实验室是开展实验教学、科学研究、技术研发、检验检测等活动的实验场所及配套的附属场所，在日常运行过程中往往会使用有机溶剂、无机类的盐酸和氨水等易挥发试剂，产生实验室废气。实验室废气中的挥发性有机化合物( VOCs) 和氮氧化物等，是PM2.5和O3污染产生的重要前体物，随着江苏省工业企业废气的深度治理，工业源废气排放量已得到显著削减，实验室废气排放量的削减已成为环境空气质量改善的重要制约因素。 

江苏省现有研发机构26087家，研发人员89.77万人，研发经费支出2779.52亿元。这些研发机构拥有较多排放废气的实验室，类型主要以高校、第三方检测机构和企事业单位实验室为主。这些实验室分布一般靠近居民区，废气产生量大且排口众多，经常引起异味扰民投诉并影响环境空气质量的提升。根据《中华人民共和国大气污染防治法》产生含挥发性有机物废气的生产和服务活动，应当在密闭空间或者设备中进行，并按照规定安装、使用污染防治设施；无法密闭的，应当采取措施减少废气排放。

为了进一步了解江苏省实验室废气排放情况，对不同类型和规模的实验室进行了现场调研并开展了废气组分和浓度的监测，获取了易挥发试剂年用量和废气产生量等数据，结合物料衡算估算了废气污染排放水平。根据实验室废气排放特征，有针对性地提出了废气的收集、治理和管理对策。

1 材料与方法

1.1 研究对象

综合考虑江苏省实验室数量、类别、规模、分布，选取了江苏省13个设区市具有代表性的高校、检测机构和企事业单位(含科研院所) 进行了实地调研，调研对象共计53家，类型和位置分布见图 1。

1.2 研究方法

通过对江苏省高校、检测机构和企事业单位实验室的易挥发物质使用情况、废液及固废中易挥发物质转移等情况进行统计，得出各单位废气产生量，按照下式计算:Q =U-RI-Rs-P

式中: Q为实验室单位废气年产生量；U为实验室单位易挥发物质年使用量；RI为废液中易挥发物质年回收量；Rs为固废中易挥发物质年回收量；P为每年易挥发物质进入到产品的量，单位均为t。

2 结果与讨论 

2.1 实验室废气产生情况

江苏省涉及废气排放的高校约73所，实地调研了16 所高校，包括综合型高校、独立院校和职业技术学院等，具有典型代表性，涉及废气排放的高校易挥发物质平均年使用量为18.99t/a，有机废气年产生量为2.84t/a，无机废气年产生量为0.30t/a。预计全省高校有机废气年产生量约207t/a，无机废气年产生量约为22t/a。 

江苏省涉及废气排放的检测机构约527家，实地调研了10家检测机构。检测机构易挥发物质中的无机物和有机物使用量基本相当。易挥发物质平均使用量为4.55t/a，有机废气年产生量为0.67t/a，无机废气年产生量为0.60t/a，预计全省检测机构实验室有机废气年产生量约为353t/a，无机废气年产生量约为316t/a。

江苏省涉及实验室废气排放的企事业单位约有5000余家，实地调研了27家企事业单位实验室，涉及废气产生的企事业单位易挥发物质年使用量为3.71t/a，有机废气年产生量为0.66t/a，无机废气年产生量为0.06t /a。预计全省企事业单位实验室有机废气年产生量约为3851t/a，无机废气年产生量为 350t/a。 

综合以上调研情况统计，江苏省每年的实验室废气中有机废气产生总量约为 4411t，占江苏省VOCs排放总量的0.44% ，无机废气年产生量约为688t。 

2.2 实验室废气收集情况

实验室常见废气收集方式有：涉及废气产生的实验操作在封闭的负压式通风房或排风柜内进行；液相色谱/烘箱等产生废气的仪器设备放置在排风柜；不宜放置在排风柜内的实验设备设置负压收集罩收集废气，存放易挥发物质的试剂柜及危化品柜设置密闭的废气收集管道；实验产生的废液等放置在密闭空间并设置收集装置。

调研的高校、检测机构和企事业单位实验室废气收集覆盖率见表1。废气收集覆盖率是指实际废气收集设施数量占应设置废气收集设施总数量的比例。整体上，检测机构和企事业单位收集好于高校，检测机构基本可以做到有机无机废气分质收集。

比较典型的问题是：产生废气的操作未设置废气收集设施；易挥发试剂瓶直接存放于实验操作台上。部分实验室废气收集设施设计不合理，废气收集风量较小，异味明显；此外，收集设施故障以及废气收集管道老化也是废气收集效率较差的重要因素。

2.3 实验室废气治理情况

吸收法和吸附法是实验室废气治理最为常用的方法，占总调研数量的95%以上。

调研的高校、检测机构和企事业单位实验室废气处理覆盖率见表 2。废气处理覆盖率是指收集废气已上治理设施数量占收集废气需上治理设施数量的比例。整体上实验室废气设施大部分未有效运行，净化效率较低，甚至出现出口浓度高于进口的情况。

目前存在的主要问题有: ①无废气净化装置; ②废气组分为有机及无机混合废气，采用单一处理工艺无法同时有效治理; ③少数企业废气净化装置未定期更换活性炭等耗材，或者自净化装置运行之日起从未更换过耗材。 

2.4 实验室废气排放特征

参考《大气污染物综合排放标准》( DB 32 /4041)以及《恶臭污染物排放标准》( GB 14554) ，各选取了 2家典型的高校、检测机构和企事业单位进行现场实地检测。有机废气选用非甲烷总烃(NMHC) 作为监测因子，非甲烷总烃进气和排气浓度以及对应处理系统的净化效率见表3，无机废气选用氨、硫化氢、氮氧化物作为监测因子，排放情况见表 4。

现场实地检测的 6 家实验室单位，非甲烷总烃进气浓度范围为8.8-33.1mg/m3，排 气 浓 度 为3.2～18.2mg/m3，净化效率为13.9%～83.1% 。排气浓度低于《大气污染物综合排放标准》(DB 32 /4041) 规定的非甲烷总烃排放限值浓度60mg/m3。废气排放浓度受实际实验活动影响很大，检测数据仅代表采样期平均水平，不代表峰值排放浓度。

整体上，调研实验室无机废气排放浓度低于有机废气，其中盐酸雾和氮氧化物排放浓度远低于《江苏省大气污染物综合排放标准》(DB 32 /4041) 标准限值；氨气作为一种恶臭污染物，对于人体和环境的危害较小，其实际排放浓度也处于较低水平，排放速率低于《恶臭污染物排放标准》(GB 14554) 规定的限值浓度。 

3 实验室废气排放控制对策探讨

江苏省实验室数量众多，废气排放量大，且多位于居民区，对周边居民影响较大，异味扰民投诉较多。为进一步实现环境空气质量的改善，保障公众健康，需要对实验室排放的废气进行有效控制。控制对策主要分为废气收集、净化控制和管理提效3个方面。

3.1 废气收集控制对策

目前检测机构实验室基本可做到有机和无机实验室的功能区划分，进而实现有机和无机废气的分质收集处理，分质收集一方面有助于设置针对性的废气收集措施，另一方面可以有效降低处理系统设备投资和运行管理的难度。其他实验室单位应进行合理规划设计，尽可能做到功能区划分，实现废气的分质收集处理。 

排风柜是实验室废气收集最常见也是最有效的方式，有效收集的前提是排风柜的合理设置，排风柜操作口平均面风速应不低于0. 4m /s。排风罩也是一种常见的废气收集方式，比如仪器和操作台上设置的万向集气罩和高温室的烘箱或者马弗炉设置的原子吸收罩等，排风罩开口面最远处废气无组织排放位置控制风速不应低于0.3m /s。存放易挥发试剂的试剂柜和试剂库应通过全面换风的方式收集废气，试剂柜换气次数不 应 低 于20次/h，试剂库换气次数不应低于6次/h。

3.2 废气治理控制对策 

实验室的废气具有风量大，浓度低和点位分散的特征，而且污染物种类复杂，涵盖无机和有机等各种污染物类型。实验室的废气排放具有间歇、不连续的特点，且通常持续时间不长，因此常规的工业废气治理技术无法直接套用，基于设备尺寸、处理量、成本和运维等方面的考虑，吸收法和吸附法是目前适宜处理实验室有机废气和无机废气的方法。

单独的无机废气可采用吸收法或酸性废气吸附材料( SDG) 吸附法进行处理。吸收净化装置空塔气速不宜高于 2 m /s，停留时间不宜低于2s；末端应增设除雾装置；采用酸性、碱性或者强氧化性吸收液时，宜配有自动加药系统和自动给排水系统。SDG 吸附装置中废气停留时间应大于0.3s，更换周期不宜超过 1 年。吸收法对于易溶于水的无机废气净化效果较好，但是需要定期更换大量吸收液，吸收液需建设污水处理设施处理更换的吸收液，或者委外处置。

此外，冬季极端低温天气时，吸收液可能会冻结造成设备故障，因此需做防冻处理，此外吸收法大量的吸收液增加了设备占地及承重负荷。相比来说，SDG 吸附法无须做防冻处理、设备负荷较小、运维管理简单，仅需定期更换吸附剂，更换下来的吸附剂属于危废，需要二次处理。 

单独有机废气，目前应用最为广泛的为活性炭吸附工艺，一般为抛弃式，更换周期视废气应用工况和工艺设计参数而定。考虑环境湿度和吸附剂强度的影响，吸附介质更换周期一般不应超过6个月; 废气在吸附装置中的停留时间应大于0.3s; 颗粒活性炭碘值不应低于800mg/g、蜂窝活性炭碘值不应低于650mg/g、活性炭纤维比表面积不应低于1100m2/g。有机废气排放量大的实验室单位需要更换大量活性炭作为危废处置，运行费用会很高。

针对有机废气排放量大的实验室单位，兼顾减污降碳的协同进行和降低运行费用，可以采用吸附催化耦合 + 电化学再生工艺，此工艺将常温 VOCs 催化剂负载于活性炭/活性炭纤维上，不影响活性炭/活性炭纤维本身的吸附容量。吸附时，室温下催化剂对于 VOCs 的去除效果较差，但在电化学协同处理时，VOCs 可以彻底分解成为二氧化碳和水，从而实现吸附剂的再生，电化学原位再生过程中产生的臭氧需进行有效处置。 

混合废气，根据无机废气和有机废气浓度的高低，可以将 SDG 吸附/吸收法与活性炭吸附法( 含抛弃式和原位再生式) 进行组合使用。

3.3 废气排放管理提效对策 

根据调研情况，实验室单位一般没有配备与废气排放相关的专业管理人员，导致废气的收集治理不规范，无法有效削减废气排放量。 

实验室单位应加强对易挥发物质的采购、储存和使用管理; 建立易挥发物质购置和使用登记制度; 同时建立废气收集和净化装置的运行、维护和操作规程以及相关台账制度，明确设施的检查周期，及时更换耗材。易挥发物质应密闭存储，并采取措施减少存储和使用过程中的废气排放。废气收集和净化装置应在产生废气的实验前开启，实验结束后应保证实验废气处理完全再停机，运行过程中产生的噪音、废吸收液和废吸附剂等次生污染均应得到妥善处置，在条件许可的情况下可委托第三方进行专业化运维，切实降低实验室废气排放量。

来源：长三角VOCs治理产学研用联盟（仅供分享交流不作商业用途，版权归原作者和原作者出处。如有侵权，请在后台留言，我们会第一时间删除处理）