挥发性有(yǒu)机化合物(wù)（Volatile Organic Compounds，简称VOCs）是指在常温下，沸点在50～260℃的各种有(yǒu)机化合物(wù)的总称。挥发性有(yǒu)机物(wù)包含了各类有(yǒu)机物(wù)，主要成分(fēn)有(yǒu)非甲烷碳氢化合物(wù)、卤代烃类、含氧有(yǒu)机化合物(wù)、含氮有(yǒu)机化合物(wù)等[1]。这些物(wù)质(zhì)对人體(tǐ)有(yǒu)着巨大的危害，会造成致癌、致突变、致畸等。随着我國(guó)工(gōng)业化发展加快，空气污染也越来越严重。研究表明，空气中(zhōng)的挥发性有(yǒu)机物(wù)有(yǒu)600 多(duō)种，对大气环境有(yǒu)着严重的影响。此外，VOCs也是造成PM2.5和O3产(chǎn)生的直接因素之一，成為(wèi)國(guó)内外生态环境领域专家學(xué)者研究的重点之一。

近年来，随着我國(guó)环保力度的不断增加，挥发性有(yǒu)机物(wù)解析研究发展迅速，人们对不同城市和地區(qū)进行了大量的研究。研究表明，不同區(qū)域VOCs种类和组成存在一定差异，但是烷烃、芳香烃、卤代烃、烯烃、炔烃等在各地普遍存在。到2020 年，中(zhōng)國(guó)大气挥发性有(yǒu)机物(wù)主要来源為(wèi)溶剂，工(gōng)业源比重上升到24%，机动車(chē)尾气、燃料燃烧将会下降至11% 和16%。

1 挥发性有(yǒu)机物(wù)的来源及危害

挥发性有(yǒu)机物(wù)的熔点低于室温， 沸点在50～260℃。其来源主要有(yǒu)人為(wèi)源和天然源，就全球总量而言，天然源排放量要大于人為(wèi)源。天然源包括植物(wù)排放、火山(shān)喷发、森林草(cǎo)原火灾等，排放量最多(duō)的是异戊二烯和单萜烯。人為(wèi)源可(kě)分(fēn)為(wèi)固定源、流动源和无组织排放源三类，固定源主要是化石燃料燃烧，溶剂释放、废弃物(wù)燃烧、石油储存、钢铁工(gōng)业、金属冶炼，还有(yǒu)机动車(chē)、飞机等交通工(gōng)具(jù)的排放；无组织源排放包括生物(wù)质(zhì)燃烧、汽油以及油漆等挥发。其中(zhōng)，交通运输是全球最大的挥发性有(yǒu)机物(wù)排放源，第二是溶剂的使用(yòng)。

挥发性有(yǒu)机物(wù)在大气中(zhōng)含量复杂，在已经确认的600多(duō)种物(wù)质(zhì)中(zhōng)，有(yǒu)20多(duō)种為(wèi)致癌物(wù)或致突变物(wù)。很(hěn)多(duō)的挥发性有(yǒu)机物(wù)能(néng)够损坏人體(tǐ)的神经系统、肾脏、肝脏、血液成分(fēn)和心血管系统，还能(néng)够引起胃肠道紊乱，诱发免疫系统、内分(fēn)泌系统及造血系统疾病，造成代謝(xiè)缺陷。当若干种挥发性有(yǒu)机物(wù)共存于一个空间内时，其联合毒性作(zuò)用(yòng)更强。挥发性有(yǒu)机物(wù)最為(wèi)普遍的危害主要是对眼睛、鼻子以及咽喉的刺激，能(néng)够引起眼睛刺痛、眨眼频繁、流泪，鼻炎干燥、刺痛、鼻塞等症状。

2 挥发性有(yǒu)机物(wù)监测技(jì )术

2.1 气相色谱法（GC）

气相色谱法是现代分(fēn)析技(jì )术中(zhōng)非常重要的技(jì )术手段之一，它具(jù)有(yǒu)高灵敏度、高选择性、分(fēn)析速度快及应用(yòng)范围广等特点，尤其对异构體(tǐ)和多(duō)组分(fēn)的混合物(wù)能(néng)够很(hěn)好地进行定性和定量检测。在针对挥发性有(yǒu)机物(wù)进行检测时，气相色谱通常与氢火焰离子检测器（FID）、電(diàn)子捕获检测器（ECD）、质(zhì)谱检测器（MS）和光离子化检测器（PID）等进行联用(yòng)。针对不同的挥发性有(yǒu)机物(wù)，人们可(kě)以选择不同的联用(yòng)检测器，增加气相色谱的功能(néng)和监测范围。例如，氢火焰离子检测器对烃类有(yǒu)机物(wù)具(jù)有(yǒu)较高的检测灵敏度，而電(diàn)子捕获检测器对卤代烃和烷基硝酸盐更灵敏。自从1957年研究人员首次实现了气相色谱与质(zhì)谱联用(yòng)进行化學(xué)分(fēn)析监测以来，气相色谱技(jì )术不断发展，日臻完善。同时，人们不断将新(xīn)技(jì )术引入气相色谱技(jì )术中(zhōng)。气相色谱和质(zhì)谱联用(yòng)结合了混合成分(fēn)的高效分(fēn)离能(néng)力和纯化物(wù)的准确鉴定能(néng)力，提高了对复杂的挥发性有(yǒu)机物(wù)样品的检测能(néng)力，避免了气相色谱定性的局限性。

2.2 高效液相色谱法（HPLC）

高效液相色谱是色谱技(jì )术中(zhōng)一项重要技(jì )术，和气相色谱不同的是，它以液體(tǐ)為(wèi)流动相，利用(yòng)高压输液系统，把样品中(zhōng)不同极性的单一溶剂或者不同比例的混合溶剂等流动相装(zhuāng)入色谱柱中(zhōng)，在柱中(zhōng)进行样品分(fēn)离，随后进入检测器进行检测，从而实现对样品的分(fēn)离和检测。高效液相色谱法灵敏度高而且选择性好，对于空气中(zhōng)的醛酮类化合物(wù)以及类似的挥发性有(yǒu)机物(wù)有(yǒu)着更好的检测效果。

2.3 在線(xiàn)监测大气VOCs方法

大气中(zhōng)挥发性有(yǒu)机物(wù)活性较高，而且在采集和分(fēn)析过程中(zhōng)存在很(hěn)多(duō)的干扰因素，因此影响了挥发性有(yǒu)机物(wù)的分(fēn)析和检测，导致分(fēn)析误差。在線(xiàn)分(fēn)析技(jì )术避免了样品采集过程中(zhōng)的一些干扰因素，使检测结果更為(wèi)准确。其中(zhōng)，质(zhì)子转移反应质(zhì)谱是一种应用(yòng)较多(duō)的技(jì )术，主要用(yòng)于检测痕量挥发有(yǒu)机物(wù)的分(fēn)析，检测速度快、灵敏度高、分(fēn)析所需时间短，而且在線(xiàn)采样无需浓缩，保证结果更為(wèi)准确。

质(zhì)子转移反应质(zhì)谱主要由离子源、漂流管和离子检测系统组成。样品检测前首先对挥发性有(yǒu)机物(wù)样品进行离子化，即使用(yòng)H3O+ 与挥发性有(yǒu)机物(wù)样品反应，将其分(fēn)子转换成离子形态，然后产(chǎn)生的离子进入漂流管末端的治理(lǐ)检测器进行检测。國(guó)外一些研究者利用(yòng)质(zhì)子转移反应质(zhì)谱进行了大量的研究，有(yǒu)研究者采用(yòng)质(zhì)子转移反应质(zhì)谱检测伊比利亚半岛的大气VOCs 浓度，其中(zhōng)城市地區(qū)的样品采用(yòng)四级质(zhì)谱检测器，乡村地區(qū)的采用(yòng)飞行时间质(zhì)谱检测器进行检测；还有(yǒu)研究者在西班牙巴塞罗那近郊对VOCs 进行检测，研究其日、周和季节的变化规律，检测到的挥发性有(yǒu)机物(wù)包括甲醛、乙醛、甲醇和异戊二烯等。还有(yǒu)學(xué)者利用(yòng)质(zhì)子转移反应质(zhì)谱对墨西哥(gē)湾的深水地平線(xiàn)石油泄漏地區(qū)上空的大气环境进行监测，同时与气相色谱联用(yòng)，识别原油样品中(zhōng)出现的主要质(zhì)量信号，均取得了良好的检测效果。

3 挥发性有(yǒu)机物(wù)的治理(lǐ)技(jì )术

大气中(zhōng)存在的挥发性有(yǒu)机物(wù)成分(fēn)复杂，其废气治理(lǐ)特点主要表现為(wèi)处理(lǐ)对象多(duō)，不同行业产(chǎn)生的废气差距较大，治理(lǐ)技(jì )术差别较大，不同行业会呈现出各自的特点。例如，化工(gōng)行业领域产(chǎn)生的挥发性有(yǒu)机物(wù)气體(tǐ)成分(fēn)较為(wèi)简单，排放物(wù)质(zhì)性质(zhì)较為(wèi)明确，总體(tǐ)治理(lǐ)难度较小(xiǎo)。制药领域相比化工(gōng)行业治理(lǐ)难度较大，主要是由于制药行业的废气排放呈现间歇性、排放浓度变化较大。不管是化工(gōng)行业还其他(tā)领域，产(chǎn)生的挥发性有(yǒu)机物(wù)废气种类大约有(yǒu)千种，其中(zhōng)有(yǒu)200 多(duō)种对人體(tǐ)有(yǒu)较大的影响。通常，挥发性有(yǒu)机废气常常混杂在一起，增加了治理(lǐ)难度。

3.1 热破坏法

热破坏法是挥发性有(yǒu)机废气治理(lǐ)中(zhōng)应用(yòng)较為(wèi)广泛的技(jì )术，主要有(yǒu)催化燃烧和直接燃烧。该方法主要利用(yòng)催化燃烧、直接燃烧的热裂解和热分(fēn)解、氧化技(jì )术来破坏挥发性有(yǒu)机物(wù)，可(kě)以对其产(chǎn)生分(fēn)解、聚合以及自由基反应，最终降低有(yǒu)机物(wù)浓度，使其不再具(jù)有(yǒu)危害性。热破坏法对于低浓度的挥发性有(yǒu)机废气处理(lǐ)效果较好，直燃烧处理(lǐ)效率较高，一般情况下可(kě)达到99%。催化燃烧需要在催化床的作(zuò)用(yòng)下来完成挥发性有(yǒu)机废气的处理(lǐ)，催化剂主要是金属及金属盐，但其处理(lǐ)成本较高。近年来，随着研发力度的不断加大，催化剂研究取得了较大的发展，使得催化技(jì )术应用(yòng)较為(wèi)成熟稳定。

3.2 電(diàn)晕法

電(diàn)晕是带電(diàn)體(tǐ)表面在气體(tǐ)或者液體(tǐ)介质(zhì)中(zhōng)发生局部放電(diàn)的一种现象，能(néng)够产(chǎn)生臭氧及氧化氮等物(wù)质(zhì)，而这些物(wù)质(zhì)可(kě)以对有(yǒu)机物(wù)产(chǎn)生氧化反应。電(diàn)晕法治理(lǐ)挥发性有(yǒu)机废气，是利用(yòng)前沿陡峭、脉冲窄的高压脉電(diàn)晕的電(diàn)，在常温常压下产(chǎn)生非平衡等离子體(tǐ)，进而产(chǎn)生大量的高能(néng)電(diàn)子和活性粒子，而这些物(wù)质(zhì)能(néng)够氧化分(fēn)解挥发性有(yǒu)机物(wù)及其中(zhōng)的有(yǒu)害成分(fēn)，从而实现挥发性有(yǒu)机废气的无害化。

3.3 光分(fēn)解法

光分(fēn)解法是利用(yòng)光的直接照射或者催化剂的作(zuò)用(yòng)，使得挥发性有(yǒu)机废气得到分(fēn)解。光分(fēn)解法治理(lǐ)挥发性有(yǒu)机物(wù)的原理(lǐ)是，在光波照射下，光催化剂产(chǎn)生羟基自由基（-OH），羟基自由基具(jù)有(yǒu)强氧化性，能(néng)够氧化分(fēn)解挥发性有(yǒu)机废气，进而生成H2O、CO2 和无机物(wù)。由于气相中(zhōng)具(jù)有(yǒu)较高的分(fēn)子扩散、较高的质(zhì)量传输速率以及简单的链反应，光分(fēn)解技(jì )术处理(lǐ)有(yǒu)机物(wù)效率高、分(fēn)解彻底，是治理(lǐ)挥发性有(yǒu)机物(wù)较為(wèi)理(lǐ)想的技(jì )术。

3.4 超声波解吸法

超声波波解吸法是利用(yòng)超声波产(chǎn)生的热能(néng)来治理(lǐ)挥发性有(yǒu)机物(wù)，超声波产(chǎn)生的热能(néng)能(néng)够增加吸附剂的解吸能(néng)力，实现去除污染物(wù)的解吸效果。在治理(lǐ)挥发性有(yǒu)机物(wù)实践研究中(zhōng)，超声波解吸技(jì )术对聚合树脂和活性炭等污染物(wù)有(yǒu)着良好的效果。超声波治理(lǐ)技(jì )术还具(jù)有(yǒu)解吸速度快、所需活化能(néng)低等优点，而且催化再生挥发性有(yǒu)机物(wù)中(zhōng)高沸点化合物(wù)容易引起吸附材料孔堵塞，进而影响其使用(yòng)寿命。而传统的吸附法对高沸点挥发性有(yǒu)机物(wù)作(zuò)用(yòng)不明显，因此研究者在传统解吸法的基础上改进了技(jì )术，提出了吸附+ 焚烧组合的氧化再生吸附法，取得了更佳的处理(lǐ)效果。

3.5 低温等离子體(tǐ)- 光催化技(jì )术

低温等离子體(tǐ)- 光催化技(jì )术是一项新(xīn)兴的挥发性有(yǒu)机物(wù)治理(lǐ)技(jì )术，在大气环境污染治理(lǐ)领域中(zhōng)有(yǒu)着良好的发展前景。实践表明，在治理(lǐ)含有(yǒu)氮、硫及挥发性有(yǒu)物(wù)的废气时，低温等离子體(tǐ)- 光催化技(jì )术有(yǒu)着良好的处理(lǐ)效果。低温等离子體(tǐ)与光催化技(jì )术的结合，不仅优化了低温等离子體(tǐ)技(jì )术，还能(néng)有(yǒu)效解决光催化技(jì )术应用(yòng)中(zhōng)的难题。二者的有(yǒu)机结合，不仅能(néng)抑制挥发性有(yǒu)机物(wù)处理(lǐ)过程中(zhōng)的副产(chǎn)物(wù)，还能(néng)有(yǒu)效降低能(néng)耗，具(jù)有(yǒu)较高的经济效益和环保效益。低温等离子體(tǐ)-光催化技(jì )术具(jù)有(yǒu)净化稳定、操作(zuò)简单以及工(gōng)艺稳定性强等诸多(duō)优势，但也存在投资较大、等离子表面模块易污染等缺陷，进而降低使用(yòng)寿命和废气处理(lǐ)效率。

4 结语

随着经济的迅速发展，挥发性有(yǒu)机物(wù)排放量也日益剧增，由此引起的二次污染问题越来越严重，相关治理(lǐ)工(gōng)作(zuò)刻不容缓。当前，我國(guó)挥发性有(yǒu)机废气治理(lǐ)仍处于起步阶段，缺乏一些重点企业和重要排放源的排放数据。首先应加强挥发性有(yǒu)机物(wù)废气的监测技(jì )术更新(xīn)，针对各行各业不断完善标准规范，同时根据國(guó)内外先进的研究成果，制定科(kē)學(xué)、合理(lǐ)的政策和方案，引导企业研发挥发性有(yǒu)机物(wù)控制技(jì )术，不断改进创新(xīn)，减少挥发性有(yǒu)机物(wù)的排放，保证生态环境可(kě)持续发展。