導(dǎo)讀：VOCs污染防治百問(wèn)百答系列文章一共有6篇，分別為：VOCs基礎(chǔ)知識(shí)、VOCs的來(lái)源、VOCs的環(huán)境行為、VOCs的環(huán)境管理、VOCs的防控技術(shù)、VOCs與生活。本文為該系列文章的第1篇（VOCs基礎(chǔ)知識(shí)）。
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VOCs 污染防治百問(wèn)百答（一）VOCs 基礎(chǔ)知識(shí)
1.什么是VOCs？
VOCs是揮發(fā)性有機(jī)物英文名“Volatile Organic Compounds”的縮寫，有時(shí)也稱VOC，此時(shí)專指一種VOC，或者表示揮發(fā)性有機(jī)物這樣一個(gè)集合概念。無(wú)論是中文的“揮發(fā)性有機(jī)物”還是英文的“Volatile Organic Compounds”均比較長(zhǎng)，因此習(xí)慣上常用“VOCs”或者“VOC”來(lái)簡(jiǎn)稱。
不同的機(jī)構(gòu)和組織出于不同的管理、控制或研究需要，對(duì)VOCs的定義不盡相同，目前尚沒有統(tǒng)一、公認(rèn)的定義。美國(guó)ASTM d3960-98標(biāo)準(zhǔn)將VOC定義為任何能參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物。美國(guó)國(guó)家環(huán)保局（EPA）對(duì)VOCs的定義為：揮發(fā)性有機(jī)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(xué)反應(yīng)的碳化合物。世界衛(wèi)生組織（WHO，1989）對(duì)總揮發(fā)性有機(jī)化合物（Total Volatile Organic Compounds，TVOC）的定義為：熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)為50~260℃的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱。我國(guó)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 18883-2002）中對(duì)總揮發(fā)性有機(jī)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(jìn)行分析，保留時(shí)間在正己烷和正十六烷之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱。
空氣中存在的有機(jī)物不僅僅是VOCs。有些有機(jī)物在常溫下可以在氣態(tài)和顆粒物中同時(shí)存在，而且隨著溫度變化在兩相中的比例會(huì)發(fā)生變化，這類有機(jī)物叫做半揮發(fā)性有機(jī)物，簡(jiǎn)稱SVOCs。還有些有機(jī)物在常溫下只存在于顆粒物中，它們屬于不揮發(fā)性有機(jī)物，簡(jiǎn)稱NVOCs。無(wú)論是VOCs、SVOCs還是NVOCs，在大氣中都參與大氣化學(xué)和物理過(guò)程，一部分可直接危害人體健康，它們帶來(lái)的環(huán)境效應(yīng)包括影響空氣質(zhì)量、影響氣候等。
2.VOCs主要包含哪些物質(zhì)？
按揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可將其進(jìn)一步分為8類：烷烴類、芳香烴類、烯烴類、鹵代烴類、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(xué)性質(zhì)活潑的那一類揮發(fā)性有機(jī)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(xué)反應(yīng)的特性（反應(yīng)性）。VOCs在空氣中可發(fā)生很多種化學(xué)反應(yīng)，目前知道的重要的幾種反應(yīng)類型包括：①VOCs與羥基自由基的反應(yīng)，被氧化成有機(jī)自由基，然后進(jìn)一步分解、反應(yīng)；②部分含雙鍵的VOCs（如烯烴、二烯烴等）與臭氧發(fā)生反應(yīng)形成雙自由基，再進(jìn)一步分解、反應(yīng)；③少數(shù)含氧有機(jī)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(yīng)。此外，一部分VOCs還具有毒性，對(duì)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(dá)到一定程度會(huì)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(xué)名乙酸），可揮發(fā)進(jìn)入空氣，屬于含氧的VOCs（簡(jiǎn)稱OVOCs）。酒類飲品都含有酒精（學(xué)名乙醇），屬于揮發(fā)性較強(qiáng)的醇類，當(dāng)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(xué)合成的芳香性化合物、精油類物質(zhì)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(nèi)室氣污染物，如甲醛、苯、甲苯等都屬于VOCs。
6.VOCs對(duì)生物有毒害作用嗎？
VOCs種類繁多，有些基本沒有毒性，因此對(duì)人體及動(dòng)物基本無(wú)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(qiáng)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(duì)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(duì)植物的毒害在通常情況下應(yīng)該也是微不足道的。但是，VOCs經(jīng)大氣光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的一些污染物，例如臭氧和過(guò)氧乙酰硝酸等一些氧化性較強(qiáng)的氣態(tài)污染物，不但能危害人體健康，而且可傷害植物，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致其死亡。
7.VOCs與近地面臭氧有什么關(guān)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(huì)發(fā)生快速的光化學(xué)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，產(chǎn)生包括臭氧和過(guò)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(jī)物以及細(xì)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(yáng)光充足的溫暖季節(jié)，近地面臭氧濃度會(huì)在太陽(yáng)升起后快速升高，在不利的情況下，午后臭氧濃度可能會(huì)不同程度地超出空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(dá)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(dá)到一定的水平。這是因?yàn)?，污染氣團(tuán)的水平輸送可以將臭氧帶到清潔地區(qū)。另外，對(duì)流層的臭氧還具有天然來(lái)源，也就是平流層臭氧的向下輸送，然后在一些下沉氣流驅(qū)動(dòng)下，向地表輸送。根據(jù)VOCs等污染物的排放以及輸送過(guò)程的變化，近地面臭氧濃度會(huì)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(gè)多世紀(jì)以來(lái)近地面臭氧濃度在許多地區(qū)呈上升趨勢(shì)。
8.VOCs與霾有關(guān)系嗎？
霾是指空氣中的大量極細(xì)微的塵粒子均勻地浮游在空中，使空氣渾濁、視野模糊并導(dǎo)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(dòng)，罪魁禍?zhǔn)资羌?xì)顆粒物（PM2.5）。這些細(xì)顆粒物的化學(xué)組成包括硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、黑碳、有機(jī)化合物等，少數(shù)來(lái)自污染源的直接排放，多數(shù)來(lái)自二氧化硫、氮氧化物和VOCs等的大氣光化學(xué)轉(zhuǎn)化。PM2.5中有機(jī)物通常占相當(dāng)高的比重，這些有機(jī)物一部分排放后直接形成顆?；驓馊苣z，還有一部分是VOCs的大氣化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。許多VOCs經(jīng)過(guò)大氣化學(xué)反應(yīng)之后被轉(zhuǎn)化為不揮發(fā)或半揮發(fā)性有機(jī)物，成為二次有機(jī)氣溶膠（簡(jiǎn)稱SOA）。此外，VOCs作為大氣化學(xué)反應(yīng)的“燃料”，通過(guò)形成臭氧等增加了大氣氧化性，對(duì)于二氧化硫、氮氧化物等污染氣體轉(zhuǎn)化形成硫酸鹽和硝酸鹽氣溶膠起重要作用，從而也促進(jìn)了霾的形成。可見VOCs也是導(dǎo)致霾形成的重要原因，對(duì)霾污染形成具有直接和間接的作用。
9.什么是光化學(xué)煙霧？
當(dāng)空氣中的VOCs和氮氧化物等濃度較高時(shí)，在強(qiáng)烈紫外光照和高溫條件下，再遇上不利擴(kuò)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(xué)反應(yīng)產(chǎn)物就會(huì)大量積累，從而使臭氧、過(guò)氧乙酰硝酸酯、細(xì)顆粒物等濃度急劇升高，因而形成刺激性的淺藍(lán)色煙霧。這種污染現(xiàn)象叫做光化學(xué)煙霧。1943年，在美國(guó)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(fù)出現(xiàn)，嚴(yán)重影響人體健康，導(dǎo)致許多人員死亡，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。高濃度的VOCs是光化學(xué)煙霧形成的必要條件。洛杉磯的光化學(xué)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(qiáng)光和高溫條件下反應(yīng)的結(jié)果。
10.VOCs會(huì)影響氣候變化嗎？
人為活動(dòng)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(huì)發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧、二次氣溶膠等污染物，引起對(duì)流層臭氧和氣溶膠增加。對(duì)流層臭氧是一種具有溫室效應(yīng)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(yīng)，并且還可以通過(guò)影響云的形成、液滴尺寸及滯留時(shí)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(zhǎng)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(guān)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(duì)流層。地面排放的污染物要穿過(guò)對(duì)流層達(dá)到平流層需要較長(zhǎng)的時(shí)間。VOCs家族中絕大多數(shù)都是在對(duì)流層比較容易被氧化轉(zhuǎn)化并經(jīng)過(guò)干、濕沉降等過(guò)程去除，因此不容易進(jìn)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(duì)流層大氣中壽命比較長(zhǎng)，可以被傳輸?shù)狡搅鲗樱瑥亩鴧⑴c破壞那里的臭氧層。因?yàn)橐恍u代化合物即使在平流層可去除，但過(guò)程也很慢，會(huì)在那里積累，對(duì)臭氧層造成長(zhǎng)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(yīng)，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(zhǎng)，而大部分VOCs在大氣中會(huì)很快發(fā)生化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)。正因?yàn)槿绱?，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(duì)流層范圍內(nèi)。
13.我國(guó)環(huán)境空氣中VOCs含量高嗎？
我國(guó)的空氣污染總體比較嚴(yán)重，VOCs濃度水平也比較高，尤其是在我國(guó)中東部的城市地區(qū)。由于VOCs的數(shù)量眾多，時(shí)間和空間變化均很大，測(cè)量本身的難度也大，因此目前尚沒有全面、系統(tǒng)的研究結(jié)果能說(shuō)明我國(guó)與其他國(guó)家和地區(qū)VOCs濃度水平的高低。從已有的少量研究來(lái)看，我國(guó)城市地區(qū)VOCs濃度范圍大致與國(guó)外的污染城市相當(dāng)。由于我國(guó)還處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展期，人為排放VOCs的增長(zhǎng)趨勢(shì)顯著，并將持續(xù)數(shù)年，因此，如控制不力，我國(guó)VOCs濃度水平將可能會(huì)顯著高于國(guó)外的污染城市。
14.VOCs對(duì)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(huì)發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧、二次有機(jī)物氣溶膠等光化學(xué)污染物。其中，臭氧增加了大氣的氧化性，可促進(jìn)大氣中的二氧化硫、氮氧化物等氣體轉(zhuǎn)化，形成硫酸鹽和硝酸鹽等二次無(wú)機(jī)氣溶膠。無(wú)論是無(wú)機(jī)氣溶膠還是有機(jī)氣溶膠都可以影響太陽(yáng)輻射，并經(jīng)碰并和吸濕增長(zhǎng)，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?？梢奦OCs是可以在一定程度上對(duì)天氣產(chǎn)生影響的。當(dāng)然，影響天氣更主要的因素還是大氣的物理過(guò)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(xué)反應(yīng)等多種因素影響。因此，不同地區(qū)可觀測(cè)到的VOCs種類會(huì)有所不同。通常，城市地區(qū)較多地體現(xiàn)出機(jī)動(dòng)車船排放、汽油和溶劑使用等特征，VOCs中芳香烴等含量相對(duì)較高；溫暖季節(jié)在植被覆蓋較密的地區(qū)能檢測(cè)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(cè)到較多的烴類氧化之后的產(chǎn)物如醛、酮類等VOCs；在偏遠(yuǎn)地區(qū)主要能檢測(cè)到一些反應(yīng)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(dòng)和植物生長(zhǎng)的地方就會(huì)有較多較高濃度的VOCs。一些人為排放的VOCs可通過(guò)大氣氣團(tuán)的運(yùn)動(dòng)輸送到清潔和偏遠(yuǎn)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(cè)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(cè)到一些VOCs?？梢哉f(shuō)VOCs在大氣中幾乎是無(wú)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(zhì)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(jī)物化合物（尤其是其中的有機(jī)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(jī)酸吸收參與大氣光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的酸化物質(zhì)，可溶解到降水中，因此對(duì)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(qiáng)酸引起的，因此，VOCs對(duì)酸雨的直接影響是微弱的。但另一方面，VOCs參與的大氣化學(xué)反應(yīng)是導(dǎo)致大氣氧化性增強(qiáng)的重要原因。大氣氧化性增強(qiáng)后能促進(jìn)二氧化硫和氮氧化物等更快速地氧化轉(zhuǎn)化成強(qiáng)酸。可見VOCs對(duì)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(xué)轉(zhuǎn)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(guò)減少其排放來(lái)實(shí)現(xiàn)?？諝庵械腣OCs一部分來(lái)自人為排放源，另一部分來(lái)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(qiáng)度。一是對(duì)各種含VOCs的廢氣進(jìn)行治理，以減少排放；二是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的VOCs泄漏進(jìn)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(duì)各種含VOCs物質(zhì)的使用量，從源頭控制VOCs污染物的產(chǎn)生。