡單、吸收劑價格便宜、適用于廢氣流量較大、濃度較高、溫度較低和壓力較高情況下的VOCs處理;缺點是過程復雜、費用較高、設備易受腐蝕、存在二次污染、對設備要求較高、需定期更換吸收劑。

3.1.2吸附回收技術

吸附回收技術是利用多孔固體吸附劑處理VOCs廢氣，使其中所含一種或數種組份濃縮于固體表面，以達到分離目的。吸附回收技術在VOCs處理過程中應用極為廣泛，主要用于低濃度高通量有機廢氣(如含碳氫化合物廢氣)凈化。該技術優點是能耗低、無毒害、去除率高，工藝完備、無二次污染、氣體去除較徹底、操作方便且能實現自動控制;缺點是由于吸附容量受限，不適于處理高濃度有機氣體，當廢氣中有膠粒物質或其他雜質時，吸附劑易失效，同時吸附劑需要再生。

3.1.3冷凝回收技術

冷凝回收技術是通過降低溫度或提高系統壓力使氣態VOCs轉為其他形態，依靠VOCs與其他氣體在不同溫度下飽和蒸汽壓不同的性質，從而分離出來的方法。冷凝回收技術優點是較適用于高沸點、高濃度、須回收VOCs，通常可作為吸附技術或催化燃燒技術等輔助手段;缺點是濃度過低時，因其低溫高壓消耗能量較大，設備操作費用較高，對高揮發和中等揮發性VOCs凈化效果不理想。

3.1.4膜分離回收技術

膜分離回收技術是利用VOCs和其他氣態污染物，對天然膜或人工合成膜穿透、濾過或其他動力性質不同，從而使VOCs從混合物中分離出來的方法。膜分離回收技術于20世紀70年代開始發展，于90年代末開始在日本應用于工廠，最早用于汽油回收，之后還用于石油化工中甲苯、乙烷、氯乙烯和二氯甲烷等分離回收。該法適用于高濃度VOCs處理，通常要求VOCs體積分數在0.1%以上，并適合與其他技術配合使用。膜分離回收技術優點是對不同VOCs普適性好、回收效率高(可達90%)、無二次污染、適用于各種VOCs，可用于低沸點難處理VOCs等;缺點是成本高、對設備要求高、一些分離膜等材料非常昂貴。

3.1.5膜基吸收回收技術

膜基吸收技術是采用中空纖維微孔膜，使需要接觸兩相分別在膜兩側流動，兩相接觸發生在膜孔內或膜表面界面，可避免兩相直接接觸，防止乳化現象發生。與傳統膜分離技術相比，膜基吸收選擇性取決于吸收劑，且膜基吸收只需低壓作為推動力，使兩相流體各自流動，并保持穩定接觸界面。膜基吸收技術處理VOCs，具有能耗低、流程簡單、回收率高、無二次污染等優點。該技術對極性和非極性VOCs均能去除，小流量和大流量均能適用，而且它是一個連續過程，凈化VOCs效率很高，且可回收有機物。

3.2銷毀技術

3.2.1催化燃燒技術

催化燃燒技術是在較低溫度下，在催化劑作用下使廢氣中可燃組份徹底氧化分解，從而使氣體得到凈化處理的一種廢氣處理方法，該方法適用于處理可燃或高溫下可分解的VOCs。催化燃燒技術優點是能耗低、安全性高、無二次污染、工藝操作簡單、可用來消除惡臭、對可燃組份度和熱值限制較小、大部分VOCs在200C一400C即可完成反應、輔助燃料消耗少且大量減少NOx產生、適用于氣態和氣溶膠態污染物治理;缺點是工藝條件要求嚴格、不允許廢氣中含有影響催化劑壽命和處理效率的塵粒和霧滴，不允許有使催化劑中毒物質、處理前須對廢氣作前處理、不適于處理燃燒過程中產生大量硫氧化物和氮氧化物的VOCs廢氣。

3.2.2高溫焚燒技術

高溫焚燒技術主要應用于處理組份較為復雜且濃度較高的VOCs氣體。目前，已應用于實踐的爐型主要有三種，一是直接焚燒爐，二是對流換熱式焚燒爐，三是蓄熱式焚燒爐。實際應用中，需參考待處理氣體組份等諸多物理和化學性質來選用適宜爐型以及焚燒參數。高溫焚燒技術主要應用于制漆工業廢氣處理以及制藥工業廢氣處理等。

3.2.3生物氧化技術

生氧化技術是利用微生物氧化、代謝、消化等過程，對有機物進行自然分解、降解，最終轉化為二氧化碳和水等，流程是含VOCs氣體進入設備，先進行加濕處理，然后通人生物濾床，沿著濾床均勻地緩緩移動，通過平流、擴散和吸附等綜合效應進人填料液膜中，進一步到生物膜中，與濾床上濾料表面生物菌種進行接觸，在微生物作用下發生一系列生物化學反應，使得氣體中VOCs被分解、降解。生物氧化技術優點是成本低、設備統一、二次污染小、工藝過程簡單等;缺點是效率低、周期較長、設備體積大、處理過程緩慢、對VOCs處理普適性差、難以應用于混合VOCs廢氣、只能降解某些特定有機物、一些生物菌種需要額外加入營養物質、生物菌種對降解溫度及pH值等環境條件要求高。

3.2.4光催化氧化技術

光催化氧化技術是近年來日益受到重視的污染治理新技術，對VOCs降解率可達到90%一95%。該技術是指在一定波長光照下，利用催化劑光催化活性，使吸附在其表面的VOCs發生氧化還原反應，最終將有機物氧化成CO2、H2O及無機小分子物質。在近幾年研究中，納米TiO，光催化氧化技術日益顯露出其優勢。納米TiO，是一種新型高功能精細無機產品，其粒徑介于1～100nm。由于它的比表面積大，化學穩定性和催化活性高，價廉且來源廣泛，對紫外光吸收率較高，抗光腐蝕性，且沒有毒性，對很多有機物有較強吸附作用，使得它在去除氣態污染物面有著明顯優勢。光催化氧化技術優點是能耗低，選擇性寬，操作簡便，催化劑無毒，反應條件溫和(常溫、常壓)，價格相對較低，無副產物生成，使用后催化劑可用物理和化學方法再生后循環使用，幾乎對所有污染物均具凈化能力等。

3.2.5低溫等離子體技術

等離子體是處于電離狀態氣體，被稱作除固態、液態和氣態之外第四種物質存在形態。它是由大量帶電粒子(離子、電子)和中性粒子(原子、激發態分子及光子)所組成的體系，因其總的正、負電荷數相等，故稱為等離子體。低溫等離子體技術是在外加電場作用下，通過介質放電產生大量高能粒子，當高能粒子能量高于VOCs化學鍵能時，高能粒子不斷轟擊可使VOCs化學鍵斷裂、電離，從而破壞VOCs分子結構，生成小分子低毒無毒物質，達到消除VOCs目的。低溫等離子技術主要有電子束照射法、介質阻擋放電法、沿面放電法和電暈放電法等。低溫等離子體技術具有以下優點：①能耗低，可在室溫下與催化劑反應，無需加熱，極大地節約了能源;②使用便利，設計時可以根據風量變化以及現場條件進行調節;③不產生副產物，無二次污染，催化劑可選擇性地降解等離子體反應中所產生的副產物;④處理VOCs種類范圍較廣，去除效率高，對濃度要求低，尤其適于處理有氣味及低濃度大風量VOCs。

3.3組合技術

VOCs成分極其復雜，不同類型化合物性質各異，大多數行業VOCs又以混合物形式排放，因此采用單一治理技術往往難以達到治理效果，在經濟上也不劃算，通常情況下需采用組合技術才能實現達標排放，降低治理費用，并達到較好治理效果。

3.3.1吸附濃縮一催化燃燒技術

吸附濃縮一催化燃燒技術是采用蜂窩狀活性炭為吸附劑，結合吸附凈化、脫附再生并濃縮VOCs和催化燃燒原理，即將大風量、低濃度有機廢氣通過蜂窩狀活性炭吸附以達到凈化空氣目的，當活性炭吸附飽和后再用熱空氣脫附使活性炭得到再生，脫附出濃縮的有機物被送往催化燃燒床進行催化燃燒，有機物被氧化成無害的CO2和H2O，燃燒后熱廢氣通過熱交換器加熱冷空氣，熱交換后降溫氣體部分排放，部分用于蜂窩狀活性炭脫附再生，達到廢熱利用和節能目的。該技術優點是凈化效率高、運行成本低、無二次污染、處理風量范圍大、吸附裝置小型化阻力低、一次啟動后無需外加熱、使用中低壓風機降低了能耗和噪聲、燃燒后熱廢氣又用于對活性炭脫附再生，達到了廢熱利用和有機物處理目的。

3.3.2吸附濃縮一蓄熱燃燒技術

催化燃燒技術和高溫焚燒技術是最為普遍VOCs治理技術，也是目前VOCs治理最為有效徹底的治理技術。無論是熱力焚燒法還是催化燃燒法都需要將廢氣加熱到相應燃燒溫度。如果廢氣中有機物濃度較高，廢氣燃燒后所產生熱量可以維持有機物分解所需要的反應溫度，采用燃燒法是一種經濟可行的方法。傳統的催化燃燒技術和高溫焚燒技術由于換熱效率低，當廢氣中有機物濃度較低時，需要大量能耗，治理設備運行費用高。為了提高熱利用效率，降低設備運行費用，近年來發展了蓄熱式熱力焚燒技術(RTO)和蓄熱式催化燃燒技術(RCO)。蓄熱系統是使用具有高熱容量的陶瓷蓄熱體，采用直接換熱方法將燃燒尾氣的熱量蓄積在蓄熱體中，高溫蓄熱體直接加熱待處理廢氣，換熱效率可達到90%以上，而傳統的間接換熱器的換熱效率一般在50%～70%。蓄熱式(催化)燃燒技術的發展大大拓寬了催化燃燒技術和高溫焚燒技術的應用范圍，可以在較低VOCs濃度下使用，近年來得到了廣泛應用，并逐步替代了傳統催化燃燒技術。

3.3.3吸附濃縮一液體吸收技術

吸附濃縮一液體吸收技術是采用活性炭為吸附劑，結合吸附凈化、脫附再生并濃縮VOCs和液體吸收原理，即將大風量、低濃度有機廢氣通過活性炭吸附以達到凈化空氣目的，當活性炭吸附飽和后再用熱空氣脫附使活性炭得到再生，脫附出濃縮的有機物采用沸點較高、蒸汽壓較低有機溶劑作為吸收劑，利用VOCs在吸收劑中溶解度或化學反應特性差異，使VOCs從氣相轉移到液相，然后對吸收液進行解吸處理，回收其中VOCs，同時使溶劑得以再生。該技術優點是投資少、運行費用低、工藝流程簡單、吸收劑價格便宜、適用于廢氣流量較大、濃度較高、溫度較低和壓力較高情況下VOCs處理;缺點是存在二次污染、對設備要求較高、需定期更換吸收劑。

3.3.4低溫等離子體一吸收技術

低溫等離子體一吸收技術凈化VOCs機理是在~'l,JJu電場作用下，通過介質放電產生大量高能粒子，當高能粒子能量高于VOCs化學鍵能時，高能粒子不斷轟擊可使VOCs化學鍵斷裂、電離，從而破壞VOCs分子結構，生成小分子低毒無毒有機物，生成有機物再采用沸點較高、蒸汽壓較低有機溶劑作為吸收劑，利用VOCs在吸劑中溶解度或化學反應特性差異，使VOCs從氣相轉移到液相，然后對吸收液進行解吸處理，回收其中VOCs，同時使溶劑得以再生。該技術優點是操作簡便、處理效率高、吸收劑價格便宜、適用于低濃度大風量VOCs處理;缺點是存在二次污染、對設備要求較高、需定期更換吸收劑。

3.3.5低溫等離子體一催化技術

低溫等離子體一催化技術凈化VOCs機理是有機物分子在高能電子作用下形成各種自由基、帶電中間體、小分子烴等，在催化劑作用下使可燃組份徹底氧化分解，從而使氣體得到凈化處理的一種VOCs處理方法，由于催化作用有特殊選擇性，對相同反應物，選擇不同催化劑就可得到不同產物。低溫等離子體催化技術優點是能耗低、安全性高、無二次污染、工藝操作簡單、不產生副產物、處理效率高、尤其適用于低濃度大風量VOCs廢氣治理;缺點是工藝條件要求嚴格、不允許廢氣中含有影響催化劑壽命和處理效率的塵粒和霧滴，不允許有使催化劑中毒的物質、處理前須對廢氣作前處理、不適于處理燃燒過程中產生大量硫氧化物和氮氧化物VOCs廢氣。

4結語

“十二五”國家大氣污染防治規劃將大氣污染防治工作擴展至揮發性有機污染物，實行多污染聯合控制，提出全面展開揮發性有機物污染防治工作，確定重點區域揮發性有機物污染防治目標。隨著VOCs污染排放標準陸續頒布、管理制度體系逐步建立和排污收費制度深入推進，進行末端治理代價穩步提高，迫使污染源企業益注重清潔生產工藝，從源頭減少VOCs使用量和排放量。當前，VOCs治理難點在于其成分極其復雜，不同類型化合物性質各異，大多數行業所產生的VOCs又是以混合物形式排放。因此采用單一治理技術往往難以達到治理效果，在經濟上也不合理，通常情況下需要采用多種治理技術組合治理工藝。采用組合治理技術，從凈化效果上考慮是為了實現污染物達標排放，從經濟成本上考慮可以降低治理費用，以最低代價實現治理效果，實現廢氣、廢水達標排放，因此成為VOCs治理技術研發重點。