炼焦过程挥发性有机物排放特征及其大气化学反应活性

利用不锈钢采样罐和全自动预浓缩/GC/MS系统,在58-Ⅱ型和JN43-80型焦炉顶测试了炼焦过程中挥发性有机物(VOCs)中各组分的浓度,研究了VOCs排放特征,结合OH自由基消耗速率分析了这些物质的反应活性.研究发现,在装煤时刻和炼焦过程中,58-Ⅱ型焦炉产生的总挥发性有机物(TVOCs)浓度分别为7022 μg·m-3和6266μg·m-3;JN43-80型焦炉产生的TVOCs浓度分别为4185 μg·m-3和3298μg·m-3.装煤时刻产生的TVOCs浓度明显高于炼焦过程产生的.炼焦过程(包括装煤时刻)无组织排放的VOCs,包含烯烃、烷烃、芳香烃、卤代烃以及少量的醛和酮,其中乙烯、乙烷、丙烯、苯以及甲苯等为主要成分.这些产生的VOCs反应活性各不相同,活性最大的是烯烃类物质.其活性占TVOCs反应活性比重为86.2%±2.1%;其次是芳香烃类物质,其活性比重为9.2%±3.1%;反应活性最大的5个物种分别是丙烯、乙烯、1,3-丁二烯、1-丁烯以及苯乙烯.     

典型焦化厂大气挥发性有机物排放表征分析

焦化行业是我国重要工业类别,但因其工艺过程复杂,所以VOCs（挥发性有机物）排放特征尚不明确.以典型机械焦化厂为研究对象,对焦炉烟囱、推焦、装煤和焦炉顶等不同排放环节进行采样,并利用GC/MS（气相色谱质谱联用仪）进行多物种分析,并对焦化厂排放VOCs的OFP（生成O₃的潜势）进行探索性研究.结果表明:①焦化厂排放的VOCs包括烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃和含氧VOCs等六大类,共90多个物种.②不同环节排放的ρ（VOCs）差异显著,其中,焦炉烟囱ρ（VOCs）排放量（87.1 mg/m3）最大,其次为推焦（4.0 mg/m3）、装煤（3.3 mg/m3）和焦炉顶（1.1 mg/m3）.③不同环节排放的VOCs种类不同,但均以烷烃和烯烃为主,其中,焦炉烟囱排放的烯烃最多（占比达66%）,装煤和推焦排放的则以烷烃为主（占比分别为42%和36%）,焦炉顶排放的烷烃和烯烃相近（占比分别为31%和29%）.④基于排放特征和最大增量反应活性法研究发现,焦炉烟囱是焦化厂VOCs减排的重点环节,烯烃是重点减排的物种,特别是乙烯、丙烯、丁烯和1,3-丁二烯等,但乙醛、苯、甲苯等也不容忽视.研究显示,以乙烷/丙烷/乙烯（三者质量浓度之比）为指标,可明显区分焦炉烟囱、推焦、装煤和焦炉顶等不同环节的VOCs排放.      

天津滨海新区大气VOCs组成及光化学活性分析

为分析天津市挥发性有机物(VOCs)组成及光化学活性,于2014年5-9月在天津市滨海新区开展在线观测。结果表明,天津市VOCs平均浓度为90.5×10~(-9)(V/V),其中,烷烃、烯烃和芳香烃贡献分别达到60.7%,29.0%和10.3%。等效丙烯浓度和臭氧生成潜势(OFP)评估发现,天津市VOCs光化学反应较活跃的物质以低碳(C2~C5)烯烃和烷烃为主,反应活性和对臭氧生成贡献较大的物种主要为1,3-丁二烯、丙烯、乙烯等烯烃类。VOCs平均最大O_3增量反应活性为3.08,约为丙烯的1/3。气团老化程度评估发现,除受到局地排放影响外,区域传输也起到一定作用。     

焦化厂VOCs的臭氧生成潜势及二次有机气溶胶生成潜势分析

焦化厂因其工艺特殊,SO₂、NO_x、颗粒物及VOCs的排放问题较为突出。故对焦化厂厂界环境空气VOCs排放特征进行分析,并依据最大增量反应活性(MIR)法和等效丙烯浓度(PEC)法对VOCs的臭氧生成潜势(OFP)进行评估,依据气溶胶生成系数(FAC)法对VOCs二次有机气溶胶生成潜势(SOAFP)进行评估。结果表明:1)厂界上、下风向5个点位共分析出包括芳香烃、卤代烃、烯烃、硫化物、酮类在内的17种VOCs; 2)不同区域厂界检出的VOCs差异显著,总质量浓度为28.2~167.9μg/m3,其中芳香烃在各点位TVOCs中占比最大,达到51.01%~84.63%;3)脱硫提盐冷鼓区域边界OFP最大,理论值为335.51μg/m3,办公生活区边界OFP最小,理论值为47.06μg/m3,芳香烃对OFP贡献率为27.21%~62.37%,烯烃为39.17%~61.84%,卤代烃为2.08%~14.56%;通过PEC法估算OFP,结果变化趋势与MIR法结果相一致,等效丙烯浓度为3.11~31.89μg/m3;且1—5点位芳香烃的等效丙烯浓度贡献率分别为37.10%、51.46%、66.79%、58.80%和22.74%;4)1—5点位SOAFP分别为0.452,0.938,2.517,4.055,0.495μg/m3;芳香烃对SOAFP贡献最大。丙烯、甲苯、二甲苯、氯乙烯等质量浓度和反应活性均较大的物质,是需要优先控制的VOCs组分,可作为焦化厂环境空气VOCs的标志物。     

长白山地区大气VOCs 的观测研究

为了解我国东北内陆背景大气中挥发性有机物(VOCs)的浓度水平和变化形式,采用3 步冷冻浓缩和GC/MS 联用技术对长白山地区大气中VOCs 进行了为期1 年的采样分析.结果表明,长白山地区大气中总挥发性有机物(TVOCs)年平均浓度为(181.7±69.6)×10-9C(碳单位体积比),其中烷、烯、芳香和卤代烃4 类物质的百分含量依次为43%、22%、31%和4%.烷烃类物质中异戊烷、2-甲基戊烷、正戊烷和3-甲基戊烷等机动车尾气或汽油挥发特征性物质浓度最高;芳香烃类物质中苯/甲苯的特征比值略高于机动车尾气排放特征比值0.5;烯烃类物质以植物排放的蒎烯、异戊二烯为主.从高浓度VOCs 种类分析,长白山地区大气VOCs 受汽车污染和森林排放双重控制.TVOCs 浓度年度峰值出现在春季,为(206.0±58.9)×10-9C;谷值出现在冬季,为(152.3±53.9)×10-9C.根据等效丙烯浓度的计算,烯烃对该地区O3 生成贡献最大,而含量丰富的烷烃、芳香烃则在光化学反应中贡献较小.     

生物质成型燃料锅炉挥发性有机物排放特征

以5台燃成型生物质燃料锅炉为研究对象,基于预浓缩-GC-MS/FID的测量方法,对成型生物质燃烧产生的烟气进行了挥发性有机物(VOCs)排放特征研究,同时还测定颗粒物、NO_x、SO_2和汞及其化合物的排放浓度.结果表明,5台锅炉所排放的SO_2和汞及其化合物均低于排放标准要求,而氮氧化物和颗粒物的排放存在高于国标排放限值现象.56种VOCs总质量浓度在(872.43±293.80)~(6 929.66±1 137.25)μg·m~(-3)之间,影响因素分析表明VOCs浓度与炉膛中心温度及负荷有较强负相关性.VOCs的排放中烯烃占比最大,达41%~59%,其次是烷烃和芳香烃,分别为27%~49%和6%~18%.烯烃的排放以乙烯、1-丁烯、顺-2-丁烯和1-己烯为主,烷烃以正己烷、异戊烷和环戊烷为主,芳香烃则以苯和甲苯为主.臭氧生成潜势采用最大增量反应活性法进行分析,5台锅炉的臭氧生成潜势贡献主要来自于烯烃,高达76%~90%,而烷烃也可占6%~19%.     

上海市城区春节和“五一”节期间大气挥发性有机物的组成特征

挥发性有机物(VOCs)是对流层臭氧和二次有机气溶胶等二次污染生成过程的关键前体物.研究VOCs的浓度水平、组成特征和反应活性对揭示复合型大气污染的形成机制具有重要意义.本研究利用在线气相-氢离子火焰法测量了2009年春节和"五一"节期间上海市城区大气中56种VOCs.结果表明,上海市城区大气受机动车尾气排放源影响明显,VOCs浓度日变化特征呈双峰状,与上下班交通高峰基本吻合.大气中VOCs平均体积分数为(28.39±18.35)×10-9;各组分百分含量依次为:烷烃46.6%,芳香烃27.0%,烯烃15.1%,乙炔11.2%.用OH消耗速率和臭氧生成潜势(OFP)评估了VOCs大气化学反应活性,结果表明,上海市城区大气VOCs化学反应活性与VOCs体积浓度相关性良好;VOCs活性与乙烯相当,平均化学反应活性较强;OH消耗速率贡献最大的物种是烯烃51.2%和芳香烃31.8%;OFP贡献最大的物种是芳香烃53.4%和烯烃30.2%;对臭氧生成贡献最大的关键活性物种为丙烯、乙烯、甲苯、二甲苯以及丁烯类物质.     

沈阳市挥发性有机物污染特征及反应活性

2019年对沈阳市大气挥发性有机物(VOCs)开展了为期l a的观测,并对得到的53种物种进行浓度特征以及反应活性的研究.结果表明,观测期间沈阳市VOCs平均浓度为65.33 μg·m-3,烷烃、烯烃和芳香烃质量分数分别为62.44％、16.52％和19.32％.浓度排名前10的物种主要是C3～C5的烷烃、烯烃和部分芳香烃,累计占VOCs总浓度的64.13％.大气中烷烃、烯烃和芳香烃浓度均表现为双峰型的日变化特征,峰值分别出现在06:00～08:00和19:00～20:00,最低点出现在14:00～15:00;月变化上,该地ρ(VOCs)分别在12月和5月达到最高值(136.44μg.m-3)和最低值(35.61 μg·m-3);VOCs表现出明显的季节变化特征,即冬季＞秋季＞夏季＞春季,且烷烃、烯烃和芳香烃均随季节表现出增加趋势.通过特征值甲苯/苯(T/B)研究发现,沈阳春季VOCs主要来源于交通源和采暖源,夏季主要来源机动车尾气以及溶剂挥发,秋冬季主要受生物质燃烧和煤燃烧等排放源的影响.通过对反应活性分析,燃烧源是沈阳市控制臭氧污染的关键,丙烯、乙烯和1-己烯是沈阳市大气VOCs中反应活性最高的物种.     

上海某石化园区周边区域VOCs污染特征及健康风险

为了解石化周边区域大气VOCs污染特征,使用在线GC-FID监测仪于2017年10月对上海市某近石化周边居民区大气VOCs进行了为期1个月的连续观测;通过最大增量反应活性(MIR)法估算了VOCs对臭氧(O_3)生成的贡献,并进行了健康风险研究.结果表明,观测期间VOCs总质量浓度的范围16. 4～1 947. 8μg·m~(-3),平均浓度为40. 7μg·m~(-3);烷烃、烯/炔烃和芳香烃的平均占比分别为66. 2%、25. 9%和7. 9%. VOCs总浓度日变化特征呈现单峰型变化,峰值浓度为127. 9μg·m~(-3)(07:00). VOCs总浓度的平均臭氧生成潜势(OFP)为249. 7μg·m~(-3),烯、炔烃对OFP的贡献最高,达到153. 4μg·m~(-3);丙烯、反-2-丁烯、乙烯是关键的活性组分.己烷、苯、甲苯、乙苯、邻-二甲苯和间/对-二甲苯的健康风险较小.     

成都市大气环境VOCs污染特征及其健康风险评价

于2012年9月,在成都市分别选取代表城市大气环境和路边大气环境的两个采样点对大气中挥发性有机物(VOCs)进行采样,对不同大气环境中VOCs的浓度水平与变化特征、组成和反应活性进行分析,并对其中的芳香烃化合物进行健康风险评价.结果表明,成都市城市大气环境和路边大气环境中TVOCs的平均质量浓度分别为(108.57±52.43)μg·m~(-3)和(132.61±49.31)μg·m~(-3),不同大气环境中各烃类物质浓度均呈现出烷烃芳香烃烯烃炔烃的趋势;城市和路边大气环境中芳香烃和烯烃对臭氧生成潜势(OFP)贡献较大,关键物种均为间/对二甲苯、甲苯、乙烯、邻二甲苯和丙烯;不同大气环境中的苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)对人体的非致癌风险和危害指数均小于1,对暴露人群不存在非致癌风险;致癌物质苯对人体的致癌风险高于安全阈值1.00E-06,对暴露人群可能存在致癌风险.