贵州某城市大气VOCs污染特征及来源分析.pdf

总第2 16 期2023年第11期绿色发展摘要：按照挥发性有机物手工采样要求，于2 0 2 1年5月和2 0 2 2 年3月分别在贵州省某城市两标准站点楼顶进行为期5d的VOCs苏玛罐手工采样，分析了采样城市臭氧主要污染季的VOCs变化特征、主要来源、臭氧生成潜势。结果表明，该城市VOCs平均质量浓度为10 6.17 g/m，总VOCs臭氧生成潜势（OFP)为2 8 2.50 g/m,排放高值时段主要集中在每日6:0 0 一18:0 0；通过来源分析，表明该城市占比较大及臭氧生成潜势较高的VOCs组分来源分别为OVOCs(工业排放、汽修喷涂、外墙喷涂）、烷烃（加油站、汽车尾气)和烯烃（天然植被）。关键词：挥发性有机物；污染特征；来源分析中图分类号X510引言“十三五”期间，我国大气污染防治工作取得了阶段性的胜利,除臭氧外,其他各污染物均呈现下降态势。臭氧不降反升的反常现象,究其原因一方面是全球变暖、气象条件逐渐恶劣，另一方面是工业进程加快挥发性有机物(VOCs)排放量的增加。VOCs是指无色、有毒、具有刺鼻气味及挥发性的有机化合物,具有较强的反应活性,在光照辐射作用下能快速与NOx反应生成臭氧,是臭氧污染控制的重要前体物。VOCs不仅能产生新的污染物臭氧,其本身也是一种有毒有害的污染物,对人体健康具有一定的损害作用，VOCs的来源较为复杂，有一次排放源和二次光化学转化排放源，其中一次排放源主要来源于森林植被呼吸排放、二次排放源主要为工业生产和人类生活排放。由于城市群高度集中化，生产生活排放的VOCs急剧上升，也是造成臭氧逐渐出现区域性污染的主要原因。目前国内控制臭氧的思路主要是研究如何控制VOCs。近年来,国内外大量学者聚焦在VOCs 的控制研究方面,研究成果也颇为丰富。目前,我国VOCs 的研究主要集中在京津冀-2 、长三角 3、珠三角 4、汾渭平原 5、川渝地区 6 、长江中游城市群 7 等区域的VOCs排放源清单、关键组分、源谱、排放特征以及来源解析等方面，可以给各当地臭氧控制提供理论参考依据。贵州,地处中国西南腹地,与川渝地区和长江中游城市群相接壤。近年来,贵州省臭氧污染问题也日益突出。“十四五 初期，国务院及贵州省发布了一系列文件国务院关于支持贵州在新时代西部大开发上闯新路的意见（国发 2 0 2 2 2 号贵州省“十四五”生态环境保护规划贵州省“十四五”节能减排综合工作方案（黔府发 2 0 2 2 14号)等均提出了臭氧和细颗粒物协同控制理念，贵州省生态环境厅也转发了收稿日期:2 0 2 3-0 3-10作者简介：刘凯，男，19 9 0 年出生，毕业于成都理工大学，硕士学位，工程师,研究方向为大气污染成因分析与控制。*通信作者：陈龙，男，19 9 3年出生，毕业于中国矿业大学，本科，助理工程师，研究方向大气污染控制理论研究。山西化工Shanxi Chemical Industry贵州某城市大气VOCs污染特征及来源分析刘凯，陈龙*（贵州众蓝科技有限公司，贵州贵阳550 0 0 0)文献标识码：A生态环境部关于加快解决当前挥发性有机物治理突出问题的通知文件给当地市州政府，并要求各地提高认识,把解决当前VOCs治理突出问题放在重要位置。但贵州省在VOCs及臭氧方面的研究起步较晚，研究成果较少,大部分地区的臭氧、VOCs防治理念还停留在颗粒物防治层面上,因此,对贵州省VOCs污染防治研究迫在眉睫，通过对VOCs污染特征、主要反应物种、来源解析等方面的研究成果,为贵州省臭氧防控及VOCs治理提供理论依据：本文在贵州臭氧主要污染季期间，对贵州省某城市2 个标准站点进行环境空气VOCs手工采样，在实验室中分析了117种VOCs组分含量,对VOCs的变化特征、主要来源、臭氧生成潜势进一步讨论研究,以期对贵州省臭氧防控和VOCs控制的科学性提供参考依据。1研究内容1.1点位布设研究城市位于贵州省中北部，人口密度大、城市建设和工业集群发展较快，能够较好地代表贵州省VOCs研究，按照城市产业结构分布情况以及VOCs手工采样布点要求，选择该城市两标准站点进行VOCs采样，点位采样名称分别命名为采样点1和采样点2。1.2VOCs样品采集及分析方法1.2.1VOCs样品采集参照环境空气挥发性有机物的测定罐采样气相色谱质谱法(HJ7592015)的要求,选用容积6 L内壁惰性化处理的不锈钢材质苏马罐，恒定流量16.6 7 mL/min,时间6 h进行连续采样。使用前采样罐流量计进行校准，采样时加装过滤器，除去空气中的颗粒物，采样人员在采样点的下风向，避免采样人员对样品采集产生干扰。选择臭氧浓度高值时期Total 216No.11,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.11.096文章编号：10 0 4-7 0 50(2 0 2 3)11-0 2 54-0 32023年第11期2021年5月7 9 日、2 0 2 2 年3月17 18 日对采样点1、采样点2 两采样点进行为期5d的VOCs苏马罐采样，每站点每日4个6 h连续苏玛罐样品（即每0:006:00.6:0012:00,12:0018:00,18:0024:00四个时段,两采样点共计采集有效样品数40 个。1.2.21VOCs样品实验室分析1.2.2.1分析仪器Entech 3100清罐仪,EntechlInstruments,Inc.,美国;Entech7200大气预浓缩仪,EntechInstruments,Inc.,美国;GC-MS分析仪,日本岛津GCMS-QP2020。1.2.2.2分析方法在一定的超低温条件(如-18 0)下，一定体积的全空气样品通过富集冷阱，沸点高于该低温的组分被冷冻而富集停留在阱内，而沸点低于该低温条件的气体成分仍可自由通过。对冷阱加热，使富集的成分迅速气化进入GC色谱柱，实现全自动定型定量分析。样品首先通过Entech7200大气预浓缩仪进行富集浓缩，进样时对冷阱加热，使富集的组分迅速气化进入GC-MS系统进行分离和定量。参照环境空气挥发性有机物的测定罐采样气相色谱质谱法(HJ7592015）美国环保署Technical Assistance Docu-ment for Sampling and Analysis of Ozone Precursors（臭氧前驱物的采样和分析技术）（EPA600-R-98-161）等方法对样品中的烷烃、烯烃、炔烃、含氧有机物、芳香烃、卤代烃、有机硫等117 种VOCs组分进行定性定量分析。1.2.3VOCs样品数据处理1.2.3.1臭氧生成潜势计算挥发性有机物因种类繁多,活性差异较大,为了更好表征挥发性有机物对臭氧生成的影响,进而计算臭氧生成潜势(OFP)来表征不同VOCs组分生成臭氧的潜能,确定各类源对臭氧生成潜势的贡献,以及各组分的主要排放源。计算公式见式(1)：OFP;=Z,VOC;,MIR,式中：OFP,即第i个源的臭氧生成潜势;VOC,是第i个源中物种i的浓度;MIR,是物种j的MIR（最大反应活性）。1.2.3.2主要来源分析因现有有效样品数不足及贵州省无本地VOCs源谱，无法满足环境空气臭氧污染来源解析技术指南基于受体模型的VOCs来源解析技术方法中PMF及CMB模型要求的样品数量大于8 0 个和VOCs源组分谱，故不能定量识别出VOCs来源行业占比。本文仅根据现场污染源调查情况及查阅参考文献中VOCs组分的主要来源行业，定性分析了该城市VOCs主要来源行业，以此为该城市及贵州省臭氧防控及刘凯,等：贵州某城市大气VOCs污染特征及来源分析2.1.1VOCs 总体浓度采样期间（2 0 2 1年5月7 9 日、2 0 2 2 年3月 17 一18 日）该城市 VOCs 平均质量浓度为106.17g/m,折算体积分数为32.2 9 10-（采样点1、采样点2 臭氧主要污染季3月、5月连续2 4hVOCs质量浓度均值可代表该城市臭氧污染季整体环境VOCs质量浓度），其中3月VOCs质量浓度为8 5.6 0 g/m，5月VOCs质量浓度为12 6.7 3g/m,5月较3月VOCs质量浓度高出48%，说明该城市5月VOCs排放量和光化学转化更为强烈。罗达通等 7 2 0 2 0 年8 月对长株潭区域环境空气中10 6 种VOCs组分进行采样分析，VOCs体积分数为（2 0.510.5）10;张浩然等 8 2 0 2 1年2 一4月对南昌市城区环境空气中114种VOCs组分进行采样分析,VOCs体积分数为（146 40.4）10 饶芝菌等 9 12 0 19 年7 一8 月对遂宁市城区环境空气中10 6 种VOCs组分进行采样分析，VOCs体积分数为39.410；李羲等 10 12 0 19 年8 月对重庆市长寿区环境空气VOCs进行采样分析,VOCs体积分数为32.0 110 ;余家燕等 112 0 19 年对拉萨市城区环境空气中10 7 种VOCs组分进行采样分析,VOCs体积分数为49.8 310-；通过与上述城市VOCs采样浓度对比,贵州该城市VOCs浓度偏低,与西南区域周边城市VOCs浓度相当,可能与西南区域产业结构相关。采样期间,该城市VOCs组分聚类占比如图1所示，该城市VOCs组分聚类质量浓度大小依次为0V0Cs(30.92 g/m)烷烃(30.7 7 g/m)卤代烃(26.12 g/m)烯烃(9.8 2 g/m)芳香烃(7.8 8 g/m)炔烃(0.36 g/m）有机硫（0.2 2 g/m),所有组分中,OVOCs、烷烃、卤代烃占比最高，三者之和高达82.7%。根据V0Cs组分来看，质量浓度前10 大组分(1)依次为乙醛(7.51 g/m)丙醛(7.48 g/m)1,2-二氯乙烷(6.6 4g/m)乙酸乙酯(5.43g/m)甲基环戊烷（4.59 g/m）苯（4.52 g/m）1-已烯（3.55g/m）异戊烷（3.16 g/m）正丁烷（2.7 6 g/m）1,2-二氯丙烷（2.33g/m）、据有关文献报道，乙醛、丙醛、1,2-二氯乙烷、乙酸乙酯、苯、1,2-二氯丙烷等OVCs、氯代烃主要来自工艺过程或溶剂使用排放 12 ，甲基环戊烷、异戊烷、正丁烷等烷烃类主要来自汽车尾气排放 13。由此可见，该城市溶剂使用、油品储运及机动车尾气排放量可能较大。2.1.2VOCs质量浓度时间分布特征将采集到的样品按相同时间段分类，求取VOCs组分类别质量浓度平均值，得到VOCs组分每日不同255VOCs科学治理提供参考依据。2维结果及讨论2.1VVOCs浓度及时空分布特征山西化工第43卷炔烃芳香烃_0.34%有机硫7.42%0.30%烯烃9.25%卤代烃24.60%图1贵州某城市VOCs组分聚类占比图时段浓度分布，如图2 所示。表明该城市VOCs排放高值时段主要集中在6:0 0 一18:0 0,明显高于夜间和凌晨，这可能与该城市早晚高峰期间道路拥堵，汽车尾气排放量大有关，从烷烃排放量变化同样也能看出6:00一18:0 0 时间烷烃质量浓度呈现上升趋势。而在6:0018:00时间段0 V0Cs、氯代烃质量浓度明显高于其他时间段，这可能与这一时间段当地工业生产、人为活动所使用的溶剂量增加有关。120(/)0OVOCs芳香烃卤代烃烃目烷烃口烯烃有机硫100806040F20000:0006:00 06:0012:0012:0018:00 18:0024:00图2 贵州某城市VOCs组分每日不同时间浓度分布图2.1.3VOCs质量浓度空间分布特征为研究该城市VOCs质量浓度空间分布情况,分别对比两采样点位VOCs总浓度、OVOCs、烷烃、卤代烃、烯烃、芳香烃、烃、有机硫等组分质量浓度，如图3所示，结合现场污染分布情况，对比该城市VOCs组分质量浓度空间分布特征。通过对比发现,采样点1的VOCs质量浓度及各组分质量浓度均高于采样点2，主要由于该城市工业园区、喷涂行业均位于采样期间采样点1的上风向，可能受工业园区、喷涂行业溶剂使用排放影响，导致采样点1的OVOCs、卤代烃质量浓度均高于采样点2;另一方面,采样点1靠近城市主干道，且此处交通流量大，易造成道路拥堵情况，而采样点2 位于居民集中区离主干道较远，这可能也是造成采样点1烷烃质量浓度明显高于采样点2 的主要原因。2.2VOCs的臭氧生成潜势采样期间，该城市总VOCs臭氧生成潜势(OFP)为2 8 2.50 g/m，其中5月0 FP为32 0.7 5g/m,3月OFP为2 44.2 3g/m5月较3月高31%。聚类后各VOCs组分臭氧生成潜势大小分别为OVOCs(137.03g/m）140120100OVOCs8029.12%60VOCs组40F分占比20F0VOCs图3不同采样点位VOCs及组分浓度对比图烧烃28.98%时间段监测点位1监测点位2烷烃卤代烃烯烃芳香烃炔烃有机硫烯烃（8 1.7 7 g/m）烷烃（41.55g/m）芳香烃（15.42 g/m）卤代烃（6.31g/m）炔烃（0.33g/m）有机硫(0.0 8 g/m）。各组分臭氧生成潜势占比如图4，其中占比最大的为OVOCs（48.51%），其次分别为烯烃（2 8.9 4%）、烷烃（14.7 1%）芳香烃（5.46%），而卤代烃、炔烃、有机硫占比较少,三者之和仅不足3%。由于OVOCs组分浓度高、且反应活性大，其臭氧生成潜势远高于其他组分,而卤代烃虽组分浓度较高，但反应活性低,其臭氧生成潜势较低。芳香烃卤代烃炔烧有机硫5.46%2.23%0.12%0.03%烧烃14.71%烯烃28.94%图4采样期间VOCs组分臭氧生成潜势OFP占比图2.3VOCs 的主要来源根据VOCs排放源调查，该城市共有工业园区2 个，其中1个主要为汽车整车制造、机械制造，另一个为物流园，内部有几家制鞋、印染、电子元件生产会涉及到有机溶剂使用，加油站2 0 家、汽修厂（店）12 5家、20家外墙待喷涂工地且2 个采样点周边均为公园植被较为茂盛,结合VOCs采样组分浓度及相关文献 12-14,表明该城市占比较大及臭氧生成潜势较高的VOCs组分来源分别为OVOCs（工业排放、汽修喷涂、外墙喷涂）、烷烃（加油站、汽车尾气）、烯烃（天然植被）。3结论1)采样期间(2 0 2 1年5月7 9 日2 0 2 2 年3月17 18日）该城市VOCs平均质量浓度为10 6.17 g/m，其中质量浓度占比较高的组分为OVOCs(30.92g/m）、烷烃(30.7 7 g/m）、卤代烃（2 6.12 g/m）,三者之和高达8 2.7%。(下转第2 7 0 页）OVOCs48.51%山西化工第4 3 卷Discussion on Carbon Emission Assessment of Industrial Park Planning and EnvironmentalImpact AssessmentBai Zhiqiang(Hebei Zhonglian Energy and Environmental Protection Technology Co.,Ltd.,Shijiazhuang Hebei 050000,China)Abstract:Taking a certain industrial park planning project as the research object,this paper analyzes the carbon emission assessment inits environmental impact assessment work,including the project overview,carbon emission assessment analysis,and carbon emissionassessment results analysis studied in this study.Afer analysis,it was found that the carbon emissions of the industrial park after planningcannot meet the actual control needs of the region,and reasonable measures need to be taken to optimize and adjust its planning plan.Through this analysis,a certain reference is provided for the improvement of the quality of environmental assessment work in industrialparks and the optimization of planning schemes,thereby further ensuring the rationality of modern industrial park planning and meeting theactual environmental protection needs within the scope of influence of industrial parks.Key words:industrial park;park planning;major enterprises;carbon emissions;carbon emission assessment(上接第 2 5 6 页)2)该城市VOCs时空分布特征为：VOCs排放高值时段主要集中在6:0 0 一1 8:0 0,明显高于夜间和凌晨，高值时段的VOCs组分主要OVOCs和烷烃；采样点1 的VOCs浓度及各组分浓度均高于采样点2,主要由于该城市工业园区、喷涂行业均位于采样期间采样点1 的上风向，可能受工业园区、喷涂行业溶剂使用排放及靠近城市主干道汽车尾气影响。3)采样期间,该城市总VOCs臭氧生成潜势(OFP)为2 8 2.5 0 g/m,其中5 月0 FP为3 2 0.7 5 g/m,3月OFP为2 4 4.2 3 g/m。臭氧生成潜势较大的组分为0 VOCs(137.03g/m)、烯烃(8 1.7 7 g/m)、烷烃(41.55 g/m),三者占比高达9 2%。4)该城市占比较大及臭氧生成潜势较高的VOCs组分来源分别为OVOCs(工业排放、汽修喷涂、外墙喷涂）、烷烃(加油站、汽车尾气)和烯烃（天然植被）。1张宝军唐山市VOCs排放特征及来源解析以2 0 2 0 年1 7月为例 J.环境经济,2 0 2 1(1 2)：5 7-5 9.2王晓琦，程水源，王瑞鹏.京津冀区域人为源VOCs排放特征及管控策略 J.环境科学研究,2 0 2 2(2)：1-1 2.3王伶瑞，李海燕，陈程，等.长三角北部沿海城市2 0 1 8 年大气VOCsAnalysis of the Characteristics and Sources of Atmospheric VOCs Pollution in a City inAbstract:According to the manual sampling requirements for volatile organic compounds,VOCs were manually sampled from Suma tankson the roofs of two standard stations in a city in Guizhou Province in May 2021 and March 2022,respectively.The V0Cs variationcharacteristics,main sources,and ozone generation potential during the main ozone pollution seasons in the sampled cities were analyzed.The results indicate that the average mass concentration of VOCs in the city is 106.17 g/m,total VOCs ozone generation potential(OFP)is 282.50 g/m,the high emission period is mainly concentrated from 6:00 to 18:00 every day.Through source analysis,it is indicatedthat the VOCs with a large proportion and high ozone generation potential in the city come from OVOCs(industrial emissions,automotiverepair spraying,exterior wall spraying),alkanes(gas stations,car exhaust),and olefins(natural vegetation).Key words:volatile organic compounds;pollution characteristics;source analysis分布特征 J.环境科学学报，2 0 2 0，4 0（4)：1 3 8 5-1 4 0 0.4张雪驰，沙青娥，陆梦华，等.珠三角某石化园区VOCs排放特征及影响评价 J.环境科学，2 0 2 2,4 3(4):1 7 6 6-1 7 7 6.5闫雨龙,彭林.山西省人为源VOCs排放清单及其对臭氧生成贡献 J.环境科学,2 0 1 6,3 7(1 1)：4 0 8 6-4 0 9 3.6王成辉，陈军辉，韩丽，等.成都市城区大气VOCs季节污染特征及来源解析 J1.环境科学，2 0 2 0,4 1(9)：3 9 5 1-3 9 6 0.7罗达通，张青梅，刘湛，等.长株潭城区8 月VOCs污染特征及来源分析 J.环境科学,2 0 2 2,4 3(7)：3 4 6 3-3 4 7 28张浩然，刘敏，王小嫚，等.南昌市2 0 2 1 年春季大气VOCs污染特征和来源分析 J1.中国环境科学，2 0 2 2,4 2（3）：1 0 4 0-1 0 4 7.9饶芝菌，赵豆豆，母康生，等.遂宁市夏季大气挥发性有机物污染特征及来源解析 J.中国环境监测，2 0 2 2 3 8(3）：9 6-1 0 4.10李羲,安杰.长寿区挥发性有机物来源解析与臭氧成因研究 J.环境科学与技术,2 0 2 2,4 5(Supple1):215-219.11余家燕，韩燕，陈木兰，等.拉萨市挥发性有机物的组成特征、季节变化和来源解析 J.环境科学,2 0 2 2,4 3(1)：1 1 3-1 2 2.12 付琳琳.大气挥发性有机物(（VOCs)人为源排放特征研究 D.北参考文献京：北京大学,2 0 0 5.13陆思华，白郁华，张广山，等.机动车排放及汽油中VOCs成分谱特征的研究 J.北京大学学报：自然科学版，2 0 0 3，3 9（4）：507-511.14李如梅,武媛媛，彭林，等.朔州市夏季环境空气中VOCs的污染特征及来源解析 J.环境化学，2 0 1 7,3 6（5）：9 8 4-9 9 3.GuizhouLiu Kai,Chen Long(Guizhou Zhonglan Technology Co.,Ltd.,Guiyang Guizhou 550000,China)