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科普:VOCs 污染防治百问百答(3)

科普:VOCs 污染防治百问百答(3)
VOCs污染防治百问百答系列文章一共有6篇,分别为:VOCs基础知识、VOCs的来源、VOCs的环境行为、VOCs的环境管理、VOCs的防控技术、VOCs与生活。前几日本站分享了科普:VOCs 污染防治百问百答(1)科普:VOCs 污染防治百问百答(2),今日本站分享该系列文章的第3篇(VOCs的环境行为,文章内容整理自《VOCs污染防治知识问答》一书。
(三)VOCs 的环境行为

61.VOCs的主要环境作用有哪些?

 

 

VOCs的环境作用可根据作用的对象分为对自然环境的影响和对生物体的直接影响。VOCs能和大气中的氧化剂发生化学反应,在一定条件下生成以高浓度臭氧为主要特征的光化学烟雾;其氧化产物中的二次有机气溶胶是PM2.5的重要组成成分,在不利的气象条件下易引发雾霾;氟氯烃类化合物(氟利昂等)会造成臭氧层空洞,导致进入地球的紫外线增加。人体接触过量的甲醛、苯、甲苯等有毒有害VOCs,将会造成致畸、致癌、致突变的影响,吸入浓度过高的VOCs还可能出现急性头痛、呕吐乃至昏迷等中毒症状。

 

62.影响VOCs环境浓度的因素?

 

影响VOCs环境浓度的因素多种多样,包括物理性因素和化学性因素。物理性因素中主要为VOCs的排放方式及其在大气中的沉降和传输扩散方式,排放源大量释放VOCs增加了环境空气中的VOCs浓度,而干沉降(随颗粒物沉降或重力沉降等方式)和湿沉降(随降雨沉降等方式)的去除作用则会降低其环境浓度;传输扩散使水平和垂直方向的浓度发生变化,从上风向地区传输来的VOCs可能使本地浓度增加,而向下风向地区的传输则会降低本地浓度。化学性因素包括反应生成和反应去除两个方面,一方面由化学反应在大气中生成二次VOCs,造成新的污染;另一方面大部分的VOCs在大气中经臭氧等氧化剂氧化去除,浓度降低。

 

63.VOCs在大气中的主要化学过程有哪些?

 

VOCs在大气中的主要化学过程包括均相化学反应和非均相化学反应。均相化学反应是指在气体中的化学反应,VOCs大多是还原性物质,在大气中被臭氧等氧化性气体氧化生成包括甲醛等在内的含氧有机物,乃至最终生成二氧化碳,另一部分则会变成不容易挥发的有机物最终成为二次有机颗粒物;而非均相化学反应是指在固、液颗粒物表面的化学转化和光化学过程,最终生成的二次有机气溶胶在不利气象条件下易引发PM2.5污染。

 

64.影响大气中VOCs迁移转化的因素有哪些?

 

影响大气中VOCs迁移的因素主要包括气象条件和VOCs自身性质等因素。水平和垂直方向上的风速能在很大程度上决定VOCs迁移的速度与距离,风速越大则VOCs迁移距离越远,降雨等因素则会影响VOCs的沉降;VOCs自身的物理化学性质同样会影响VOCs的迁移,高活性的VOCs物种在迁移过程中会快速损耗,低活性、长寿命的物种则由于反应慢而扩散距离较远,甚至可能成为具有区域性乃至全球性环境效应的物质。影响VOCs转化的因素主要是化学因素,既包括VOCs自身反应能力的强弱,也包括环境空气中氧化剂的浓度和氧化能力。高反应活性的VOCs,在较强氧化能力的环境中,转化速率会大大加快。

 

65.VOCs的人体健康效应有哪些?

 

环境空气中部分VOCs具有特殊气味并且表现出刺激性、腐蚀性、器官毒性、致癌性,对人体健康造成较大的影响。某些VOCs可使皮肤出现丘疹、瘙痒等症状,对眼、鼻、呼吸道等有刺激作用,导致眼睛、鼻子、喉咙发炎,严重时可引起气喘、神志不清、晕厥、呕吐及支气管炎等;引起胃胀、胃痛,损伤肝、肾,影响中枢神经系统,引发头疼等症状;一些挥发性有机物(如苯、芥子气、氯乙烯、4-氨基联苯、双氯甲醚和工业品级氯甲醚、甲醛)被认为或者已经被证实对人体具有致癌效应,室内长期暴露于高浓度VOCs下会增加得肺癌、白血病和淋巴瘤的概率。

 

66.VOCs进入人体的途径有哪些?

 

VOCs是室内外空气中普遍存在且成分复杂的一类有机污染物。它易通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体而产生毒害。
研究表明,一般情况下室内空气中VOCs的浓度是室外的2~5倍,新装修的家庭住宅中VOCs污染更加严重,浓度是室外的10倍以上,室内VOCs污染对人体的健康风险引起了人们广泛的关注。长期从事房屋装修和涂料涂刷的工人,涂装车间里的作业工人,工业区、交通干道周边的人员是VOCs暴露的高危人群,致癌等健康风险很高。

 

67.美国EPA优先控制的VOCs有哪些?

 

美国国家环境保护局(EPA)对有毒物质的相关定义是:有毒空气污染物,也称空气有毒物质,是指那些已知的或者可能引起癌症或其他严重的健康影响的污染物,EPA优先控制的187种污染物中有33种属于挥发性有机物,主要包括苯系物、烃类、酯类和酮类,其中苯、甲醛、三氯甲烷、四氯乙烯等已被WHO确定为对动物具有致癌和致畸性。

 

68.吸入VOCs会导致癌症吗?

 

世界卫生组织公布的环境致癌物质报告中,属于一级致癌物的苯、芥子气、氯乙烯、4-氨基联苯、双氯甲醚和工业品级氯甲醚、甲醛,对人类致癌证据确凿;二级致癌物中的丙烯腈、四氯化碳、四氯乙烯、三氯乙烯、环氧乙烷、硫酸二甲酯、多氯联苯类,动物试验致癌证据确凿;三级致癌物中的苯乙烯、三氯乙烯,动物试验致癌证据充分;上述物质都属于VOCs,均具有吸入毒性,会诱发癌症。

 

69.甲醛对人体健康有什么影响?

 

甲醛属于高毒性物质,高居我国有毒化学品优先控制名单第二位。它具有刺激性气味,浓度为0.06~1.2毫克/立方米时,鼻子可闻到异味,对眼睛、呼吸道有刺激作用。浓度为0.06~0.07毫克/立方米时,儿童会轻微气喘;在浓度约为5毫克/立方米时,暴露30min,会流眼泪,引起咽喉不适;浓度过高(大于30毫克/立方米)时,会出现急性症状,如恶心呕吐、胸闷气喘、水肿、肺炎等,严重者危及生命。
根据流行病学调查,有充分的证据证明:高甲醛暴露浓度和鼻咽癌发病率有明显正相关性。动物试验结果显示,甲醛浓度高于16.7毫克/立方米会导致实验老鼠明显癌变。目前,甲醛已被世界卫生组织(WHO)的国际癌症研究机构(IARC)及美国健康和公共事业部、美国公共卫生局列入一类致癌物质。

 

70.苯系物对人体健康有什么影响?

 

苯类物质具有神经麻醉作用,主要经过呼吸道和皮肤吸入中毒。在浓度为160~480毫克/立方米的环境中接触5h,会产生头痛、乏力、疲劳等症状;在浓度高于4800毫克/立方米的环境中接触超过1h便会产生严重中毒症状,更甚者危及生命。苯系物的慢性健康效应是通过抑制骨髓造血功能而表现为各类血细胞(白血球、红血球、血小板)减少和发育不全等症状;对外耳道腺、肝脏、乳腺和鼻腔都有致癌作用,被列为世界卫生组织的国际癌症研究机构认证的一级致癌物之首。流行病学调查发现,在由于职业原因暴露于高浓度苯环境的人群中,患白血病的人数不断升高。

 

71.PX对人体健康有什么影响?

 

 

对二甲苯(PX)是生产对苯二甲酸(PTA)的主要原料,它们既是石油精炼的产物,也是石油化工业的原料。对二甲苯一般通过皮肤接触、眼睛接触、吸入和直接摄入对人体造成危害。直接接触对二甲苯,会对眼睛和皮肤产生刺激性。吸入对二甲苯蒸汽会刺激呼吸系统,吸入的对二甲苯在人体肺部中的吸收率为62%~64%,长时间吸入对二甲苯会引起肝、肾以及心血管的慢性疾病。吸入高浓度对二甲苯会影响神经系统,导致头痛、头晕、恶心,甚至导致失忆、反应变迟缓、平衡能力降低。通过对白鼠的实验发现,长时间暴露在高浓度PX中,会丧失听力,导致昏迷或者死亡。当白鼠暴露在对二甲苯浓度为2~20mg/L的空气中4h时,50%的白鼠死亡。根据世界卫生组织下属的国际癌症研究机构对致癌物质的分类,PX属于第三类,即无法确定其致癌性,但与第四类(无致癌性)是有区别的。

 

72.卤代烃对人体健康有什么影响?

 

卤代烃类有:
二氯甲烷:可影响中枢神经系统,在人体中产生碳氧血红蛋白(COHb),影响供氧。它在油漆喷涂作业中会大量产生,短期吸入浓度高于1050毫克/立方米的二氯甲烷会导致人暂时性行为感知反应异常,并对鼻咽有刺激作用。其致癌性在动物试验中证据充分,被国际癌症研究机构列为可疑致癌物质。
二氯乙烷:一次大量摄入二氯乙烷会导致头晕、精神不振、昏迷、呕吐、心律不齐、肺水肿、支气管炎、出血性胃炎、结肠炎,甚至脑部组织发生改变。
氯乙烯:轻度接触低浓度氯乙烯会导致眩晕、胸闷、嗜睡、步态蹒跚,接触高浓度氯乙烯可发生昏迷、抽搐甚至死亡。长期接触会损害人体皮肤以及导致肝功能和消化功能异常。氯乙烯为致癌物质,可引发肝血管瘤。
三氯乙烯:三氯乙烯具有遗传毒性和致癌性,会对肝脏、中枢神经系统产生损伤,已被国际癌症研究机构列入二级很可能致癌物质(Group 2A)。
四氯乙烯:低浓度四氯乙烯中毒会导致暂时性情绪与行为异常,头晕头痛,嗜睡甚至昏迷。一次性大量吸入四氯乙烯则会严重刺激上呼吸道,导致肾功能紊乱。它具有肝脏、肾脏致癌风险,被国际癌症研究机构列为二级很可能致癌物质(Group 2A)。

 

73.VOCs有哪些区域效应与全球效应?

 

VOCs由于其特性及组成,不仅会造成人体健康危害及引发环境污染,更会产生深远的区域和全球效应。VOCs通过一系列复杂的大气过程会造成区域的能见度下降、雾霾等环境问题,洛杉矶光化学烟雾、北京雾霾事件等都是典型的区域污染事件。
VOCs中的痕量气体及其反应产生的二次污染物会直接或间接地造成全球范围内的环境效应。一方面,部分VOCs具有与二氧化碳等温室气体同样的温室效应,造成全球气候变暖;另一方面,VOCs经过复杂反应生成的二次有机气溶胶会影响地球的辐射平衡,产生阻隔太阳辐射、造成地表温度降低的“阳伞效应”。此外,VOCs还会通过大气化学反应间接影响云雨过程,进而影响全球的水循环。
由此可见,VOCs通过直接和间接作用,对区域环境和全球气候都产生了较大的影响。

 

74.VOCs如何影响大气氧化性?

 

光化学烟雾事件、雾霾事件等大气污染事件的发生与大气氧化性有着十分密切的关系,大气氧化性主要体现在环境大气中O3、·OH自由基、过氧自由基等物质的浓度水平上,而VOCs对上述氧化性物质生成过程中的促进和抑制起着十分重要的作用。VOCs浓度水平升高,会打破清洁大气中原有的光化学平衡,它可以与·OH、·RO等自由基反应生成HO2、RO2等过氧自由基,并造成O3浓度的积累,进而提升大气氧化性。一般而言,VOCs浓度水平较高的区域,通常具有较强的大气氧化性,其发生大气污染性事件的可能性也较大。

 

75.VOCs对环境臭氧浓度有什么影响?

 

从全球尺度来看,人们所关心的环境臭氧主要有两个来源:天然来源主要是平流层臭氧的注入,人为来源则主要是机动车尾气等排放的氮氧化物与VOCs等污染物反应产生臭氧。从近一百多年的时间来看,臭氧的浓度是逐年升高的,每年大约升高1.6%,臭氧环境浓度升高的原因是氮氧化物与VOCs等污染物的浓度增加。随着VOCs等污染物的排放,环境臭氧浓度的变化呈现出一定的季节性及区域性,城市臭氧浓度比乡村高得多。但臭氧的浓度变化与VOCs的浓度变化并不呈线性关系,实施通过控制VOCs来控制臭氧的策略时,需综合考虑区域中各类污染物的含量。

 

76.VOCs对二次有机气溶胶(SOA)的生成有什么影响?

 

二次有机气溶胶(Secondary Organic Aerosol,SOA)是细颗粒物的重要组成部分,它是由人类活动或者天然源直接排放的VOCs或SVOC在大气中经过一系列的氧化、吸附、凝结等过程生成的悬浮于大气中的微粒。同一种VOCs经过氧化进而生成的SOA可能含有上百种化合物,而且不同的产物极性水平不同,目前还没有一种方法可以用来完全直接测量大气中的SOA。VOCs转化生成SOA的产率可以用参数化方法进行估算。从文献报道的结果来看,SOA的主要前体物通常包括异戊二烯、萜烯、芳香烃等,但在不同地区,这些前体物对SOA的相对贡献有很大差异。因此,控制SOA时需要从各地实际情况出发,寻找出最重要的前体物加以控制。

 

77.VOCs与大气复合污染有什么关系?

 

所谓大气复合污染是指大气中多种污染物在一定的大气条件下(如温度、湿度、阳光等)发生多种界面间的相互作用、彼此耦合构成的复杂大气污染体系。VOCs是光化学烟雾污染的重要前体物,在光照条件下能与氮氧化物发生光化学反应生成臭氧及其他光化学氧化物;同时VOCs也是二次有机气溶胶的重要前体物,在大气中经过一系列的氧化、吸附、凝结等过程生成悬浮于大气中的细粒子。臭氧和细粒子是复合型大气污染的特征污染物,因此,VOCs是大气复合污染的重要前体物,要控制大气复合污染就要对VOCs予以关注并加强监测、控制和治理。

 

78.VOCs与气候变化有什么关系?

 

甲烷吸收波长为7.7μm的红外辐射,将辐射转化为热量,影响地表温度,从而造成温室效应。除甲烷外的VOCs的大气寿命很短,对辐射的直接影响很小,主要通过参与光化学反应和生成有机气溶胶来影响气候。VOCs在光照条件下与氮氧化物发生光化学反应生成温室气体臭氧,从而造成温室效应。除此之外,VOCs在大气中经过氧化、吸附、凝结等过程生成二次有机气溶胶,气溶胶作为云凝结核,使地气系统的能量失衡,从而影响区域和全球气候,大量的细粒子气溶胶还会形成严重的雾霾天气。

 

79.VOCs会影响气候变化吗?

 

人为活动排放的二氧化碳、甲烷等多种温室气体以及气溶胶可以改变大气辐射收支,引起气候变化。大多数VOCs并不能显著地直接改变辐射收支。但是,VOCs和氮氧化物等在紫外光照的作用下,发生一系列光化学反应,生成臭氧、二次有机气溶胶等污染物,引起对流层臭氧和气溶胶增加。VOCs参与形成的气溶胶作为全球气溶胶的一部分,也具有直接的辐射效应,并且还可以通过影响云的形成、液滴尺寸及滞留时间而间接地影响气候,其总的效果是起降温作用。由此可见,VOCs的长期变化是可以间接地引起气候变化的。

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