PID技术访谈1：为什么监控挥发性有机化合物(VOCs)很重要？

主持人：

你能告诉我们的观众VOCs是什么吗？
 

Tramelli：

VOCs代表挥发性有机化合物。它们被描述为易挥发的，因为它们在常温下蒸发，将分子释放到大气中。化学品的沸点越低，就越容易蒸发或挥发。有机意味着该化合物含有碳原子。这涵盖了大量的化学物质，从含有乙烯等几个原子的简单分子到含有几十个原子的更复杂的分子。

我们大多数人都熟悉的挥发性混合物是汽油。这是大量挥发性有机化合物的复杂混合物，具有不同的化学成分、沸点和挥发性。汽油一洒出去，我们就能闻到一股甜味，不幸的是，这种甜味来自低沸点化合物，即苯及其衍生物，如甲苯、二甲苯、乙苯，因其甜味而被称为芳香化合物。随着时间的推移，所有的芳香化合物挥发，低沸点馏分都会残留下来，甜味也会随之消失。

VOC是什么有各种技术定义，通常我们称之为“在标准大气压力1.013kPa下，初始沸点小于或等于250°C的任何有机化合物”。

 

Morris：

谢谢。有趣的是，挥发性有机化合物是常见的人造化学品，但它们也是自然产生的。事实上，植物产生的VOCs比人为来源的VOCs多大约四倍。

它们在自然界中扮演着许多重要的角色：植物为吸引昆虫和鸟类授粉而产生的甜花蜜是挥发性有机化合物。我们使用挥发性有机化合物和香水，原因可能与植物相同。它们也被植物用作防御机制，它们可以让食草动物远离。

较常见的生物排放物是异戊二烯，它有助于保护植物免受热应激和清除氧气，约占地球上释放的所有VOCs的三分之一。人造和生物挥发性有机化合物在现代世界中也极为重要。它们构成了包括塑料、橡胶、胶水和油漆在内的许多合成材料的组成部分，用于制造药物，是运输和加热的绝佳燃料。然而，其中一些确实会引发问题。

 

主持人：

谢谢。这是有用的信息。为什么监测挥发性有机物很重要？

 

Tramelli：

主要原因是挥发性有机化合物对人体健康的影响。不幸的是，挥发性有机化合物的毒性并不总是被理解和监测。挥发性有机化合物具有特定的STEL和TWA（ppm）水平，并在全球相关法规中列出，其中也列出了较常见的有毒化合物，如CO、H2S和NH3。我指的是美国的OSHA、NIOSH、ACGIH、英国的EH40以及欧盟的官方公报。

有时，VOC暴露的影响可以立即感受到。急性影响包括头痛、头晕、眼睛刺激，如果VOCs浓度高，会使工人缺氧，还会导致死亡，但通常症状可能在数月或数年内不明显，这种类型的慢性病可能因反复和长期低水平接触而导致。慢性健康影响包括对肝脏、肾脏和中枢神经系统的损害。一些VOCs也被证明是致癌物，因此VOCs是一个真正的问题。

如果我们认为所有行业的个人气体检测仪中较常见的气体传感器配置是四种标准气体，我们监测氧气浓度，我们监测CO和H2S的ppm水平，因为这两种气体在ppm水平下都是有毒的，它们会导致工人死亡，然后我们使用LEL传感器。LEL传感器也称为碳氢化合物传感器，但这并不意味着LEL传感器将保护您免受碳氢化合物的所有危害；LEL传感器将保护您不受可燃性影响。如果由于某些原因，你接触易燃混合物，它会通知你离开该区域，但它不会告诉你是否接触到ppm有毒水平的VOCs。这是因为LEL传感器不是正确的检测VOCs的技术，它在可燃性范围内工作，（对于甲烷而言）0-100%LEL等于0-5%Vol，（我们知道）1%Vol等于10000 ppm，（因此）在达到足以用LEL传感器检测到的浓度之前，通常已超过有毒暴露限值。

 

Morris：

真的很有趣。你谈论的是不同类型的风险，急性风险和慢性风险，作为人类，我们更关注眼前的风险，而不是长期的威胁。因此，与长期威胁相比，我们更有可能将钱花在保护自己免受直接威胁上。例如，我们很快、很容易地将钱花在保护我们的家免受盗窃威胁或安装警报器或防盗门上。但我们不太可能得到氡探测器来保护我们免受长期辐射威胁，因为它们对我们来说似乎并不真实。

 

Tramelli：

是的，没错。我的意思是，如果我们考虑炼油厂、化工厂和许多其他工业环境，我们可以发现较常见的碳氢化合物是中/重碳氢化合物，如甲苯、二甲苯、苯乙烯、苯、环己烷、DMF、三氯乙烯、苯酚等。所有这些碳氢化合物都是易燃的，但它们也是有毒的。苯的毒性是已知的，它的TWA为1ppm，但甲苯、二甲苯呢？他们的TWA为50ppm，LEL传感器对此无能为力，它不够灵敏。


 

主持人：

所以我们刚刚讨论了挥发性有机物对人类健康的影响。但其中许多也会造成环境风险。这是正确的吗？


 

Morris：

是的，没错。挥发性有机化合物会造成严重的环境风险。正如Ilaria刚才所讨论的，挥发性有机化合物本身是有害的。而且它们可以与二氧化氮（NO2）等其他化学物质发生反应，产生二次污染物；这些物质在光化学烟雾形成过程中的污染中起着关键作用。

值得高度关注的二级污染物是地面臭氧。虽然臭氧是在高层大气中自然产生的，对保护我们免受有害水平的辐射非常重要，但在地面上低浓度的臭氧对动物和植物都非常危险。它确实会影响我们的呼吸系统。还形成了许多其他有害物质，包括已知会增加心血管和呼吸道疾病的次生有机气溶胶。硝酸过氧化乙酰酯（通常称为PAN）也被创造出来，它可以作为二氧化氮库，将二氧化氮从污染地区输送到偏远地区，并通过与远离原始来源的生物产生的VOCs高效相互作用产生臭氧，这表现为漂白森林和毁坏农作物。由于我们越来越认识到气体作为主要污染物的直接健康影响及其在次要污染物中的作用，因此越来越需要对其进行监测。

 

Tramelli：

我要补充一点，这真的很有趣，因为人类排放的二氧化碳和其他温室气体是气候变化的主要驱动因素。但重要的是要知道，挥发性有机化合物也被认为是全球变暖的一个因素。