導讀 ：VOCs

污染防治百問百答系列文章一共6篇，分別為：VOCs基礎知識、VOCs的來源、VOCs的環(huán)境行為 、VOCs的環(huán)境管理、VOCs的防控技術、VOCs與生活。本文為該系列文章的第1篇（VOCs基礎知識）。

（一）VOCs基礎知識1.什么是VOCs？

VOCs是揮發(fā)性有機物英文名“Volatile Organic Compounds”的縮寫，有時也稱VOC，此時專指一種VOC，或者表示揮發(fā)性有機物這樣一個集合概念。無論是中文的“揮發(fā)性有機物” 還是英文的“Volatile Organic Compounds”均比較長，因此習慣上常用“VOCs”或者“VOC”來簡稱。

不同的機構和組織出于不同的管理、控制或研究需要，對 VOCs 的定義不盡相同，目前尚 沒有統(tǒng)一、公認的定義。美國 ASTM d3960-98 標準將 VOC 定義為任何能參加大氣光化學反 應的有機化合物。美國國家環(huán)保局（EPA）對 VOCs 的定義為：揮發(fā)性有機化合物是除一氧化碳、二氧化碳、碳酸、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。世界衛(wèi)生組織（WHO，1989）對總揮發(fā)性有機化合物（Total Volatile Organic Compounds，TVOC）的定義為：熔點低于室溫而沸點為 50~260℃的揮發(fā)性有機化合物的總 稱。我國《室內空氣質量標準》（GB/T 18883-2002）中對總揮發(fā)性有機化合物（TVOC）的 定義為：利用 Tenax GC 和 Tenax TA 采樣，采用非極性色譜柱（極性指數(shù)小于 10）進行分析，保留時間在正己烷和正十六烷之間的揮發(fā)性有機化合物的總稱。空氣中存在的有機物不僅僅是 VOCs。有些有機物在常溫下可以在氣態(tài)和顆粒物中同時存在，而且隨著溫度變化在兩相中的比例會發(fā)生變化，這類有機物叫做半揮發(fā)性有機物，簡稱VOCs。還有些有機物在常溫下只存在于顆粒物中，它們屬于不揮發(fā)性有機物，簡稱 NVOCs。 無論是VOCs、SVOCs 還是 NVOCs，在大氣中都參與大氣化學和物理過程，一部分可直接危害人體健康，它們帶來的環(huán)境效應包括影響空氣質量、影響氣候等。 2.VOCs 主要包含哪些物質？按揮發(fā)性有機化合物（VOCs）的化學結構，可將其進一步分為 8 類：烷烴類、芳香烴類、烯烴類、鹵代類、酯類、醛類、酮類和其他化合物。從環(huán)保意義上講，主要指化學性質活潑的那一類揮發(fā)性有機物。常見的 VOCs 有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、 三氯乙烷、二異氰酸酯（TDI）、二異氰甲苯酯等。 3.VOCs 有哪些特性？VOCs 最典型的共有特性是具有揮發(fā)性。許多 VOCs 具有易于發(fā)生化學反應的特性（反應性）。VOCs 在空氣中可發(fā)生很多種化學反應，目前知道的最重要的幾種反應類型包括：①VOCs 與羥基自由基的反應，被氧化成有機自由基，然后進一步分解、反應；②部分含雙鍵的 VOCs（如烯烴、二烯烴等）與臭氧發(fā)生反應形成雙自由基，再進一步分解、反應；③少數(shù)含氧有機 物，如甲醛、丙酮等醛酮類 VOCs，可以直接被光分解，形成自由基，從而引發(fā)更多反應。此外，一部分 VOCs 還具有毒性，對人體健康有害，如苯、甲苯等。4.VOCs 全都有氣味嗎？大多數(shù) VOCs 的氣味并不明顯，但有一些 VOCs，如醇、醛、酮類、芳香烴類、含硫化合物等濃度達到一定程度會有較明顯的令人喜歡或厭惡的氣味。 5.日常生活中常見的 VOCs 有哪些？日常食用的食醋中含有醋酸（學名乙酸），可揮發(fā)進入空氣，屬于含氧的 VOCs（簡稱 OVOCs）。酒類飲品都含有酒精（學名乙醇），屬于揮發(fā)性較強的醇類，當然也屬于 VOCs， 是一種 OVOC。香水中含有各種各樣的植物提煉或化學合成的芳香性化合物、精油類物質等，其中有許多屬于 VOCs，例如芳香醛、芳香酯等。此外香水中的助溶劑通常是乙醇等 VOCs。一些水果（如檸檬、橙子等）和日用清洗劑中含有烯，也是具有香味的 VOCs。家庭裝修和家 具等釋放的室內室氣污染物，如甲醛、苯、甲苯等都屬于 VOCs。 6.VOCs 對生物有毒害作用嗎？VOCs 種類繁多，有些基本沒有毒性，因此對人體及動物基本無害。但有些如甲醛、芳香烴特別是多環(huán)芳烴、二噁英類等具有較強的致癌、致畸、致突變等生物毒性，一些鹵代烴和含氮氧化合物等也具有毒性，對人體健康有顯著的毒害作用。植物本身是可以產(chǎn)生并排放一些 VOCs 的，人為排放的 VOCs 對植物的毒害在通常情況下應該也是微不足道的。但是，VOCs經(jīng)大氣光化學反應產(chǎn)生的一些污染物，例如臭氧和過氧乙酰硝酸等一些氧化性較強的氣態(tài)污染物，不但能危害人體健康，而且可傷害植物，嚴重時甚至導致其死亡。 7.VOCs 與近地面臭氧有什么關系？空氣中的 VOCs 和氮氧化物等氣體在紫外光照射和高溫條件下，會發(fā)生快速的光化學鏈式反應，產(chǎn)生包括臭氧和過氧乙酰硝酸酯等具有刺激性和毒性的氧化劑、醛酮類含氧有機物以及 細顆粒物。在一些污染的城市、工業(yè)區(qū)及鄉(xiāng)村地區(qū)，由于 VOCs 及氮氧化物濃度均較高，在陽光充足的溫暖季節(jié)，近地面臭氧濃度會在太陽升起后快速升高，在不利的情況下，午后臭氧濃度可能會不同程度地超出空氣質量標準限值。生成的臭氧濃度高低取決于 VOCs 和氮氧化物濃 度及兩者的比值，但在多數(shù)污染區(qū)域，由于氮氧化物比較充足，VOCs 濃度越高臭氧達到的濃度也越高。在 VOCs 濃度不太高的地區(qū)，地面臭氧濃度也能達到一定的水平。這是因為，污染氣團的水平輸送可以將臭氧帶到清潔地區(qū)。另外，對流層的臭氧還具有天然來源，也就是平流層臭氧 的向下輸送，然后在一些下沉氣流驅動下，向地表輸送。根據(jù) VOCs 等污染物的排放以及輸送 過程的變化，近地面臭氧濃度會呈現(xiàn)出一定的季節(jié)性變化特征。由于 VOCs 等人為污染物排放的增加，近一個多世紀以來近地面臭氧濃度在許多地區(qū)呈上升趨勢。8.VOCs 與霾有關系嗎？霾是指空氣中的大量極細微的塵粒子均勻地浮游在空中，使空氣渾濁、視野模糊并導致水平能見度小于 10km 的自然天氣現(xiàn)象。霾污染主要源于人為活動，罪魁禍首是細顆粒物（PM2.5）。這些細顆粒物的化學組成包括硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、黑碳、有機化合物等，少數(shù)來自污染源的直接排放，多數(shù)來自二氧化硫、氮氧化物和 VOCs 等的大氣光化學轉化。PM2.5 中有機物通常占相當高的比重，這些有機物一部分排放后直接形 成顆粒或氣溶膠，還有一部分是 VOCs 的大氣化學轉化產(chǎn)物。許多 VOCs 經(jīng)過大氣化學反應 之后被轉化為不揮發(fā)或半揮發(fā)性有機物，成為二次有機氣溶膠（簡稱 SOA）。此外，VOCs 作為大氣化學反應的“燃料”，通過形成臭氧等增加了大氣氧化性，對于二氧化硫、氮氧化物等 污染氣體轉化形成硫酸鹽和硝酸鹽氣溶膠起重要作用，從而也促進了霾的形成?？梢?span lang="EN-US" style="margin: 0px;"> VOCs 也是導致霾形成的重要原因，對霾污染形成具有直接和間接的作用。9.什么是光化學煙霧？當空氣中的 VOCs 和氮氧化物等濃度較高時，在強烈紫外光照和高溫條件下，再遇上不利擴散的條件（如河谷或山谷地形、穩(wěn)定的高氣壓天氣等），光化學反應產(chǎn)物就會大量積累，從而使臭氧、過氧乙酰硝酸酯、細顆粒物等濃度急劇升高，因而形成刺激性的淺藍色煙霧。這種 污染現(xiàn)象叫做光化學煙霧。1943 年，在美國洛杉磯首次出現(xiàn)這種污染現(xiàn)象，隨后數(shù)年里多次 重復出現(xiàn)，嚴重影響人體健康，導致許多人員死亡，造成巨大的經(jīng)濟損失。高濃度的 VOCs是光化學煙霧形成的必要條件。洛杉磯的光化學煙霧就是汽車尾氣和工業(yè)廢氣排放的大量 VOCs 與氮氧化物在夏季強光和高溫條件下反應的結果。 10.VOCs 會影響氣候變化嗎？人為活動排放的二氧化碳、甲烷等多種溫室氣體以及氣溶膠可以改變大氣輻射收支，引起氣候變化。大多數(shù) VOCs 并不能顯著地直接改變輻射收支。但是，VOCs 和氮氧化物等在紫外光照的作用下，會發(fā)生一系列光化學反應，生成臭氧、二次氣溶膠等污染物，引起對流層臭氧 和氣溶膠增加。對流層臭氧是一種具有溫室效應的氣體，可引起氣候變暖。VOCs 參與形成的氣溶膠作為全球氣溶膠的一部分，也具有直接的輻射效應，并且還可以通過影響云的形成、液 滴尺寸及滯留時間，從而間接地影響氣候，其總的效果是起降溫作用。由此可見，VOCs 的長期變化是可以間接地引起氣候變化的。11.VOCs 與臭氧層空洞有關嗎？臭氧層處于大氣的平流層，其位于海拔 10~50km。平流層以下為對流層。地面排放的污 染物要穿過對流層達到平流層需要較長的時間。VOCs 家族中絕大多數(shù)都是在對流層比較容易 被氧化轉化并經(jīng)過干、濕沉降等過程去除，因此不容易進入平流層。但是，VOCs 中包含一類含氟、氯、溴等元素的鹵代化合物（如氟利昂、四氯化碳等），其中一部分在對流層大氣中壽命比較長，可以被傳輸?shù)狡搅鲗?，從而參與破壞那里的臭氧層。因為一些鹵代化合物即使在平流層可去除，但過程也很慢，會在那里積累，對臭氧層造成長期破壞。 12.VOCs 是溫室氣體嗎？多數(shù) VOCs 多數(shù)不屬于溫室氣體，但 VOCs 中的少數(shù)種類化合物，例如一些鹵代烴，也 具有溫室效應，因而也屬于溫室氣體。大部分溫室氣體在大氣中的壽命較長，而大部分 VOCs在大氣中會很快發(fā)生化學反應轉化為其他物質。正因為如此，溫室氣體的影響是全球性的，而 且可影響到大氣平流層以及更高高度，而多數(shù) VOCs 的影響則主要局限于區(qū)域尺度的對流層范圍內。 13.我國環(huán)境空氣中 VOCs 含量高嗎？我國的空氣污染總體比較嚴重，VOCs 濃度水平也比較高，尤其是在我國中東部的城市地 區(qū)。由于 VOCs 的數(shù)量眾多，時間和空間變化均很大，測量本身的難度也大，因此目前尚沒有 全面、系統(tǒng)的研究結果能說明我國與其他國家和地區(qū) VOCs 濃度水平的高低。從已有的少量研 究來看，我國城市地區(qū) VOCs 濃度范圍大致與國外的污染城市相當。由于我國還處于經(jīng)濟高速 發(fā)展期，人為排放 VOCs 的增長趨勢顯著，并將持續(xù)數(shù)年，因此，如控制不力，我國 VOCs濃度水平將可能會顯著高于國外的污染城市。 14.VOCs 對天氣有影響嗎？大氣中的 VOCs 和氮氧化物等在紫外光照的作用下，會發(fā)生一系列光化學反應，生成臭氧、二次有機物氣溶膠等光化學污染物。其中，臭氧增加了大氣的氧化性，可促進大氣中的二氧化硫、氮氧化物等氣體轉化，形成硫酸鹽和硝酸鹽等二次無機氣溶膠。無論是無機氣溶膠還是有機氣溶膠都可以影響太陽輻射，并經(jīng)碰并和吸濕增長，參與霾、霧、云的形成，影響到大氣能 見度、大氣溫度分布以及降水量及其分布?？梢?span lang="EN-US" style="margin: 0px;"> VOCs 是可以在一定程度上對天氣產(chǎn)生影響的。當然，影響天氣更主要的因素還是大氣的物理過程。 15.不同地方的 VOCs 種類有何不同？空氣中的 VOCs 受排放、輸送、化學反應等多種因素影響。因此，不同地區(qū)可觀測到的 VOCs 種類會有所不同。通常，城市地區(qū)較多地體現(xiàn)出機動車船排放、汽油和溶劑使用等特征， VOCs 中芳香烴等含量相對較高；溫暖季節(jié)在植被覆蓋較密的地區(qū)能檢測到由植物類天然源排放的、濃度較高的蒎烯和萜烯類化合物；在城市和污染區(qū)域的下游地區(qū)能檢測到較多的烴類氧 化之后的產(chǎn)物如醛、酮類等 VOCs；在偏遠地區(qū)主要能檢測到一些反應活性較弱的烷烴、炔烴 類 VOCs 及一些含氧 VOCs 等。 16.在潔凈的地區(qū)有 VOCs 嗎？大氣中，VOCs 幾乎是到處存在的，不同地區(qū)的差別主要體現(xiàn)在 VOCs 物種的數(shù)量和濃度 水平上。在有人類活動和植物生長的地方就會有較多較高濃度的 VOCs。一些人為排放的 VOCs可通過大氣氣團的運動輸送到清潔和偏遠地區(qū)，雖然其濃度水平已經(jīng)大大下降，但是仍然可以 檢測到。甚至在南極地區(qū)和喜馬拉雅山地區(qū)的空氣中仍然能檢測到一些 VOCs?？梢哉f VOCs在大氣中幾乎是無處不在的。 17.下雨能去除 VOCs 嗎？空氣中的氣體若要被雨水去除，必須要能在水中溶解。VOCs 中，多數(shù)烴類物質在水中的 溶解度是很低的，因此并不容易被雨水清除。VOCs 中的一些含氧有機物化合物（尤其是其中的有機酸及醇類等）以及部分含硫、氮等的化合物，部分可溶于水，能夠較快速地被雨去除。 18.VOCs 與酸雨有聯(lián)系嗎？VOCs 中的甲酸、乙酸等有機酸吸收參與大氣光化學反應產(chǎn)生的酸化物質，可溶解到降水中，因此對雨水的酸化有一定的作用。但是，酸雨更主要的是由二氧化硫和氮氧化物溶于水和 氧化產(chǎn)生的強酸引起的，因此，VOCs 對酸雨的直接影響是微弱的。但另一方面，VOCs 參與的大氣化學反應是導致大氣氧化性增強的重要原因。大氣氧化性增強后能促進二氧化硫和氮氧 化物等更快速地氧化轉化成強酸?？梢?span lang="EN-US" style="margin: 0px;"> VOCs 對酸雨的間接影響也是非常重要的。 19.如何降低環(huán)境空氣中 VOCs 的含量？VOCs 排入環(huán)境空氣后，其在大氣中的含量就由氣象條件和大氣化學轉化條件所決定，不 受人類控制。因此，人類要降低環(huán)境空氣中 VOCs 的含量，只能通過減少其排放來實現(xiàn)?？諝?中的 VOCs 一部分來自人為排放源，另一部分來自植物等自然排放源。自然源排放難以被人類 控制，因此我們所能做的就是降低人為排放 VOCs 的強度。一是對各種含 VOCs 的廢氣進行 治理，以減少排放；二是對生產(chǎn)過程中的 VOCs 泄漏進行封堵或回收，以減少排放；三是減少 化石燃料的使用，減少對各種含 VOCs 物質的使用量，從源頭控制 VOCs 污染物的產(chǎn)生。（文 章內容整理自《VOCs 污染防治知識問答》）。