大气污染防治的"眼睛"与"智囊"

正全球领先的大气PM_(2.5)在线源解析质谱系统、多物种高时空分辨率的走航系统、大气VOCs吸附浓缩在线监测系统、超复杂大气组分分析系统……由广州禾信仪器股份有限公司(以下简称"禾信仪器")开发的多种质谱仪器产品,在"蓝天保卫战"中对PM_(2.5)、VOCs等进行实时在线监测及分析,为大气污染防治工作提供科学指引和重要技术支撑。     

南昌市2021年春季大气VOCs污染特征和来源分析

2021年2～4月,利用AQMS-900VCM大气挥发性有机物在线监测系统对南昌市经济技术开发区大气中114种挥发性有机化合物(VOCs)进行了在线观测,分析了春季南昌市大气中VOCs浓度水平、日变化,估算了各种VOCs的臭氧生成潜势(OFP),并基于PMF模型探讨了 VOCs的来源.结果表明,南昌市经济技术开发区20...     

苏州青剑湖VOCs季节污染特征及来源解析

大气挥发性有机物(VOCs)是大气光化学污染的重要前体物,研究其污染特征及来源对VOCs排放的管理和控制具有重要意义。该研究采用TH-300在线监测系统对苏州青剑湖大气VOCs进行在线观测,综合分析春季和夏季VOCs的污染水平及特征,运用PMF受体模型对VOCs进行来源解析。结果表明,春季和夏季VOCs体积分数分别为28.67×10~(-9)和31.26×10~(-9);日变化明显,呈双峰特征,早晚高峰出现峰值;运用特征物种比值法分析表明青剑湖VOCs主要来自周边工业园区污染排放;PMF模型解析显示机动车尾气、工业排放和涂料/溶剂使用是该区域VOCs的主要来源,尤其在臭氧污染时段,VOCs主要来自溶剂/涂料使用和工业排放。     

城市尺度高空间分辨率VOCs组分排放清单构建方法与应用

挥发性有机物(VOCs)是影响大气复合污染形成的关键前体物,来源众多且化学组成差异较大. 为满足城市尺度VOCs精准管控需求,本文基于“自下而上”的人为源活动水平数据与植被遥感资料,并与文献调研和实测VOCs源谱信息相耦合,采用排放因子法构建了城市尺度高空间分辨率VOCs组分清单的编制方法,并以河南省驻马店市为研究区域开展应用. 结果表明:①本文构建的清单编制方法能够获取城市尺度高空间分辨率的VOCs组分排放清单,根据现阶段可获取的活动水平分辨率,清单分辨率可在1 km×1 km及以上. ②驻马店市烯烃组分排放量最高,其次是烷烃和含氧VOCs (OVOCs),其中排放量较高的物种为异戊二烯、苯乙烯和乙酸乙酯等;对于臭氧生成潜势(OFP),烯烃和OVOCs是主要贡献者,OFP贡献较高的物种为异戊二烯、乙烯、乙醛和甲醛等;在空间分布上,研究区域VOCs排放空间分布呈明显差异,林地茂密、工业企业密集、人口和路网密度较大的区域VOCs排放量较高. ③将清单结果与受体模型解析结果对比发现,二者在主要源类的识别上基本一致,印证了所构建清单的可靠性. 对比PMF解析因子谱和清单参考源谱发现,清单参考源谱中燃烧源以及工艺过程和溶剂使用源适用性较好,移动源谱适用性较低. 研究显示,驻马店市VOCs总量及组分排放空间特征明显,高空间分辨率清单可为城市差异化管理提供基础.      

某石油化工园区秋季VOCs污染特征及来源解析

利用快速连续在线自动监测系统对某典型石油化工园区2014年秋季(9、10、11月)大气中VOCs进行监测,并对其组成、光化学反应活性、时间变化特征和来源进行解析.结果表明:秋季大气中VOCs的混合体积分数明显高于国内外其他城市和工业地区,且烷烃是大气中VOCs的最主要成分.研究区秋季3个月份大气中VOCs的混合体积分数之间差异不显著,但各种烃类的日夜变化特征明显:烷烃、烯烃和芳香烃呈现"单峰单谷"变化趋势,乙炔的变化趋势呈"W"型.PMF受体模型解析结果表明主要来源于天然气交通及溶剂、炼油厂的泄漏或挥发等过程,其次为其他交通来源,沥青对于研究区VOCs来源也有一定的贡献.等效丙烯体积和最大臭氧生成潜势对VOCs的光化学反应活性计算结果表明,烯烃和烷烃分别是各自混合体积分数的最主要的贡献者.     

广州番禺大气成分站挥发性有机物的污染特征

应用GC/FID在线挥发性有机物(VOCs)检测仪,于2011年6月~2012年5月在中国气象局广州番禺大气成分观测站进行了1a的连续监测,获得了具有高时间分辨率的VOCs组成、含量及其时间变化规律.结果表明:VOCs浓度月变化范围是(40.99~65.400)×10-9,月平均浓度48.10×10-9,冬季VOCs浓度高于夏季.VOCs日浓度变化范围是(35.10~59.13)×10-9.VOCs组分随季节变化所占比例不同,烷烃、烯烃和芳香烃全年平均所占比例分别为58%、16%和26%.采样点在7月份没有周末效应,而在12月份表现出显著周末效应.国庆长假期间的大气VOCs浓度比国庆节放假前、后均有大幅度降低,降幅分别达到39.3%和56.7%.采样点的大气VOCs浓度与风速呈负相关性.当风向为NNE、NE和SSW时,风速较大,VOCs的浓度较低;当风向为WNW和ENE时则相反.由于夏季温度高使溶剂挥发性和植物排放增强,所以导致BTEX(苯、乙苯、甲苯和二甲苯)和异戊二烯的浓度在夏季明显高于冬季.     

我国重点区域环境大气VOCs监测体系现状及发展方向

科学开展大气挥发性有机物(VOCs)的监测是臭氧(O₃)与细颗粒物(PM_2.5)复合污染成因机制和防控的关键基础,对持续改善我国空气质量具有重要意义. 为优化提升我国VOCs监测体系和效能,提出未来光化学监测发展方向和路径,通过调研、数据挖掘总结评估了国内外VOCs监测体系设计、监测布点、监测项目和时段、监测技术和质控技术等监测要素,结果表明:①我国初步建成了覆盖重点区域的光化学监测网,但监测点位功能相对单一,缺乏区域、输送、排放高值区等关键点位,其优化和完善是提升我国VOCs监测效能的重要途径. ②5—9月是我国O₃污染的重要时段,影响O₃的重要组分则主要为美国环境保护局(US EPA)光化学评估监测站(Photochemical Assessment Monitoring Stations, PAMS)所涉及的组分以及醛酮类组分,其中乙烯、苯系物、甲醛、乙醛等尤为关键,并应关注部分支链烯烃和α-蒎烯、β-蒎烯等天然源烯烃对O₃或颗粒物的影响,最终需结合本地化特点优化监测项目. ③我国VOCs监测技术体系中手工监测和自动监测各具优势,未来发展趋势以自动监测为主、手工监测为辅,监测技术体系应向高精准度化、标准化、小型化、模块化、智能化,以及高时间分辨率和低成本等方向发展;同时持续进行质量体系标准研究,补足空白,提升监测数据质量. 研究显示,我国环境大气VOCs监测应优化监测布点,加强监测技术体系和质量体系标准化,并聚焦重点时段形成我国本地化监测项目,从而科学地优化和完善我国光化学监测体系.      

某石油炼制企业VOCs排放源强反演研究

选取我国北方某石油炼制企业为研究对象,针对其挥发性有机物(VOCs)排放,于春季3月开展了厂界周边大气VOCs环境浓度监测,并利用ISCST-3空气质量模型反推出该企业VOCs排放源强.监测结果表明,厂外上风向背景点与下风向受体点TVOCs浓度平均值分别为28.6×10-9和88.3×10-9,且2个区域VOCs还存在化学组分特征差异,背景点以乙烷、丙烷、乙烯为主,而受体点化学组分中丙烯、异丁烷、丁烷、异戊烷、戊烷的体积浓度百分比显著上升,说明该炼油厂VOCs排放体量大,对局地环境影响显著.扣除背景点VOCs,获得了该炼油厂VOCs排放化学成分谱,其主要成分体积浓度百分比:乙烷(23.4%)、丙烷(11.8%)、丁烷(10.4%)、异丁烷(9.0%)、戊烷(5.3%)、异戊烷(6.4%)、丙烯(11.5%),成分谱特征与国内相关文献相似.ISCST-3模型反演结果显示,该炼油厂TVOCs年排放量平均值为(2201.6±1011.9) t/a,折合排放因子约0.73g VOCs/kg原油.该计算结果偏低,原因可能在于:其一,测试季节为春季,较低的环境温度致使了炼油厂挥发散逸环节的排放低于全年平均水平;其二,ISCST-3模型为扩散模型,未考虑VOCs化合物在局地范围的化学衰减.     

济南市夏季环境空气VOCs污染特征研究

对济南市2010年夏季环境空气中56种挥发性有机物进行在线气相色谱监测,分析其污染特征及其与气象条件的关系.结果表明,济南市环境空气监测的56种VOCs中主要为烷烃、芳香烃和烯烃,占总监测挥发性有机物的98.2%;6、7月济南市环境空气VOCs浓度整体稳定,8月中下旬浓度明显偏高,且夏季VOCs成分质量百分比随温度有一定变化;VOCs浓度日变化规律曲线在晴天都有明显的双峰特征,分别出现在每天车流量高峰时段,降雨时无明显双峰特征且浓度偏大;济南市环境空气夏季VOCs浓度与风速、日照时间成负相关性,大气稳定度较高时,污染物不易扩散,VOCs浓度呈增长趋势.济南市VOCs的排放源主要是工业排放和机动车排放、汽油的挥发和泄漏等.     

环境中挥发性有机物监测及分析方法

挥发性有机物(VOCs)是一类重要的环境污染物,严重威胁着环境和人类健康。随着VOCs问题的日趋突出,关于VOCs监测技术的研究也越来越多,检测技术逐渐完善。本文对大气中VOCs的监测技术进行了详细的综述,重点介绍了气相色谱-质谱、高效液相色谱等离线检测方法和质子转移反应质谱法在线监测方法。此外,本文分析了各种采样方法及仪器检测技术的优势与不足,旨在为大气VOCs的监测与研究起到一定的指导作用。     

基于大气化学机制的天津市重点行业VOCs化学物种谱研究

选取天津市汽车制造、家具制造、包装印刷及医药制造等13个VOCs重点行业,通过实测法构建了工业源本地化VOCs成分谱,并基于大气模型化学机理CB05和SAPRC99建立了本地化物种谱,且与美国环保署SPECIATE数据库中的物种谱进行对比分析,通过空气质量模型验证不同大气化学机制对O₃生成的影响.结果表明：①基于SAPRC99机制建立的本地化物种谱与SPECIATE的差异要显著高于CB05机制.②汽车制造、家具制造、乐器制造、涂料生产、汽车零部件制造、轮胎制造行业物种谱差异较小,包装印刷、医药制造等其它行业差异较为显著.③不同模式大气气相化学机制对O₃的模拟结果的变化趋势总体一致,不存在显著性差异,但SAPRC99机制模拟结果略高于CB05机制,建议当本地化VOCs成分谱缺失或不详尽时,优先考虑采用CB05机制.     

基于BP神经网络的VOCs实时源解析方法

为了提高挥发性有机物(VOCs)源解析的时效性,基于BP神经网络提出了对VOCs监测数据进行实时源解析的PBP模型。利用验证数据证实了PBP模型可获得与PMF模型准确性相当的源解析结果,并且PBP模型具有不受输入数据量限制且计算速度快的优点。将PBP模型应用于长三角某工业园区监测时长为10个月的VOCs组分在线数据并计算得到高时间分辨率的源解析结果,发现监测点位VOCs主要来源为工业源(25%)>燃煤源(20%)>汽油车尾气源(18%)>溶剂使用源(15%)>柴油车船舶尾气混合源(12%)>油品挥发源(6%)>植物源(5%)。此外,结合风速风向数据对各污染源主要贡献方位进行识别,为VOCs的精确管理和控制提供参考,且具有较大的源解析应用潜力。     

大连市夏季VOCs化学反应活性及来源

为了解大连市环境空气挥发性有机物（VOCs）污染特征及来源,基于2020年6~8月高时间分辨率VOCs在线观测数据,对大连市大气VOCs的浓度水平、组成特征、反应活性及来源情况进行了分析.结果表明φ（VOCs）的平均值为（10.21±5.71）×10^-9,其中烷烃占比为66.35%,烯烃为11.89%,炔烃为7.75%,芳香烃为14.01%.VOCs和NO_x呈现夜间高,白天低的特征,而O₃变化趋势相反.综合考虑物种活性,确定甲苯、乙烯、间/对-二甲苯、1-己烯、正丁烷、异戊烷、正戊烷和异戊二烯是影响大连市大气VOCs的关键物种,优先控制烯烃和芳香烃类化合物的排放是改善大连市夏季O₃污染的关键.PMF源解析结果显示交通源（26.38%）、燃烧源（22.75%）、工业排放源（17.09%）、溶剂使用源（14.59%）、天然源（11.72%）和其他（7.47%）为监测期间VOCs的主要来源,交通源和燃烧源排放是大连市夏季O₃防控的重点污染源.     

A three-dimensional steady-state atmospheric dispersion-deposition model for emissions from a ground-level area source

An analytical solution to the steady-state three-dimensional atmospheric dispersion equation has been developed for the transport of non-buoyant emissions from a continuous ground-level area source. The model incorporates power law profiles for the variation of wind speed and vertical eddy diffusivity with height, represents the lateral eddy diffusivity as a function of wind speed and the crosswind dispersion coefficient, and includes dry deposition as a removal mechanism. The model is well suited for accurate prediction of emission concentration levels in the vicinity of an area source, as well as farther downwind, under neutral or stable atmospheric conditions. The impact of the important model parameters on contaminant dispersion is examined. The results from several simulations, compared with point and line sources of equivalent source strength, indicate that at short downwind distances, predictions of contaminant concentrations emitted from area sources may be unacceptably inaccurate unless the structure of the source is properly taken into account.     

工艺过程源和溶剂使用源挥发性有机物排放成分谱研究进展

工艺过程源和溶剂使用源是我国大气挥发性有机物(VOCs)最主要的工业来源,近年来源成分谱的研究逐步受到重视.本文总结梳理了2000年以来国内外有关工艺过程源和溶剂使用源排放VOCs特征的相关研究,对比分析了不同研究结果的差异,结合不同研究的对象和方法,探讨了影响溶剂使用和工艺过程源排放成分谱研究的主要影响因素.结果表明,工艺过程源下分的32个三级子类(参照国家《大气挥发性有机物源排放清单编制技术指南》源分类方法)中,有相关研究报道的包括八类;溶剂使用源下分的10个三级子类中,有相关研究报道的包括四类.总体而言,细化的行业研究种类比较少,不同行业排放VOCs组成差异大,可比性较差.污染源采集测试方法对同一行业源排放成分谱研究结果有较大影响.此外,成分谱中VOCs物质名录的不统一也不利于不同研究结果的比较;含氧VOCs是上述两类污染源排放的重要组分,需要纳入测量范围.未来,有必要建立开放交互式的工艺过程源和溶剂使用源排放VOCs成分谱库平台,鼓励并形成不同研究结果的共享及录入机制;并建立相关研究成果数据入库规范,包括研究的对象、方法、地区、时段以及样本量等详细信息,以便开展不同VOCs源成分谱不确定性评判.     

四川省人为源挥发性有机物组分清单及其臭氧生成潜势

基于调研文献测试数据,对不含含氧有机物（oxygenated volatile organic compounds,OVOCs）组分的源成分谱进行修订和重构,得到归一化的VOCs源成分谱,根据2015年四川省大气污染源排放清单建立了基于源成分谱的1 km×1 km VOCs组分排放清单,并估算其臭氧生成潜势以评估对臭氧生成的影响.所建立的VOCs源成分谱库包括45个源成分谱和519种组分,由于针对富含OVOCs的生物质燃烧和汽车排放等源类进行了修订和重构,因此所建立的源成分谱库对于VOCs组分清单构建和源解析具有更好地应用性.VOCs组分清单结果表明,四川省人为源VOCs总排放量为773.8 kt,其中烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、OVOCs、卤代烃和其它VOCs分别占VOCs总排放量的21.6%、10.0%、1.7%、28.0%、26.2%、4.2%和8.3%,总臭氧生成潜势（ozone formation potential,OFP）为2584.9 kt,上述各类VOCs分别占总OFP的6.9%、26.1%、0.5%、42.3%、23.2%、0.4%和0.5%.四川省各城市VOCs排放组分均以芳香烃、OVOCs和烷烃为主,但亦存在显著差异：成都、雅安、阿坝、甘孜和凉山机动车排放贡献较大,烷烃排放量占VOCs排放总量的比例较高;攀枝花为工艺过程源贡献较大的重工业城市,烷烃排放量占比较高;德阳、眉山、遂宁和资阳溶剂使用源排放较大,OVOCs排放量占比较高.四川省VOCs排放量和OFP较大的组分主要集中分布于人口和工业较为密集和发达的四川盆地区域以及凉山和攀枝花的部分地区,其中间-二甲苯和甲苯主要贡献源为溶剂使用源,导致其在城市建成区的分布更为集中,生物质燃烧对乙烯和甲醛排放有大量贡献,造成其在农业发达的川东和川南的耕地区域有大量分布.     

基于气团老化程度对挥发性有机物分类改善PMF源解析效果

VOCs作为臭氧与二次有机气溶胶的关键前体物,其来源解析对臭氧和颗粒物的协同控制至关重要.但多数VOCs具有反应性,不能完全满足受体模式对污染源排放化学物质组成稳定的假设要求,导致受体模式解析结果不能精准反映实际源贡献.为解决因不同VOCs反应活性不同而导致的组分相对变化与模型假设不符的问题,引入VOCs老化程度来表征...     

Characterization, reactivity, source apportionment, and potential source areas of ambient volatile organic compounds in a typical tropical city

Based on one-year observation, the concentration, sources, and potential source areas of volatile organic compounds (VOCs) were comprehensively analyzed to investigate the pollution characteristics of ambient VOCs in Haikou, China. The results showed that the annual average concentration of total VOCs (TVOCs) was 11.4 ppbV, and the composition was dominated by alkanes (8.2 ppbV, 71.4%) and alkenes (1.3 ppbV, 20.5%). The diurnal variation in the concentration of dominant VOC species showed a distinct bimodal distribution with peaks in the morning and evening. The greatest contribution to ozone formation potential (OFP) was made by alkenes (51.6%), followed by alkanes (27.2%). The concentrations of VOCs and nitrogen dioxide (NO₂) in spring and summer were low, and it was difficult to generate high ozone (O₃) concentrations through photochemical reactions. The significant increase in O₃ concentrations in autumn and winter was mainly related to the transmission of pollutants from the northeast. Traffic sources (40.1%), industrial sources (19.4%), combustion sources (18.6%), solvent usage sources (15.5%) and plant sources (6.4%) were identified as major sources of VOCs through the positive matrix factorization (PMF) model. The southeastern coastal areas of China were identified as major potential source areas of VOCs through the potential source contribution function (PSCF) and concentration-weighted trajectory (CWT) models. Overall, the concentration of ambient VOCs in Haikou was strongly influenced by traffic sources and long-distance transport, and the control of VOCs emitted from vehicles should be strengthened to reduce the active species of ambient VOCs in Haikou, thereby reducing the generation of O₃.