• 大气环境中的挥发性有机物(VOCs)主要来源

    2018-05-16

        大气环境中的VOC主要来源于三个方面:森林或其他植物释放的萜烯类挥发物;人类活动产生的挥发物;由光化学反应产生的二次污染物。挥发性有机物大部分来源于植物,全球植物每年释放的BVOC(biogenicvola-tileorganiccompound)大约为11.50亿t,而人为源VOC年排放量仅为1.00亿t左右,总量不到天然生物源释放量的10%,其中,森林所释放的BVOC为8.20亿t,占全球BVOC排放总量的70%以上,是生态系统中主要的VOC来源。全球植物释放的BVOC占全球非甲烷烃类排放量的90%以上,其中森林释放的VOC种类达100多种,但只有少数几种的含量相对丰富,异戊二烯(isoprene)和单萜(monoterpene)是森林释放的VOC中的主要种类。Guenther等将全球植物释放的BVOC分成4类,分别由44%的异戊二烯、11%的单萜、22.5%的其他活性VOC和22.5%的非活性VOC组成。森林释放的BVOC对大气环境质量、流层化学以及全球碳循环平衡都具有十分重要的作用,对环境安全和人类生存具有显著影响。一方面,森林释放的BVOC中含有对环境有益的物质,它不仅可以对人的情绪、精神以及想象力具有积极的影响,而且还能杀死环境中的多种菌类,起到净化环境的作用;同时森林中BVOC的释放还利于保护植物使其免受高温胁迫,并能消耗部分碳源,缓解全球气温变暖。另一方面,森林释放的BVOC也会对环境造成一些负面影响,在光的作用下,与空气中的NOx反应生成臭氧,促进光化学污染的形成,同时BVOC的释放还对大气溶胶的形成具有重要作用[9]。在人类活动产生的VOC中,交通运输工具排放的尾气是最大的污染源。此外,用于涂料、胶黏剂和其他消费品中的溶剂挥发也是VOC的主要来源之一。据美国环境保护局报告(EPA,1999,NationalAirPollutantEmissionTrend),人类活动产生的VOC中,交通运输占47%,涂料溶剂挥发占12%,其他溶剂挥发占15%。1990年,美国通过了《清洁空气修正案》(CleanAirActAmendment),将工业生产中的189种污染物列为有毒污染物,其中VOC占70%左右。室外空气中的甲醛主要来自石油、煤、天然气等燃料的燃烧,润滑油的氧化分解,汽车排放,大气光化学反应,以及生产甲醛、脲醛树脂、化学纤维、染料、橡胶制品、塑料、墨水、喷漆、涂料的工厂。燃烧1000加仑①石油可产生0.272~0.908kg甲醛。汽车废气中含甲醛70mg/kg左右。烧1t煤可产生2.3g甲醛,燃煤烟气中含甲醛4~6mg/kg。大气环境中VOC受阳光照射将发生复杂的光化学反应(photochemicalreac-tion),产生具高度活性的自由基,进而与其他污染物(如氮氧化物)及有机物反应,形成臭氧、过氧硝酸乙酰(PAN)、醛类等污染物。在美国环境保护局所规定的有害气体(hazardairpollutant,HAP)中,约有40%的污染物在大气中的生存时间不超过一天,而且在大气环境中,有85%的甲醛与95%的乙醛来自于VOC的光化学反应。VOC为光化学烟雾形成的前驱物质,不但容易造成作业环境中空气质量恶化,而且在日光照射下会与氮氧化物进行光化学反应,进而产生二次污染问题,其中又以烯类最具光化反应性。

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