引言
挥发性有机化合物(VOCs)来源于多种人为和自然排放源(Li et al., 2019; McDonald et al., 2018; Wang et al., 2002),对人体健康和环境构成严重威胁(Lyu et al., 2020; Yan et al., 2023)。某些有害VOC(如苯和甲醛)会造成显著的急性和慢性暴露健康风险,包括致癌性和系统性毒性(Shah et al., 2013; Shin et al., 2015; US EPA, 1988, 2024; Xiong et al., 2024)。VOCs还是地面臭氧(O3)和细颗粒物(PM2.5)的关键前体物(Finlayson-Pitts and Pitts, 1997; Wu and Xie, 2017; Ziemann et al., 2012),这两者都是中国当前面临的最紧迫的大气质量问题(Liu et al., 2023; Liu and Wang, 2020; Zhao et al., 2024)。因此,未来的VOC减排框架需要将人体健康保护和空气质量改善的双重目标纳入其中。
作为中国主要的人为VOC排放源,工业排放量从2000年到2017年因经济发展而显著上升(Li et al., 2019; Simayi et al., 2022)。针对传统工业VOC排放源特征和反应活性组分的广泛研究已成功指导了国家排放标准制定和VOCs减排工作(Lin et al., 2023; 中华人民共和国生态环境部, 2019a; 2022; Mo et al., 2021; Xie et al., 2023; Zhao et al., 2026)。然而,对于快速发展行业——尤其是印制电路板(PCB)制造——缺乏专门的排放标准,阻碍了有效的VOC管理。PCB是电子行业的基础组件,人工智能的快速发展推动了PCB生产产能的持续扩张,目前中国PCB产能已占全球市场半壁江山以上(中国印制电路行业协会, 2024)。复杂工艺中有机溶剂的大量使用加剧了PCB排放对区域VOCs的影响,尤其是在传统工业VOC排放减少的背景下(Simayi et al., 2022)。此外,主要PCB制造集群与以VOC受限型的O3污染热点区域高度重叠(Zhang et al., 2023; Yang et al., 2025),使PCB来源VOCs的削减成为大气质量管理的迫切优先事项。
已有少量研究通过对有组织排放、无组织排放和特定生产工艺的调查,探讨了VOCs排放特征并识别了关键反应活性VOC组分(Jiang et al., 2023; Lv et al., 2021; Ma, 2012; Shen et al., 2018; Wang et al., 2013; Zhu et al., 2025)。然而,PCB生产工艺复杂且使用多种原材料,阻碍了对PCB VOC特征的全面理解(Cai et al., 2014)。一方面,PCB制造涵盖多达九种不同的VOC排放工艺(中国印制电路行业协会, 2024; Ma, 2012),而所有环节产生的VOCs通常通过统一的排气筒集中排放(Cai et al., 2014)。仅依赖排气筒排放数据无法区分各工艺的具体排放,从而无法筛选出优先管控的高排放工艺并制定针对性的分阶段减排策略。另一方面,不同生产工艺使用的不同溶剂导致特征VOC组分存在显著差异(中国印制电路行业协会, 2024)。原材料信息显示,印刷工艺主要使用含芳香烃的油墨,而清洗工艺主要使用卤代有机溶剂。同时,热风整平和电镀工艺由于使用特殊原材料而表现出独特的排放源特征。传统的仅关注集中排气筒排放的监测方式忽略了各工艺VOC组成差异,容易导致遗漏反应活性VOC组分(Jiang et al., 2023; Ma, 2012)。因此,对车间内VOCs的真实组分进行监测,有助于表征各工艺特定的排放特征,这对于制定量身定制的、分阶段的、以光化学反应活性为导向的减排策略至关重要。
保护人体健康是VOC减排的首要目标,特别是对于在车间内长期近距离暴露的工人而言。以往在钢铁厂、炼油厂、喷涂和制药等传统行业的健康风险评估中, consistently 将职业暴露水平升高与卤代烃、芳烃和OVOCs联系在一起(Chiang et al., 2010; Feng et al., 2022; Lin et al., 2023; Mo et al., 2021; Zhang et al., 2024)。然而,近期研究表明,由于生产工艺的复杂性,高浓度组分、光化学反应活性和有毒物种之间存在显著的不匹配(Tao et al., 2026)。例如,芳烃是影响总排放量和大气反应活性的关键组分,而卤代烃尽管质量分数极低,却主导了人体健康风险。在PCB生产过程中,复杂的工艺需要大量消耗特种溶剂,特别是含有剧毒化合物的卤代清洗剂(Xiong et al., 2024)。尽管致癌和非致癌健康效应在整个职业生涯中可能因长期直接暴露而增加,但PCB生产中特定有毒VOC的特征仍然知之甚少,对车间的全面职业暴露评估仍然缺乏(Xiong et al., 2022)。因此,准确识别特定有毒VOC对于建立基于证据的安全规程和降低职业健康风险至关重要。
尽管自2019年起国家和省级综合VOC限值已适用于PCB制造(中华人民共和国生态环境部, 2019b; 广东省生态环境厅, 2022),但这些标准仅限制VOC总排放量,未对单独的反应活性或有毒组分进行差异化管控。主要原因在于基于工艺的排放源特征知识不完整,加上对特定反应活性和有毒VOCs的了解不足。为弥补这一空白,本研究在中国最大的PCB生产基地——珠三角(PRD)地区的20家代表性PCB制造企业进行了调查,旨在建立详细的分工艺VOC排放源特征,并筛选出优先管控的高排放环节。通过评估臭氧生成潜势(OFP)、二次有机气溶胶生成潜势(SOAFP)和吸入健康风险,我们确定了关键反应活性和有毒VOC组分之间的差异,并进一步为PCB制造开发了多维度的VOC减排框架。