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大氣環境中的揮發性有機物(VOCs)主要來源

2018-05-16

    大氣環境中的VOC主要來源于三個方面:森林或其他植物釋放的萜烯類揮發物;人類活動產生的揮發物;由光化學反應產生的二次污染物。揮發性有機物大部分來源于植物,全球植物每年釋放的BVOC(biogenicvola-tileorganiccompound)大約為11.50億t,而人為源VOC年排放量僅為1.00億t左右,總量不到天然生物源釋放量的10%,其中,森林所釋放的BVOC為8.20億t,占全球BVOC排放總量的70%以上,是生態系統中主要的VOC來源。全球植物釋放的BVOC占全球非甲烷烴類排放量的90%以上,其中森林釋放的VOC種類達100多種,但只有少數幾種的含量相對豐富,異戊二烯(isoprene)和單萜(monoterpene)是森林釋放的VOC中的主要種類。Guenther等將全球植物釋放的BVOC分成4類,分別由44%的異戊二烯、11%的單萜、22.5%的其他活性VOC和22.5%的非活性VOC組成。森林釋放的BVOC對大氣環境質量、流層化學以及全球碳循環平衡都具有十分重要的作用,對環境安全和人類生存具有顯著影響。一方面,森林釋放的BVOC中含有對環境有益的物質,它不僅可以對人的情緒、精神以及想象力具有積極的影響,而且還能殺死環境中的多種菌類,起到凈化環境的作用;同時森林中BVOC的釋放還利于保護植物使其免受高溫脅迫,并能消耗部分碳源,緩解全球氣溫變暖。另一方面,森林釋放的BVOC也會對環境造成一些負面影響,在光的作用下,與空氣中的NOx反應生成臭氧,促進光化學污染的形成,同時BVOC的釋放還對大氣溶膠的形成具有重要作用[9]。在人類活動產生的VOC中,交通運輸工具排放的尾氣是最大的污染源。此外,用于涂料、膠黏劑和其他消費品中的溶劑揮發也是VOC的主要來源之一。據美國環境保護局報告(EPA,1999,NationalAirPollutantEmissionTrend),人類活動產生的VOC中,交通運輸占47%,涂料溶劑揮發占12%,其他溶劑揮發占15%。1990年,美國通過了《清潔空氣修正案》(CleanAirActAmendment),將工業生產中的189種污染物列為有毒污染物,其中VOC占70%左右。室外空氣中的甲醛主要來自石油、煤、天然氣等燃料的燃燒,潤滑油的氧化分解,汽車排放,大氣光化學反應,以及生產甲醛、脲醛樹脂、化學纖維、染料、橡膠制品、塑料、墨水、噴漆、涂料的工廠。燃燒1000加侖①石油可產生0.272~0.908kg甲醛。汽車廢氣中含甲醛70mg/kg左右。燒1t煤可產生2.3g甲醛,燃煤煙氣中含甲醛4~6mg/kg。大氣環境中VOC受陽光照射將發生復雜的光化學反應(photochemicalreac-tion),產生具高度活性的自由基,進而與其他污染物(如氮氧化物)及有機物反應,形成臭氧、過氧硝酸乙酰(PAN)、醛類等污染物。在美國環境保護局所規定的有害氣體(hazardairpollutant,HAP)中,約有40%的污染物在大氣中的生存時間不超過一天,而且在大氣環境中,有85%的甲醛與95%的乙醛來自于VOC的光化學反應。VOC為光化學煙霧形成的前驅物質,不但容易造成作業環境中空氣質量惡化,而且在日光照射下會與氮氧化物進行光化學反應,進而產生二次污染問題,其中又以烯類最具光化反應性。

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