化學(xué)合成類制藥行業(yè)是現(xiàn)代醫(yī)藥工業(yè)的重要組成部分，但其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）卻對(duì)環(huán)境和人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。VOCs不僅參與光化學(xué)反應(yīng)生成臭氧和細(xì)顆粒物（PM2.5），加劇霧霾污染，許多成分還具有致癌、致畸等毒性。因此，了解VOCs的排放特征并進(jìn)行客觀評(píng)估，是有效控制污染、保護(hù)環(huán)境的關(guān)鍵。本文將重點(diǎn)介紹化學(xué)合成類制藥行業(yè)VOCs排放特征及潛在風(fēng)險(xiǎn)，旨在為化學(xué)合成類制藥行業(yè)減排提供科學(xué)依據(jù)。

       (一)化學(xué)合成類制藥行業(yè)VOCs排放特征

       1.1 種類復(fù)雜多樣

       在化學(xué)合成制藥過(guò)程中，涉及到的原料、中間體和反應(yīng)試劑種類繁多。例如，在抗生素合成過(guò)程中，可能會(huì)使用到各種有機(jī)溶劑，如甲苯、乙醇、丙酮等。不同的化學(xué)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生不同結(jié)構(gòu)的VOCs產(chǎn)物。例如，酯化反應(yīng)可能會(huì)產(chǎn)生酯類VOCs，而氧化反應(yīng)可能生成醛類或酮類物質(zhì)。另外VOCs成分復(fù)雜，有些可能是高毒性的，如苯系物中的苯，長(zhǎng)期暴露會(huì)對(duì)人體的造血系統(tǒng)造成損害；有些則具有刺激性氣味，影響周邊空氣質(zhì)量。

       1.2 排放濃度波動(dòng)大

       生產(chǎn)環(huán)節(jié)的多樣性導(dǎo)致VOCs排放濃度不穩(wěn)定。在反應(yīng)釜進(jìn)行大規(guī)模合成反應(yīng)時(shí)，由于反應(yīng)劇烈程度不同，VOCs的產(chǎn)生量會(huì)有較大差異。例如，在一些間歇式反應(yīng)中，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到高潮階段，大量原料瞬間轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物和副產(chǎn)物，VOCs排放濃度可能會(huì)急劇升高。此外，不同批次的產(chǎn)品生產(chǎn)，由于原材料質(zhì)量、反應(yīng)條件控制等因素的影響，VOCs排放濃度也會(huì)有所不同。例如，當(dāng)原材料純度稍低時(shí)，可能需要更多的反應(yīng)步驟或者更高的反應(yīng)溫度，這都會(huì)增加VOCs的排放。

       1.3 排放源分散且隱蔽

       化學(xué)合成制藥企業(yè)內(nèi)部存在多個(gè)排放源。除了主要的反應(yīng)釜之外，物料儲(chǔ)存罐、輸送管道、蒸餾裝置等都可能是VOCs的排放源。物料儲(chǔ)存罐中的有機(jī)溶劑可能會(huì)通過(guò)呼吸閥揮發(fā)到大氣中；輸送管道由于密封不嚴(yán)等原因會(huì)有微量泄漏；蒸餾過(guò)程中未完全冷凝的有機(jī)蒸汽也是重要的排放源。除此之外，這些排放源分布在整個(gè)生產(chǎn)車間甚至廠區(qū)的不同位置，有些位于設(shè)備內(nèi)部或建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部，具有一定的隱蔽性，不易被發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測(cè)。

       1.4 與生產(chǎn)工藝緊密相關(guān)

       不同的制藥工藝產(chǎn)生的VOCs具有不同的特征。例如，在化學(xué)合成藥物中的多步合成工藝，每一步的反應(yīng)類型和所用的化學(xué)試劑決定了該步驟可能產(chǎn)生的VOCs種類和數(shù)量。對(duì)于采用綠色化學(xué)工藝的企業(yè)，其VOCs排放相對(duì)較少，因?yàn)榫G色工藝更注重原子經(jīng)濟(jì)性，盡量減少有機(jī)溶劑的使用并提高反應(yīng)的選擇性。

       (二) 化學(xué)合成類制藥行業(yè)VOCs排放的客觀評(píng)估方法

       2.1 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)法

       2.1.1 采樣方式

       可以采用直接采樣法，如使用注射器或采樣袋在排放源附近采集瞬時(shí)樣品。這種方法適用于高濃度、短時(shí)間排放的VOCs監(jiān)測(cè)。對(duì)于低濃度、長(zhǎng)時(shí)間的排放，則可以采用吸附管采樣法，通過(guò)吸附劑吸附VOCs，然后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行解吸和分析。

       在車間內(nèi)不同位置設(shè)置采樣點(diǎn)，包括反應(yīng)釜上方、物料儲(chǔ)存區(qū)、通風(fēng)口等，以全面了解VOCs的分布情況。

       2.1.2 分析方法

       氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）作為當(dāng)前分析VOCs的主流技術(shù)之一，具備精確分離和識(shí)別復(fù)雜VOCs混合物中各成分的能力。此外，氣相色譜法（GC）在分析特定VOCs組分，例如苯系物等方面，同樣發(fā)揮重要作用。借助這些分析手段，我們能夠獲取VOCs的種類、濃度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)排放狀況進(jìn)行有效評(píng)估。

       2.2 物料衡算方法

       根據(jù)質(zhì)量守恒定律，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中使用的含VOCs的原材料、中間體和產(chǎn)品的量進(jìn)行核算。例如，在計(jì)算某反應(yīng)釜中有機(jī)溶劑的VOCs排放量時(shí)，需要考慮原料投入量、反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品收率以及廢料處理過(guò)程中的損失等因素。

       這種方法需要對(duì)生產(chǎn)工藝有深入的了解，并且能夠準(zhǔn)確獲取相關(guān)物料的數(shù)據(jù)。雖然它不能直接得到排放到大氣中的VOCs濃度，但可以估算出總的VOCs產(chǎn)生量，為企業(yè)控制排放提供理論依據(jù)。

       2.3 模型模擬法

       可以使用大氣擴(kuò)散模型，如高斯擴(kuò)散模型，來(lái)進(jìn)行模擬分析。這一模型依據(jù)氣象信息（包括風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度等）以及污染源特性（例如排放高度、排放速率、排放濃度等），對(duì)VOCs在大氣中的擴(kuò)散和分布進(jìn)行模擬。借助模型模擬，能夠預(yù)測(cè)企業(yè)周邊環(huán)境空氣中VOCs的濃度分布，進(jìn)而評(píng)估其對(duì)周邊環(huán)境和居民健康的影響范圍和程度。此外，該模型還可用于評(píng)估實(shí)施不同減排措施后的效果。

       2.4基于排放因子的評(píng)估方法

       收集同類型制藥企業(yè)在相似生產(chǎn)工藝下的VOCs排放因子數(shù)據(jù)。排放因子是指單位活動(dòng)水平的污染物排放量。例如，每生產(chǎn)一噸某種藥物所產(chǎn)生的VOCs量。企業(yè)可以根據(jù)自身的生產(chǎn)活動(dòng)水平（如產(chǎn)量、原材料使用量等），結(jié)合相應(yīng)的排放因子來(lái)估算VOCs的排放量。這種方法簡(jiǎn)單易行，但需要確保排放因子的準(zhǔn)確性和適用性。

       (三)化學(xué)合成類制藥行業(yè)VOCs排放的標(biāo)準(zhǔn)

       《制藥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 37823-2019）是生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)化學(xué)合成類制藥工業(yè)的大氣揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）排放進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定。以下是該標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵要點(diǎn)解讀：

制藥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（圖片來(lái)源：生態(tài)環(huán)境部）

       3.1 污染物控制

       指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)置了綜合指標(biāo)和特征污染物兩類控制指標(biāo)。綜合指標(biāo)包括顆粒物、非甲烷總烴（NMHC）和總揮發(fā)性有機(jī)物（TVOC），而特征污染物則包括苯系物、光 氣、氰化 氫、甲醛、氯化氫、硫 化氫和氨等。

       3.2 廢氣分類管理

       根據(jù)排放特征和污染物性質(zhì)，制藥行業(yè)的廢氣分為三類管理：

       第一類：VOCs排放量大、毒性大的工藝廢氣，涉及化學(xué)藥品原料藥制造、獸用藥品制造、生物藥品制品制造等。

       第二類：VOCs排放相對(duì)較小或污染物毒性較小的工藝廢氣，如發(fā)酵尾氣及化學(xué)制劑制造等。

       第三類：成分較復(fù)雜的惡臭廢氣，主要是污水處理站廢氣。

       3.3 排放限值

       標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各類污染物設(shè)定了嚴(yán)格的排放限值。例如，對(duì)于化學(xué)藥品原料藥制造等，顆粒物的排放限值為30 mg/m3，NMHC為100 mg/m3，TVOC為150 mg/m3。此外，對(duì)特征污染物如苯系物、光 氣等也設(shè)定了具體的限值。

       (四)化學(xué)合成類制藥行業(yè)VOCs排放的處理

       針對(duì)化學(xué)合成類制藥行業(yè)的VOCs排放處理，以下是幾種有效的技術(shù)和方法：

       4.1 吸收法

       利用液體吸收劑（如氫氧 化鈉、碳酸鈉、石灰、氨 水等）與有機(jī)廢氣接觸，通過(guò)相似相溶原理將污染物從廢氣中分離出來(lái)。這種方法適用于處理有機(jī)污染物濃度較低的廢氣。

       4.2 吸附法

       使用具有吸附能力的固體材料（如活性炭、分子篩、沸石等）來(lái)吸附廢氣中的污染物。這種方法適用于處理毒性大但濃度不高的污染物?；钚蕴恳蚱淞己玫奈叫阅?，特別適用于此類情況。

       4.3 冷凝工藝

       通過(guò)降低廢氣溫度，使其中部分成分凝結(jié)為液體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分離與處理的目的。此方法適用于對(duì)廢氣處理要求高純度的場(chǎng)景。

       4.4 催化燃燒法

       在催化劑的作用下，使有機(jī)廢氣中的碳?xì)浠衔镌诟邷叵卵趸蔁o(wú)害的水和二氧化碳。這種方法適用于處理高濃度的有機(jī)廢氣。

       4.5 再生熱氧化分解法（RTO）

       利用蓄熱式焚燒器將有機(jī)物熱氧化降解，提升有機(jī)廢氣溫度到750 ℃以上，在高溫下直接氧化分解成水和二氧化碳，從而凈化廢氣。這種方法適用于處理大風(fēng)量、中低濃度的有機(jī)廢氣。

某醫(yī)藥企業(yè)VOCs處理技術(shù)改造減排情況（圖片來(lái)源：作者繪制）

       (五)總結(jié)

       化學(xué)合成類制藥行業(yè)的VOCs排放具有種類復(fù)雜、濃度波動(dòng)大、排放源分散隱蔽和與生產(chǎn)工藝緊密相關(guān)等特征。為了客觀評(píng)估其VOCs排放情況，可以采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)法、物料衡算方法、模型模擬法和基于排放因子的評(píng)估方法等多種手段。通過(guò)準(zhǔn)確的評(píng)估，企業(yè)能夠明確自身的污染狀況，采取有效的減排措施，如優(yōu)化生產(chǎn)工藝、加強(qiáng)設(shè)備密封、提高廢氣處理效率等，從而減少VOCs排放，保護(hù)環(huán)境和公眾健康。同時(shí)，監(jiān)管部門也可以依據(jù)科學(xué)的評(píng)估結(jié)果制定合理的排放標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管政策，推動(dòng)整個(gè)化學(xué)合成類制藥行業(yè)向綠色、可持續(xù)的方向發(fā)展。

       參考資料：

       [1]《制藥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 37823-2019）

       [2] 邵弈欣,陸燕,樓振綱,等.制藥行業(yè)VOCs排放組分特征及其排放因子研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2020,40(11):4145-4155.

       [3] 符鳳英.典型制藥行業(yè)VOCs及惡臭污染控制技術(shù)評(píng)估體系研究[D].河北科技大學(xué),2014.

       作者簡(jiǎn)介：Sophia，主要從事生物醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展研究、藥物科普等方面工作。