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一、VOCs簡介

在我國，VOCs(volatile organic compounds)揮發性有機物，是指常溫下飽和蒸汽壓大于70 Pa、常壓下沸點在260℃以下的有機化合物，或在20℃條件下蒸汽壓大于或者等于10 Pa具有相應揮發性的全部有機化合物。

二、揮發性有機化合物

VOCs是揮發性有機化合物(volatile organic compounds)的英文縮寫。其定義有好幾種，例如，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。美國聯邦環保署(EPA)的定義:揮發性有機化合物是除CO、CO2、H2CO3、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。世界衛生組織(WHO,1989)對總揮發性有機化合物(TVOC)的定義為，熔點低于室溫而沸點在50~260℃之間的揮發性有機化合物的總稱。有關色漆和清漆通用術語的國際標準ISO 4618/1-1998和德國DIN 55649-2000標準對VOC的定義是，原則上，在常溫常壓下，任何能自發揮發的有機液體和/或固體。同時，德國DIN 55649-2000標準在測定VOC含量時，又做了一個限定，即在通常壓力條件下，沸點或初餾點低于或等于250℃的任何有機化合物。巴斯夫公司則認為，最方便和最常見的方法是根據沸點來界定哪些物質屬于VOC，而最普遍的共識認為VOC是指那些沸點等于或低于250℃的化學物質。所以沸點超過250℃的那些物質不歸入VOC的范疇，往往被稱為增塑劑。

這些定義有相同之處，但也各有側重。如美國的定義，對沸點初餾點不作限定，強調參加大氣光化學反應。不參加大氣光化學反應的就叫作豁免溶劑，如丙酮、四氯乙烷等。而世界衛生組織和巴斯夫則對沸點或初餾點作限定，不管其是否參加大氣光化學反應。國際標準ISO 4618/1-1998和德國DIN 55649-2000標準對沸點初餾點不作限定，也不管是否參加大氣光化學反應，只強調在常溫常壓下能自發揮發

可將這些VOC的定義分為二類，一類是普通意義上的VOC定義，只說明什么是揮發性有機物，或者是在什么條件下是揮發性有機物;另一類是環保意義上的定義，也就是說，是活潑的那一類揮發性有機物，即會產生危害的那一類揮發性有機物。非常明顯，從環保意義上說，揮發和參加大氣光化學反應這兩點是十分重要的。不揮發或不參加大氣光化學反應就不構成危害。這也就是歐洲將溶劑按光化臭氧產生潛力來分類的原因。

根據WHO定義，揮發性有機化合物(VOC)是指在常溫下，沸點50℃-260℃的各種有機化合物。VOC按其化學結構，可以進一步分為:烷類、芳烴類、酯類、醛類和其他等。目前已鑒定出的有300多種。最常見的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、、三氯乙烷、二異氰酸酯(TDI)、二異氰甲苯酯等。

甲醛也是揮發性有機化合物，但甲醛易溶于水，與其他揮發性有機化合物有所不同，室內來源廣泛，釋放濃度也高。因此，常把甲醛與其他揮發性有機化合物分別闡述。

除甲醛以外，絕大多數揮發性有機化合物一般都不溶于水而易溶于有機溶劑。在室內它們各自的濃度往往不是很高，但是若干個VOC共同存在于室內空氣中時，其聯合作用是不可忽視的。由于它們種類多，單個組分的濃度低，常用于TVOC表示室內中的揮發性有機化合物總量的。TVOC是衡量建筑物內裝飾裝修和家具等室內用品。對室內空氣質量影響程度的一項重要指標。

室內可揮發性有機化合物的主要來源

室內空氣中揮發性有機化合物的來源與室內甲醛類似，且更為廣泛，主要來源有:

1、建筑材料、室內裝飾材料和生活及辦公用品。例如:有機溶劑、油漆、及含水涂料;

2、家用燃料和煙葉的不完全燃燒，人體排泄物;

3、室外的工業廢氣、汽車尾氣、光化學煙霧等;

影響室內空氣中揮發性有機化合物濃度的主要因數

影響室內空氣中揮發性有機化合物與室內溫度、相對濕度、材料的裝載度、換氣次數(室內空氣流通量)等因數有關。

三、防治治理技術政策原則

一、總則

（一）為貫徹《中華人民共和國環境保護法》、《中華人民共和國大氣污染防治法》等法律法規，防治環境污染，保障生態安全和人體，促進揮發性有機物（VOCs）污染防治技術進步，制定本技術政策。

（二）本技術政策為指導性文件，供各有關單位在環境保護工作中參照采用。

（三）本技術政策提出了生產VOCs物料和含VOCs產品的生產、儲存運輸銷售、使用、消費各環節的污染防治策略和方法。VOCs來源廣泛，主要污染源包括工業源、生活源。

工業源主要包括石油煉制與石油化工、煤炭加工與轉化等含VOCs原料的生產行業，油類（燃油、溶劑等）儲存、運輸和銷售過程，涂料、油墨、膠粘劑、農藥等以VOCs為原料的生產行業，涂裝、印刷、粘合、工業清洗等含VOCs產品的使用過程；生活源包括建筑裝飾裝修、餐飲服務和服裝干洗。

石油和天然氣開采業、制藥工業以及機動車排放的VOCs污染防治可分別參照相應的污染防治技術政策。

（四）VOCs污染防治應遵循柏美迪康源頭和過程控制與末端治理相結合的綜合防治原則。在工業生產中采用清潔生產技術，嚴格控制含VOCs原料與產品在生產和儲運銷過程中的VOCs排放，鼓勵對資源和能源的回收利用;鼓勵在生產和生活中使用不含VOCs的替代產品或低VOCs含量的產品。

（五）通過積極開展VOCs摸底調查、制修訂重點行業VOCs排放標準和管理制度等文件、加強VOCs監測和治理、推廣使用環境標志產品等措施，到2015年，基本建立起重點區域VOCs污染防治體系；到2020年，基本實現VOCs從原料到產品、從生產到消費的全過程減排。

四、關鍵成分解釋

苯：苯在常溫下為一種高度易燃，有香味的無色的液體，為一種有機化合物，也是組成結構最簡單的芳香烴。苯有高的毒性，也是一種致癌物質。它難溶于水，易溶于有機溶劑，本身也可作為有機溶劑。苯也是石油化工的基本原料，苯的產量和生產的技術水平是一個石油化工發展水平的標志之一。苯（benzene， C?H?)有機化合物，是組成結構最簡單的芳香烴，在常溫下為一種無色、有甜味的透明液體，其密度小于水，具有強烈的特殊氣味。可燃，有毒，為IARC類致癌物。苯不溶于水，易溶于有機溶劑，本身也可作為有機劑。熔點為5.5℃，沸點為80.1℃。如用水冷卻，可凝成無色晶體。其碳與碳之間的化學鍵介于單鍵與雙鍵之間，稱大π鍵，因此同時具有飽和烴取代反應的性質和不飽和烴加成反應的性質。苯的性質是易取代，難氧化，難加成。苯是一種石油化工基本原料。苯的產量和生產的技術水平是一個石油化工發展水平的標志之一。苯具有的環系叫苯環，是最簡單的芳環。苯分子去掉一個氫以后的結構叫苯基，用Ph表示。因此苯也可表示為PhH。

無色透明液體。有芳香氣味。具強折光性。易揮發。能與乙醇、、丙酮、四氯化碳、二硫化碳、冰乙酸和油類任意混溶，微溶于水。燃燒時的火焰光亮而帶黑煙。相對密度(d154)0.8787。熔點+5.5℃。沸點80.1℃。折光率(n20D)1.50108。閃點(閉杯) -11.1℃。易燃。低毒，半數致死量(大鼠，經口) 3800mG/kG。有致癌可能性。密度比水小。

甲苯：無色澄清液體。有苯樣氣味。有強折光性。能與乙醇、 、丙酮、、二硫化碳和冰乙酸混溶，極微溶于水。相對密度0.866。凝固點-95℃。沸點110.6℃。折光率 1.4967。閃點(閉杯) 4.4℃。易燃。蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限1.2%~7.0%(體積)。低毒，半數致死量(大鼠，經口)5000mg/kg。高濃度氣體有麻醉性。有刺激性。

甲苯大量用作溶劑和高辛烷值汽油添加劑，也是有機化工的重要原料，但與此同時從煤和石油得到的苯和二甲苯相比，目前的產量相對過剩，因此相當數量的甲苯用于脫烷基制苯或岐化制二甲苯。甲苯衍生的一系列中間體，廣泛用于染料;醫藥;農藥;火;助劑;香料等精細化學品的生產，也用于合成材料工業。甲苯進行側鏈氯化得到的一氯芐;二氯芐和三氯芐，包括它們的衍生物苯甲醇;苯甲醛和苯甲酰氯(一般也從苯甲酸化得到)，在醫藥;農藥;染料，特別是香料合成中應用廣泛。甲苯的環氯化產物是農藥;醫藥;染料的中間體。甲苯氧化得到苯甲酸，是重要的食品防腐劑(主要使用其鈉鹽)，也用作有機合成的中間體。甲苯及苯衍生物經磺化制得的中間體，包括對甲苯磺酸及其鈉鹽;CLT酸;甲苯-2,4-二磺酸;苯甲醛-2,4-二磺酸;甲苯磺酰氯等，用于洗滌劑添加劑，化肥防結塊添加劑;有機顏料;醫藥;染料的生產。甲苯硝化制得大量的中間體。可衍生得到很多最終產品，其中在聚氨酯制品;染料和有機顏料;橡膠助劑;醫藥;等方面最為重要。甲苯可與濃硝酸反應生成（即TNT）

苯乙烯：

苯乙烯(Styrene，C8H8)是用苯取代乙烯的一個氫原子形成的有機化合物，乙烯基的電子與苯環共軛，不溶于水，溶于乙醇、中，暴露于空氣中逐漸發生聚合及氧化。工業上是合成樹脂、離子交換樹脂及合成橡膠等的重要單體。最重要的用途是作為合成橡膠和塑料的單體，用來生產丁苯橡膠、聚苯乙烯、泡沫聚苯乙烯;也用于與其他單體共聚制造多種不同用途的工程塑料。如與丙烯腈、丁二烯共聚制得ABS樹脂，廣泛用于各種家用電器及工業上;與丙烯腈共聚制得的SAN是耐沖擊、色澤光亮的樹脂;與丁二烯共聚所制得的SBS是一種熱塑性橡膠，廣泛用作聚氯乙烯、聚丙烯的改性劑等。

苯乙烯主要用于生產苯乙烯系列樹脂及丁苯橡膠，也是生產離子交換樹脂及醫藥品的原料之一，此外，苯乙烯還可用于制藥、染料、農藥以及選礦等行業。

三氯乙烯：

三氯乙烯，乙烯分子中3個氫原子被氯取代而生成的化合物。難溶于水，溶于乙醇、等。三氯乙烯為可燃液體，遇到明火、高熱能夠引發火災爆炸的危險。三氯乙烯曾用作鎮痛藥和金屬脫脂劑，可用作萃取劑、殺菌劑和制冷劑，以及衣服干洗劑。長期接觸可引起三叉神經麻痹等病癥。該物質對環境有嚴重危害，應特別注意對空氣、水環境及水源的污染。在對人類重要食物鏈中，特別是在水生生物體中發生生物蓄積。

折疊危害

侵入途徑:吸入、食入、經皮吸收。

危害:本品主要對神經系統有麻醉作用。亦可引起肝、腎、、三叉神經損害。

折疊環境行為

危險特性:遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與強氧化劑接觸可發生化學反應。受紫外光照射或在燃燒或加熱時分解產生有毒的和腐蝕性的鹽酸煙霧。

燃燒(分解)產物:一氧化碳、二氧化碳、氯化氫、。

外觀與性狀:無色透明液體，有似的氣味。

熔點(℃):-87.1相對密度(水=1):1.46沸點(℃):87.1相對蒸氣密度(空氣=1):4.53

分子式:C2HCl3分子量:131.39飽和蒸氣壓(kPa):13.33(32℃)燃燒熱(kJ/mol):961.4臨界溫度(℃):271臨界壓力(MPa):5.02辛醇/水分配系數的對數值:2.4爆炸上限%(V/V):90.0引燃溫度(℃):420爆炸下限%(V/V):12.5

溶解性:不溶于水，溶于乙醇、，可混溶于多數有機溶劑。

：

無色透明液體。有特殊氣味。味甜。高折光，不燃，質重，易揮發。純品對光，遇光照會與空氣中的氧作用，逐漸分解而生成劇毒的)和氯化氫。可加入0.6%~1%的乙醇作穩定劑。能與乙醇、苯、、石油醚、四氯化碳、二硫化碳和油類等混溶、 25℃時1ml溶于200ml水。相對密度1.4840。凝固點-63.5℃。沸點61~62℃。折光率1.4476。低毒，半數致死量(大鼠，經口)1194mg/kg。有麻醉性。有致癌可能性。有機合成原料，主要用來生產氟里昂(F-21、F-22、F-23)、染料和在醫學上，常用作麻醉劑。可用作、香料、油脂、樹脂、橡膠的溶劑和萃取劑。與四氯化碳混合可制成不凍的防火液體。還用于煙霧劑的、谷物的熏蒸劑和校準溫度的標準液。工業產品通常加有少量乙醇，使生成的與乙醇作用生成的碳酸二乙酯。使用工業品前可加入少量濃硫酸振搖后水洗，經氯化鈣或碳酸鉀干燥，即可得不含乙醇的。

三氯乙烷：

三氯乙烷(trichloroethane)也稱甲基(methyl chloroform)，是一種不易爆、不易燃的有氣味的無色液體，有毒!本品用作偏二氯乙烯的原料，樹脂的中間體，農業上的熏蒸劑、殺蟲劑、油脂、蠟、橡膠、醋酸纖維的溶劑、染料、香料的萃取劑等，高劑量有麻醉作用，嚴重時可導致死亡。三氯乙烷幾乎不溶于水，與乙醇、、氯苯互溶，溶于揮發油中，在潮濕空氣中遇光分解緩慢，工業品中一般加入甲酚或硬脂三乙醇胺鹽作穩定劑，溶劑和工業生產中的萃取劑。還可用作干洗劑及金屬表面的脫油劑，也是化工原料（如生產等）。醫學上曾用作麻醉。與鈦，二氯乙烷，合成修正液。三氯乙烷比重1.4649，沸點 113.5 ℃，于— 84.8 ℃固化，折光率 1 。 15560（ 25 ℃），幾乎不溶于水，與乙醇、、氯苯互溶，溶于揮發油中，在潮濕空氣中遇光分解緩慢。三氯乙烷廣泛運用與清洗PCB焊后殘渣，為無色透明液體，有芳香氣味，不溶于水，能與醇、醚、苯、、丙酮、乙酸乙酯、四氯化碳等有機溶劑互溶，能溶解油脂、潤滑油、蠟。有硫酸存在時，在加壓升溫條件下會水解。不燃，化學穩定性好，耐壓性高，電導率低。

二異氰酸酯：

脂肪族和脂環族二異氰酸酯(ADI)是一類具有-N=C=O官能團的特殊化學品，主要用作制造聚氨酯材料的原料。聚氨酯材料由二異氰酸酯與聚醚多元醇或聚酯多元醇經聚合而制得，具有不黃變和良好的應用性能，被廣泛用作工業和汽車的聚氨酯涂料。

FID是利用氫/空氣火焰的熱能和化學能；NPD是利用熱固體表面的催化能和熱能；ECD是利用放射源的β射線能量；PID是利用紫外光輻射能。一個理想的電離檢測器，總是通過幾何構型和操作條件的選擇，使其對樣品的電離信號而本底或背景電離信號最小，唯有ECD相反，其樣品信號是高本底信號的減小值。
   電離檢測器的總效率取決于電離效率和離子的收集效率。電離效率主要決定于電離源，以后將分別介紹。所有電離檢測器均有收集極和極化極，在此二電極之間加一電場，使正、負離子和電子能定向運動。收集極和極化極的形狀和位置，對收集效率有顯著的影響，以后將分別討論。因收集到的微電流十分低，故要求收集極絕緣性十分好，以免損失。因檢測器要求在高溫工作，故收集極的絕緣必須用耐高溫的絕緣材料，這對一個好的電離檢測器十分重要。所有電離檢測器收集到的微電流均十分弱，都必須經過微電流放大器進一步放大后才能記錄。現代GC微電流放大器能檢測的最小噪聲為A，測量信號為A，響應時間最快達50ms。

（二）FID工作原理和檢測電路

    FID由電離室（傳感器）和檢測電路組成，圖3-10-29為其系統示意圖。

    從毛細管柱（1）后流出的氣體在噴嘴（2）處與從（3）進入的氫氣以及（4）進入的尾吹氣混合，用點火燈絲（5）點燃氫火焰，從（6）通入空氣助燃。極化極（7）和收集極（8）通過高電阻、基流補償和50-350V的直流電源（E）組成檢測電路，測量氫焰中產生的微電流，檢測電路又是微電流放大器的輸入。
    該電路在收集和極化極間形成一高壓靜電場。當僅有載氣從柱后流出時，因載氣（N2）本身不會被電離，只有載氣中的有機雜質和流失的固定液在氫火焰中被電離成正、負離子和電子。在電場作用下，正離子移向收集極（負極），負離子和電子移向極化極（正極）。形成的微電流流經輸入電阻R1在其兩端產生電壓降Uin。它經微電流放大器放大后，從輸出衰減器中取出信號，在記錄器記錄下即為基流，或稱本底電流、背景電流。只要載氣流速、柱溫等條件不變，該基流亦不變。如載氣純度高，流速小，柱溫低或固定相耐熱性好，基流就低，反之就高。為了易于測得微電流的微小變化（即很小信號），希望基流越小越好，但實際上總有一定大小的基流。通常，通過調節R5加上一個反向的補償電壓，使流經輸入電阻的基流降至零，此即所謂“基流補償”。一般在進樣前均要用基流補償，將記錄器上的基線調至零。進樣后，載氣和分離后的組分一起從柱后流出，氫火焰中增加了組分被電離后產生的正、負離子和電子，從而使電路中收集的微電流顯著增大，此即該組分的信號。該信號大小與單位時間進入火焰中物質的碳原子數成正比，即“等碳響應”。

（三）響應機理
近40年來，FID的響應機理一直未明確，近年才明朗化。進一步了解氫火焰及FID的響應
機理，對深入理解工作原理、正確選擇檢測條件都是有益的。
1.氫火焰
    FID的氫/空氣火焰是一種典型的擴散焰。柱后流出物與H2混合后從火焰的中心流出，空氣在火焰四周。氫燃燒所需的氧必須通過火焰外圍向內擴散才能得到。擴散焰的特征是火焰中產生的基團和內、外火焰溫度變化極大。如FID內火焰為富氫焰，外火焰為富氧焰，它們之間即是H2和O2的混合區。在此又隨火焰高度不同，發生不同的火焰化學和火焰電離反應。
2.響應機理
烴類的響應機理較簡單，非烴類比較復雜。
（1）烴類1996年T.Holm等將氫火焰中的成分直接引至MS的離子源內，研究了火焰不同高度成分的變化后指出：在火焰下部，從燃燒區向內擴散的氫原子流量較大，烴類首先產生熱氫解作用，形成甲烷、乙烯和乙炔的混合物。然后這些非甲烷烴類與氫原子反應，進一步加氫成飽和烴。在低于"%%=溫度下，>—> 鍵斷裂，最后所有的碳均轉化成甲烷，如式3-10-16所示：

此過程極快。
    芳烴，如苯先加氫形成環己烷，再轉化成甲烷。且1mol苯定量轉化成6mol甲烷。
    總之，在火焰中是將不同烴分子中的每個碳原子均定量轉換成最基本的、共同的響應單位———甲烷，然后再經過式（3-10-17）化學電離過程產生信號：

    所以，FID對烴類是等碳響應。當然，反應式（3-10-17）需要次甲基，而在C原子中產生CH的幾率僅，因此，FID最終產生信號的效率是極低的。
（2）非烴類對非烴類響應機理比較復雜，隨所含官能團不同而異。基本規律是不與雜原子相連的碳（C）均轉化成甲烷。雜原子及其相連碳（C雜）的轉化產物見表3-10-17。

表3-10-17  非烴類在FID火焰中的轉化產物

    C雜的轉化產物是兩個競爭反應的結果。如醉的RMRs隨烴基而異，是因為C-O鍵存在著氫化和脫氫反應的競爭。如甲醇的兩個競爭反應為式（3-10-18）和式（3-10-19）：

    如按反應式（3-10-19），甲醇無響應。但甲醇的有效碳數（ECN）是0.75，因此，實際上甲
醇在FID火焰中是反應式（3-10-18）和反應式（3-10-19）共存，且前者是后者的三倍。對多碳醇，也是二種反應并存：一是熱誘導消除水，繼之以烯烴還原，產生甲烷的反應；另一是在!位的C—C斷裂和C—H斷裂，產生CO的反應。醇的ECN低于相應烴類，乙醇的ECN為1.70，表明消除反應是主要的，只有30%是氧攜帶碳轉化成CO。
    胺類與醇類類似，也有一系列競爭反應。以為例，在FID火焰中是式（3-10-20）和式（3-10-21）并存，多碳胺同多碳醇，也是消除反應和C—C斷裂、脫氫形成HCN二反應并存。

    鹵代烴在FID火焰中，也同時發生著消除反應和脫氫化反應，但它們均轉化成甲烷分子。如1-氯丁烷在火焰中氫解成4個甲烷分子HCl。對一個碳原子上有幾個鹵原子的化合物，如CH2Cl2、CHCl3和CCl4，在火焰中也只發現CH4和HCl而無其他化合物。
    總之，含雜原子的有機物，由于O、N、Cl等雜原子均已計入分子量，但對FID響應值無貢獻，還有可能進一步與C雜形成不響應的CO、HCN。因此，按相對質量響應值計，這些化合物的RRF值很低，不符合等碳響應規律。

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