挥发性有机化合物（VOCs）在工业污染源排放中的在线监测与控制

李京

摘 要：挥发性有机化合物（volatile organic compounds，以下简称VOCs）对人体和环境都具有潜在的危害。通过使用VOC在线监测系统，工厂可以实时监测空气中的VOC含量，及时发现和控制潜在的污染源，保证生产过程中的环境友好性，有效减少对工人和周边居民的健康风险。为此，本文探讨了工业污染源排放中存在的问题，强调了VOCs在工业污染源排放中的必要性，最后，提出了一系列针对工业污染源排放问题的优化对策。结果表明，通过在线监测与控制技术，可以有效地减少VOCs的排放，提高环境质量。

关键词：挥发性有机化合物；工业污染源排放；在线监测

0引言

VOCs是工业污染源排放中的重要污染物之一，对大气环境和人类健康造成潜在危害。在工业生产过程中，VOCs作为工业废气中的重要组成部分，不仅会对环境产生污染，还会对人类健康产生负面影响。因此，对VOCs的在线监测与控制成为保护环境和公众健康的重要任务之一。

1工业污染源排放存在的问题

1.1产业结构不合理

部分地区和行业的产业结构偏重，主要以重工业和传统制造业为主，这些行业的发展导致了大量的污染排放[1]。部分地区缺乏对新兴产业的规划和引导，使得新兴产业的发展也带来了新的污染问题。

1.2工业企业违法排污

部分企业为了追名逐利，不注重环境保护，违法排污现象时有发生。这些企业通常会采取不正当手段，如偷排、漏排、超标排放等，以降低生产成本和提高经济效益。这些行为不仅违反了国家相关法律法规，而且对环境造成了严重污染，危害了周边居民的健康。

1.3缺乏有效监管

工业污染源由于事前没有考虑环境保护的要求，或者虽然考虑但在技术上或经济上存在一时难以解决的困难，因而没有采取相关措施或设立必要装置而形成的。再加上企业并未设置安全监管机制，工业生产中的各个环节，如原料生产、加工过程、燃烧过程、加热和冷却过程、成品整理过程等使用的生产设备或生产场所都可能成为工业污染源。

2挥发性有机化合物（VOCs）在工业污染源排放中的必要性

VOCs是指在常温常压下具有较高蒸汽压的有机化合物[2]。它们广泛存在于各个工业生产过程中，例如石化、化工、印刷、涂料、油漆、溶剂等行业。然而，VOCs的排放对环境和人类健康带来了潜在的风险和威胁，因此在线监测与控制VOCs的排放具有重要的必要性。

首先，VOCs的排放会严重影响大气质量。大气中的VOCs能够参与光化学反应，产生臭氧和细颗粒物等污染物物质，形成雾霾天气，极大地损害空气质量和可持续发展。特别是低碳数的VOCs，如甲烷和乙烷等，其温室效应远远高于二氧化碳，对全球气候变化有着重要影响。因此，及时监测和控制VOCs的释放，对于改善空气质量、减少温室气体排放至关重要。

其次，VOCs排放对生态系统造成了严重破坏。一些VOCs具有高度毒性，并在生态链中积累，导致野生动植物中毒和生物多样性的丧失。此外，VOCs还会对土壤和水体造成污染现象，在渗透和沉积的作用力下，进一步影响地下水的质量和生态系统的平衡。因此，及时监测和控制VOCs的排放，可以有效保护生态环境和保护珍贵的生物资源。

另外，VOCs的排放对人体健康构成潜在威胁。许多VOCs被认为是挥发性有毒物质，如苯、甲醛、氯仿等。这些物质容易通过呼吸道吸入人体内部，对呼吸系统、神经系统、肝肾功能等造成损害，并可能导致癌症等严重疾病。尤其是工业区域周边居民和工人，由于接触VOCs的机会较多，健康风险更高。在线监测和控制VOCs的排放，能够及早发现和预防潜在的健康风险，保障公众健康和人民群众的合法权益。

3针对工业污染源排放问题的优化对策

3.1排污口设置监测站点，实时监测污水水质

监测站点可以实时监测VOCs的排放情况，通过在线监测系统，及时发现和解决潜在的污染问题，保障公众的健康安全[3]。在线监测系统还可以提供实时数据，帮助企业了解生产过程中的排放情况，为改进生产工艺和减少排放提供数据支持。监测站点实时监测VOCs排放情况见表1。

表1监测站点实时监测VOCs排放情况

监测站点编号	VOCs排放量（mg/m3）	监测时间（h）	排放标准 （mg/m3）	是否超标	潜在污染问题
1	100	24	50	是	需要进一步检查
2	50		50	否	排放达标
3	120		50	是	超出排放标准，需要调整生产工艺
4	90		50	是	需要进一步检查生产流程是否存在问题

如表1所示，监测站点的在线监测系统能够实时记录和更新数据，帮助企业和监管部门及时发现和解决潜在的污染问题，保障公众的健康安全。同时，实时数据也为企业提供了重要的生产过程排放信息，有助于改进生产工艺和减少排放。通过监测VOCs的排放情况，企业可以更好地管理生产过程，减少对环境的影响。污水中的VOCs和其他有害物质可以被监测站点检测出来，进而采取有效的处理措施，使污水水质得到改善。例如，监测站点可以检测出污水中的有毒有害物质，然后通过添加药剂或进行其他处理措施，使污水水质达到排放标准。对污水中的污染源进行严格控制，包括工业废水、农业污水、生活污水等。加强水质监测，确保污水中的有害物质得到有效处理。利用自然环境的自净能力，如河流、湖泊、湿地等，对污水进行净化。在污水排入自然水体前，进行必要的预处理，如沉淀、除臭等。通过过滤、沉淀、吸附等物理方法，去除污水中的悬浮物、颗粒物等杂质，实现水资源的可持续利用。

3.2在排污口设置报警装置，污水超标排放发出报警信号

为了解决VOCs超标排放的问题，可以在排污口设置报警装置。这种报警装置的作用是在污水中的VOCs浓度超过预定限制时发出警报，以便相关人员及时处理和纠正问题，确保污水排放符合国家标准和法规。报警装置的核心是传感器，它需要能够准确、灵敏地检测出污水中的VOCs浓度。在选择传感器时，需要考虑其精度、灵敏度、稳定性以及使用寿命等因素。报警装置的传感器需要安装在排污口或附近的区域，以便实时监测污水中VOCs的浓度。为了确保报警装置的有效性，需要设定一个合理的报警阈值。不同污水浓度标准情况下的报警阈值见表2。

表2不同污水浓度标准情况下的报警阈值

污水浓度标准（mg/L）	报警阈值设定（mg/L）	说明
≤50	80	超出报警阈值设定，即自动报警
≤100	120
≤200	160
≤500	200
≤1000	250

如表2所示，为了确保报警装置的有效性，报警阈值的设定需要根据污水中的VOCs浓度标准和相关法规的要求进行具体研究和讨论后决定。在设定报警阈值时，需要考虑污水浓度的实际情况和可能的波动范围，以确保报警装置能够及时、准确地检测到超标的VOCs浓度并发出警报。一旦传感器检测到VOCs浓度超过报警阈值，应该立即将报警信号传输到操作人员或管理系统。信号可通过声音、灯光或手机APP等方式进行传输。传感器将检测到的VOCs浓度转换为电信号或数字信号，如4-20mA电流信号或RS485/RS232串行通信接口。传感器和接收终端之间通过无线通信技术进行信号传输，如Zigbee、WiFi、蓝牙等。也可通过将传感器与手机APP相连接，将VOCs浓度数据直接传输到操作人员的手机APP上。这种方式的优点是方便快捷，适用于需要实时掌握污水排放情况的场所。为了保证系统的稳定性和持续的可靠性，需要定期对系统进行维护和升级。例如，定期检查传感器的灵敏度、电缆的连接情况、无线设备的信号强度等；同时，为了确保报警装置的长期稳定性和准确性，需要定期对传感器进行维护和校准，检查其性能和精度，加强污水排放管理技术的研发。

3.3排污口设置监控摄像头，数据传输机房监管控制中心

在排污口附近安装VOCs传感器，以实时监测废气中的VOCs浓度。传感器应选用可靠的测量仪器，能够准确反映废气中的VOCs浓度。在排污口上方安装监控摄像头，对排污口进行全方位的监控。摄像头应具备高清晰度、高分辨率和全面的视角，以便能够捕捉到排污口的所有动态。将监测数据和视频图像传输至机房监管控制中心。可采用无线或有线传输方式，如WiFi、4G/5G网络或光纤等，具体传输方式的选择应根据实际情况和传输距离来定。

在机房监管控制中心，工作人员可以对传输过来的VOCs浓度数据进行分析和处理。例如，可以实时监控VOCs浓度变化情况，并自动判断是否出现异常。同时，还可以通过回放摄像头记录的历史视频，对排污口的情况进行分析和评估。机房监管控制中心回访摄像头排污口情况记录见表3。

表3机房监管控制中心回访摄像头排污口情况记录

时间	VOCs浓度（mg/L）	是否有异常	摄像头记录
2023/5/1 8:00	150	无异常	无记录
2023/5/1 9:00	200	异常预警	无记录
2023/5/1 10:00	250	异常警告	无记录
2023/5/1 11:00	300	异常警告	历史视频已回放
2023/5/1 12:00	280	异常警告	历史视频已回放
2023/5/1 13:00	240	无异常	无记录

表3中列出了每个时间点的VOCs浓度数据和对应的异常情况。如果有异常情况，工作人员可以通过点击对应的摄像头记录字段，回放历史视频以进行分析和评估。当VOCs浓度超过预设的报警阈值时，机房监管控制中心会立即发出报警信号。报警信号可以以声音、灯光或手机APP等方式传递给工作人员，以便及时采取相应的处理措施。同时，监控摄像头也可以根据预设的规则自动调整拍摄角度或进行录像，以便更好地记录异常情况。为了确保数据的可靠性和完整性，机房监管控制中心应对传输过来的VOCs浓度数据和视频图像进行存储备份。可以使用云存储或本地存储等方式，确保数据的持久性和可访问性。云存储服务通常会通过Web服务应用程序接口（API）或是Web化的用户界面来访问。为了确保数据的可靠性和完整性，数据中心运营商会对上传到云端的数据进行备份，当用户需要访问这些数据时，数据中心运营商会通过备份的数据进行还原。工作人员通过在VOCs排污口设置监控摄像头和数据传输机房监管控制中心，可以实现对其的有效管理和监控。

4结语

综上所述，在线监测和控制VOCs在工业污染源排放过程中是必不可少的。它不仅可以保护环境和人民的健康，而且可以促进工业的可持续发展。因此，在未来，仍需大力推广和应用这种技术，进一步推动技术创新，优化在线监测与控制系统，以实现对VOCs更精准、实时的监测与控制。同时，政府应加大对环保科技研发的投入，推动环保产业的发展，通过实施更严格的环保法规和标准，倒逼企业采取更环保的生产方式，减少VOCs排放，以改善国内厂区的环境质量，保障人们的生命健康。

参考文献

[1]郭亚静.清洁生产审核技术体系支撑工业源VOCs精准治理的路径探析[J].环境保护,2021,(11):39-42.

[2]刘锐源．工业源挥发性有机物排放特征、环境影响和控制策略研究[D]．华南理工大学,2021.

[3]张烈,姜德涛,陈淼,李楠．固定污染源挥发性有机物VOCs在线监测系统关键技术研发[J]．仪器仪表与分析监测,2021,000(3):4-10.

作者简介：李京（1974–），女，汉族，山西忻州，本科，工程师，研究方向：环境监测。