环保课堂|VOCs的基础知识第七弹:VOCs对生态环境的破坏

2020-07-09 09:20 王宏亮,何连生,卢

VOCs对生存环境的破坏

VOCs会形成光化学烟雾吗?

当空气中的VOCs和NOx等浓度较高时,在强烈紫外光照和高温条件下,再遇上不利扩散的条件(如河谷或山谷地形、稳定的高气压天气等),光化学反应产物就会大量积累,从而使O3、过氧乙酰硝酸酯、PM2.5 等浓度急剧升高,因而形成刺激性的浅蓝色烟雾,这种污染现象叫作光化学
烟雾。1943 年,在美国洛杉矶首次出现这种污染现象,随后数年里多次重复出现,严重影响人体健康,导致许多人员死亡,造成巨大的经济损失。高浓度的VOCs 是光化学烟雾形成的必要条件。洛杉矶的光化学烟雾就是汽车尾气和工业废气排放的大量VOCs 与NOx 在夏季强光和高温条件下反应的结果。

VOCs会破坏臭氧层吗?

臭氧层处于大气的平流层,其位于海拔10 ~ 50 km。平流层以下为对流层。地面排放的污染物要穿过对流层达到平流层需要较长的时间。VOCs 家族中绝大多数都是在对流层比较容易被氧化转化并经过干、湿沉降等过程去除,因此不容易进入平流层。但是,VOCs 中包含一类含氟、氯、
溴等元素的卤代化合物(如氟利昂、四氯化碳等),其中一部分在对流层大气中寿命比较长,可以被传输到平流层,从而参与破坏那里的臭氧层。因为一些卤代化合物即使在平流层可去除,但过程也很慢,会在那里积累,对臭氧层造成长期破坏。

VOCs是温室气体吗?

多数 VOCs 多数不属于温室气体,但VOCs 中的少数种类化合物,例如一些卤代烃,也具有温室效应,因而也属于温室气体。大部分温室气体在大气中的寿命较长,而大部分VOCs 在大气中会很快发生化学反应转化为其他物质。正因为如此,温室气体的影响是全球性的,而且可影响到大气平流层以及更高高度,而多数VOCs 的影响则主要局限于区域尺度的对流层范围内。

VOCs会出现在洁净的地区吗?

大气中,VOCs 几乎是到处存在的,不同地区的差别主要体现在VOCs 物种的数量和浓度水平上。在有人类活动和植物生长的地方就会有较多较高浓度的VOCs。一些人为排放的VOCs 可通过大气气团的运动输送到清洁和偏远地区,虽然其浓度水平已经大大下降,但是仍然可以检测到。甚至在南极地区和喜马拉雅山地区的空气中仍然能检测到一些VOCs。可以说VOCs 在大气中几乎是无处不在的。

VOCs能被雨水去除吗?

空气中的气体若要被雨水去除,必须要能在水中溶解。VOCs 中,多数烃类物质在水中的溶解度是很低的,因此并不容易被雨水清除。VOCs中的一些含氧有机化合物(尤其是其中的有机酸及醇类等)以及部分含硫、氮等的化合物,部分可溶于水,能够较快速地被雨水去除。

VOCs与酸雨有联系吗?

VOCs 中的甲酸、乙酸等有机酸吸收参与大气光化学反应产生的酸化物质,可溶解到降水中,因此对雨水的酸化有一定的作用。但是,酸雨更主要的是由SO2 和NOx 溶于水和氧化产生的强酸引起的,因此,VOCs对酸雨的直接影响是微弱的。但另一方面,VOCs 参与的大气化学反应是导致大气氧化性增强的重要原因。大气氧化性增强后能促进SO2 和NOx等更快速地氧化转化成强酸。可见VOCs 对酸雨的间接影响也是非常重要的。

VOCs与气候变化有什么关系?

CH4 吸收波长为7.7 μm 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CH4 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NOx 发生光化学反应生成温室气体O3,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。

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NOx 等在紫外光照的作用下,发生一系列光化学反应,生成O3、二次有机气溶胶等污染物,引起对流层O3 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。