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.     

南京北郊大气VOCs变化特征及来源解析

利用2011-03-01~2012-02-29南京北郊大气VOCs观测资料,对大气VOCs浓度变化特征和特征物比值差异展开研究,并应用PCA/APCS受体模型对不同季节VOCs来源进行了解析.结果表明,南京大气总VOCs体积混合比为43.52×10-9,其中烷烃占45.1%、烯烃占25.3%、炔烃占7.3%和芳香烃占22.3%.总VOCs体积混合比呈现夏季高,冬季低的季节变化.VOCs组分中烷烃在冬季最高,烯烃夏季最高,芳香烃春季最高,炔烃冬季最高.特征物比值(VOCs/乙炔)和T/B比值反映出观测点受周边工业区影响较大.VOCs源解析表明,主要来源来自工厂生产、机动车排放、燃料燃烧、生产活动挥发、溶剂使用和自然源.虽然有季节变化,但与工业生产活动相关的来源占大气VOCs 45%~63%,其次为机动车来源占34%~50%.     

某典型石油化工园区冬季大气中VOCs污染特征

利用TH-300B挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)在线监测系统于2014年12月~2015年2月对我国某石油化工园区的VOCs进行连续在线监测.分析了其组成特征、时间变化特征、来源以及光化学活性特征.结果表明,研究区冬季大气中VOCs的混合体积分数较高,烷烃占据主导地位,占TVOCs的86.73%;TVOCs、烷烃、烯烃、芳香烃的昼夜变化特征均表现为夜间高而白天低,且烷烃、烯烃的变化与TVOCs较为一致.利用主成分分析-多元线性回归(PCA-MLR)模型解析得到5个因子,分别表征燃料挥发源、工业排放源、汽油车尾气和植物排放混合源、柴油车尾气排放源和燃料燃烧源,其贡献率分别为60.02%、8.50%、2.07%、12.21%、17.20%.利用Propy-equiv法和MIR法计算得出该研究区冬季大气中各类VOCs对臭氧生成的相对贡献率的大小均表现为烷烃烯烃芳香烃,其中环戊烷、正丁烷和1-戊烯的贡献率较高,气团光化学年龄较长.     

深圳大气VOCs浓度的变化特征与化学反应活性

对深圳2010年4个季节大气中VOCs进行了监测,研究了VOCs组分、季节变化和日变化特征.结果表明,烷烃是大气中含量最丰富的VOCs物种,占总VOCs的50%以上,其他依次是芳香烃和烯烃.总VOCs浓度季节变化表现为冬季最高和夏季最低,日变化特征则表现为夜晚浓度高、白天浓度低,峰值出现在早晨7:00左右,最低值则出现在下午14:00.通过VOCs物种间的比值特征分析了部分物种的来源,结果显示,反式-2-丁烯和顺式-2-丁烯主要来源于机动车尾气,甲苯和正己烷则受到了溶剂挥发的影响.利用最大增量反应活性(MIR)计算了各类VOCs的臭氧生成潜势(OFP),大气各类VOCs的OFP芳香烃最高、其次为烯烃,烷烃最低,甲苯、间,对-二甲苯和乙烯对臭氧生成的贡献在VOCs物种中排名前3.     

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.     

深圳大气挥发性有机物污染特征及臭氧生成潜势

该研究选取深圳市工业区、城区、郊区等不同类型的5个典型地区在2017年8月(夏季)、10-11月(秋季)、12月(冬季)开展了挥发性有机物(VOCs)离线手工采样及监测,获得了113种VOCs物种的体积分数数据并分析了VOCs污染特征及臭氧生成潜势(OFP)。研究表明,观测期间深圳市VOCs平均体积分数为37.3×10~(-9),以含氧挥发性有机物(OVOCs)和烷烃为主要组分,共占总体积分数的57.2%。秋冬季体积分数约为夏季的2倍,日变化上烷烃、烯烃、芳香烃体积分数在中午达到谷值,较早晚平均值偏低46.7%～48.3%,但OVOCs日变化曲线较为平缓。观测期间VOCs的OFP平均为121.2×10~(-9),OVOCs、烯烃和芳香烃是主要贡献来源,分别占42.0%、33.0%和15.3%,1,3-丁二烯、丙醛、乙醛、甲苯是对OFP贡献最大的前4个物种,共占55.8%。工业排放对臭氧生成影响显著,工业区点位OFP较高(182.2×10~(-9)),城区次之(98.6×10~(-9)),郊区最低(68.9×10~(-9)),同时工业区甲苯/苯(T/B)比值较高(10.7),表明受溶剂使用源的影响较大。加强控制溶剂使用源、工业源和机动车的VOCs排放将有利于降低深圳市大气OFP,从而减少臭氧生成。     

重庆市北碚城区大气中VOCs组成特征研究

2012年3月~2013年2月,使用特制的不锈钢钢瓶采集重庆市北碚城区大气样品,并采用三步预浓缩-气相色谱/质谱法对所采集的气体样品进行检测.本研究共检出78种挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs),其中烷烃25种,烯烃15种,芳香烃28种,卤代烃10种.结果表明,重庆市北碚大气中年均浓度最高的前7种VOCs分别为:二氯甲烷(3.08×10-9,体积分数,下同)、苯(2.09×10-9)、异戊烷(1.85×10-9)、甲苯(1.51×10-9)、丙烷(1.51×10-9)、间/对-二甲苯(1.43×10-9)、苯乙烯(1.39×10-9).北碚大气中总挥发性有机物(total volatile organic compounds,TVOCs)浓度为33.89×10-9,季节变化表现为:春季(42.57×10-9)>秋季(33.89×10-9)>冬季(31.91×10-9)>夏季(27.04×10-9).从组成来看,烷烃和芳香烃对TVOCs贡献最大,分别达到31.5%和30.7%;其次是卤代烃类,占27.4%;含量最少的组分是烯烃,所占比例仅为10.4%.采用臭氧生成潜势对VOCs组分活性分析结果表明,烯烃类和芳香烃类化合物是对北碚大气O3生成贡献最大的物质.利用主成分分析法对大气样品中VOCs来源进行分析,发现北碚大气VOCs主要源于机动车尾气排放,贡献比为50.41%.北碚大气中T/B年均值为0.73,表明大气中的苯类物质主要来源于机动车的尾气排放,受溶剂挥发的影响较小.     

汽车工业区大气挥发性有机物(VOCs)变化特征及来源解析

挥发性有机物（volatile organic compounds,VOCs）作为臭氧和细颗粒物的重要前体物已日益受到关注.鲜有针对汽车工业区大气VOCs长期观测的报道.2019-01-01~2019-12-31期间在上海某汽车工业园区边界,采用在线气相色谱仪对79种VOCs组分定量检测,分析大气VOCs组成和变化特征,并利用最大增量反应活性（MIR）和·OH消耗速率法（L_·OH）估算大气化学反应活性,应用VOCs特征物比值法和主因子分析法对VOCs进行来源解析.园区大气总VOCs体积分数为26.5×10^-9,其中烷烃占比50.2%,烯烃为9.8%,芳香烃为22.4%,卤代烃为10.8%,炔烃占6.8%,呈现冬季高,夏季低的季节变化特征.园区大气VOCs总OFP为73.2×10^-9,烷烃、烯烃和芳香烃的贡献率分别为14.7%、35.9%和45.2%,总L_·OH为165.3 s^-1,其中烯烃和芳香烃的贡献率为30.4%和48.9%.化学反应活性贡献率较高的组分有间/对-二甲苯、乙烯、丙烯、甲苯和邻-二甲苯.甲苯/苯（T/B）比值和乙烷/乙炔（E/E）比值表明观测点气团新鲜,靠近污染源.园区大气VOCs主要来源为汽油尾气源（19.4%）、溶剂使用源（30.8%）、燃烧源（11.0%）、柴油使用源（8.9%）和燃气使用源（4.5%）.     

2015年北京大气VOCs时空分布及反应活性特征

2015年在北京市城区东四、东南边界点永乐店、以及背景点定陵进行了全年连续VOCs监测,其中市区的大气VOCs年均摩尔分数为（48.93±31.03）×10^-9,东南边界的年均摩尔分数为（54.55±39.64）×10^-9,背景点定陵年均摩尔分数为（28.25±21.26）×10^-9.组分中烷烃占比最高,之后依次是含氧VOCs,烯烃、芳香烃、卤代烃和乙炔等物质.VOCs浓度整体呈现冬天高,夏天低,夜间高,白天低的特点.城区乙炔在春、夏、秋季浓度较高,冬季东南边界点乙炔浓度较高.在人为源干扰较小的背景点,含氧VOCs每天的中午以及每年的夏天阳光充足时浓度较高.VOCs中年均摩尔分数较高的物种主要是乙烷、乙炔、乙烯、乙醛、丙烷、丙酮、正丁烷、二氯甲烷等低碳物质.高碳物质中苯和甲苯年均摩尔分数相对较高.从甲苯/苯比值发现北京VOCs除交通源外受到其他多种源的共同影响.而乙烷/乙炔比值发现北京受到气团老化影响较严重,尤其东南边界受到周边老化气团传输的影响较大.从异戊烷占总VOCs比例变化上发现夏季高温使汽油挥发情况比其他季节严重.从活性上分析,东南边界的臭氧生成潜势最高,市区其次,定陵较低.对臭氧生成潜势贡献较大的物种是乙烯、丙烯、乙醛、间/对-二甲苯和甲苯,而摩尔分数较高的烷烃对臭氧生成潜势贡献不大.     

上海城区典型污染过程VOCs特征及臭氧潜势分析

利用在线气相色谱-氢火焰离子化（GC-FID）监测系统对上海市城区典型污染前、污染中和污染后的55种挥发性有机物（VOCs）进行了自动连续监测,分析了各个阶段VOCs（C2～C12）体积分数、物种变化特征.结果表明上海市城区典型污染前VOCs平均体积分数为27×10-9;污染中VOCs体积分数迅速增加,比污染前高3倍,达到87×10-9;具体以烷烃最高（35.2×10-9）、芳香烃次之（30.0×10-9）、烯烃最低（21.6×10-9）;用最大臭氧生成潜势量（ΦOFP）对不同污染阶段污染VOCs大气活性进行了评估,结果表明不同污染阶段VOCs的ΦOFP均呈现污染前〈污染后〈污染中的变化特征.污染前期的ΦOFP依次是芳香烃（53.0%）〉烯烃（36.1%）〉烷烃（11.7%）;污染中期的ΦOFP依次是芳香烃（54.7%）〉烯烃（36.7%）〉烷烃（9.8%）;污染后期ΦOFP则依次是烯烃（52.7%）〉芳香烃（36.0%）〉烷烃（13.2%）.具体关键活性物种主要包括甲苯、间、对二甲苯、1,3-丁二烯、乙烯、丙烯等芳香烃和烯烃物种,具体以烯烃C2～C4为主,芳香烃C6～C8为主.不同污染阶段O3与ΦOFP之间存在典型的非线性负相关关系,并且ΦOFP转化为O3的量均小于20%,说明臭氧浓度仍有很大上升空间;这对定量评估大气中VOCs对臭氧的影响具有重要意义.     

沈阳市大气挥发性有机物（VOCs）污染特征

2008年4月～2009年7月间,选取沈阳市不同功能区5个监测点位,采集了4个不同季节的大气VOCs样品187个,利用三级冷阱预浓缩-GC-MS方法测定了108种大气VOCs物质,考察了沈阳市大气VOCs浓度水平及其时空分布情况,并对其主要的来源进行识别. 结果表明,沈阳市大气总VOCs平均质量浓度为(371.0±132.4)μg/m³,其中含量最高的组分为含氧化合物（57.2%）,其次为卤代烃（20%）,烷烃（11.4%）、芳香烃（8.5%）和烯烃（3.0%）. 全市大气总VOCs浓度呈现出春秋浓度较高,冬夏浓度较低的季节变化特征. 主要受工业排放源的影响,商业中心点大气VOCs浓度在冬季的08:00～10:00时段、 12:00～16:00时段和20:00～22:00时段均出现峰值,而夏季则呈现出10:00～12:00时段和18:00～20:00时段的双峰现象. 工业区点位和商业中心区点位浓度高于其它功能区点位,清洁对照点周围由于没有明显的大气VOCs排放源,浓度水平最低. 相关性和比值分析结果表明,机动车燃烧、煤炭生物质燃烧、汽油溶剂挥发和工艺过程是沈阳市大气VOCs的主要来源.     

成都市城区大气VOCs季节污染特征及来源解析

为研究成都市城区大气VOCs季节变化特征,本研究在2018年12月至2019年11月对VOCs组分进行监测,并对VOCs的浓度水平、各化学组成、化学反应活性和来源进行分析.结果表明,成都市城区春、夏、秋和冬季VOCs的平均体积分数分别为32.29×10~(-9)、 36.25×10~(-9)、 40.92×10~(-9)和49.48×10~(-9),冬季的浓度明显高于其他季节,春季和夏季的浓度水平相差不大,各季节VOCs的组分浓度水平有所差异,冬季烷烃占总VOCs的比例最大,可能受机动车排放的影响较明显;夏季和秋季含氧(氮)挥发性有机物占比远高于春、冬季,一次源的挥发排放和二次转化的生成贡献较大;成都市城区不同季节大气中VOCs平均浓度排名靠前的关键组分基本无变化,主要是C_2～C_4的烷烃、乙烯、乙炔及二氯甲烷等,可能受机动车尾气、油气挥发、溶剂使用和LPG燃料等影响明显,夏季丙酮以及乙酸乙酯等含氧有机物浓度贡献突出;根据·OH消耗速率和OFP计算可知关键活性物种主要为间/对-二甲苯、乙烯、丙烯、1-己烯、甲苯、异戊烷和正丁烷等,这些物种应该优先减排和控制;四季VOCs源解析结果显示:春、夏季温度较秋、冬季高,光照更强,PMF明显解析出天然源和二次排放贡献,同时,由于夏季温度较高,解析出油气挥发占9%;秋、冬季占比增加的源主要为机动车尾气和燃烧源,燃烧源的排放占比在25%左右,另餐饮源的排放占比在9%左右.     

2008～2017年北京市PM2.5周期性变化特征与影响机制

利用Morlet小波方法分析北京市2008~2017年PM_2.5资料,结果表明,北京市PM_2.5浓度存在显著的日变化、周变化、以及季节和年变化周期性特征,并且秋冬季的周期性特征显著高于春夏季.结合气象资料,包括水平风速、大气边界层高度、以及大气稳定度指数等,分析PM_2.5不同周期性变化对应的主要影响机制表明：大气边界层过程是PM_2.5日变化的主要影响机制,导致PM_2.5浓度白天低、夜间高.秋冬季PM_2.5日变化幅度高于春夏季;天气过程是PM_2.5周变化的主要机制,PM_2.5浓度与天气变化过程带来的风速变化和边界层高度呈强反相关关系;PM_2.5的季节变化与大气扩散能力的季节变化密切相关,秋冬季减弱的大气扩散能力加速了PM_2.5在近地面累积,春夏季则相反.     

南京北郊VOCs对臭氧和二次有机气溶胶潜在贡献的研究

2013年3月1日~2014年2月28日采用GC5000在线气相色谱仪对南京北郊大气环境中的挥发性有机物(VOCs)进行了为期一年的连续监测,分析了VOCs的组成特征及季节、日变化规律,并结合PMF受体模型,采用最大增量反应活性(MIR)系数及气溶胶生成系数(FAC)分析了VOCs及其各来源的O3和SOA生成潜势.结果显示,南京北郊大气环境中TVOCs小时平均体积分数为45.63×10-9,TVOCs及各组分浓度呈现秋冬季高、夏季低的季节变化特征和双峰结构的日变化规律.SOA总生成量约为2.07μg/m3,芳香烃对其贡献率最大,占95.93%,其中的苯系物是生成SOA的优势物种;烯烃对OFP的贡献最大,接近65%;烷烃虽为VOCs的优势组分,却并非OFP和SOA的主要贡献者.不同季节VOCs的受体模型解析结果显示,工业排放和汽车尾气是南京北郊最主要的VOCs来源.富含苯系物的VOCs来源对SOA的贡献最大,对OFP贡献最大的则为富含乙、丙烯及异戊二烯的VOCs来源;春、秋、冬三季汽车尾气及工业排放(包括石化工业)二源对大气中的VOCs浓度、SOA的贡献及OFP的贡献影响最为显著,而夏季溶剂使用及植物源对SOA及OFP的贡献不容忽视.     

上海市城区VOCs的年变化特征及其关键活性组分

2010年在上海市城区开展了为期一年的连续观测,采用自动在线GC-FID方法定量测试了大气中56个VOCs物种的浓度.结果发现,上海市城区大气VOCs的全年小时体积分数为(2.47~301.48)×10^-9,平均体积分数为(26.45±23.36)×10^-9,其中,烷烃占46.72%,芳香烃占33.18%,烯烃占11.33%,乙炔占8.76%.T/B(甲苯/苯)为3.51±2.40,表明气团除受机动车影响外,受溶剂、油气和LPG挥发等其他VOCs排放的影响也比较突出;E/E(乙烷/乙炔)为0.98±0.68,表明气团存在老化现象,且春冬季节气团光化学年龄相对较短,夏秋季节光化学年龄相对较长.VOCs的浓度水平和组成在不同风向风速影响下存在一定差异,西南部石化和化工企业排放的VOCs对城区的影响明显,其主要物种为芳香烃和烯烃;该地区气团的OH消耗速率常数(K^OH)为8.05×10^-12 cm³·分子^-1·s^-1,平均VOCs最大O₃增量反应活性(4.00 mol·mol^-1)与乙烯相当,平均反应活性较强;对OH消耗速率(L^OH)贡献率最大的是烯烃(42.21%)和芳香烃(40.83%),对臭氧生成潜势(OFP)贡献率最大的是芳香烃(62.75%)和烯烃(21.70%),VOCs的关键活性组分是二甲苯、甲苯、乙苯、乙烯、丙烯、反-2-丁烯及异戊二烯.     

成都双流夏秋季环境空气中VOCs污染特征

为了解成都市大气污染重点防治区域——双流地区的环境大气中挥发性有机物(VOCs)的污染特征和来源,2016年8月30日~2016年10月7日,VOCs外场观测在成都市双流区展开.结果表明,在线观测期间,采样站点总的大气挥发性有机物(TVOCs)的平均体积分数为(45. 15±43. 74)×10-9,其中烷烃的贡献最大(29%),其次是芳香烃(22%)、卤代烃(17%)、含氧挥发性有机物(OVOCs,15%)、烯烃(9%)、乙炔(7%)、乙腈(1%);优势物种为丙酮、二氯甲烷、乙炔、乙烯、苯、甲苯、间/对-二甲苯、丙烷、1,2-二氯乙烷以及丁酮.通过比较VOCs的化学反应消耗速率发现,反应活性最大的为芳香烃,其次是烯烃;反应活性最强的物种为苯乙烯、间/对-二甲苯、异戊二烯、乙烯等.整个观测期间,有两次明显的生物质燃烧活动.国庆假日期间,TVOCs浓度相比之前明显上升,平均体积分数达57. 65×10-9,其中,短链烯烃、卤代烃以及OVOCs浓度上升最为显著.分析某些关键的非甲烷总烃(NMHCs)和OVOCs的日变化特征发现,其变化规律反映了双流地区不同源排放特点.双流区环境空气中VOCs受本地工业源排放影响较大.     

广州大气中异戊二烯浓度变化特征、化学活性和来源分析

在广州番禺大气成分站(GPACS)应用在线监测仪器对异戊二烯进行长达1年的观测,获得异戊二烯浓度变化特征、大气化学活性和来源规律.结果表明:广州地区异戊二烯日均浓度为1.12 ppbv,由于受光照和温度影响较大,各月日均浓度在0.07~2.72 ppbv范围内波动.异戊二烯在冬季的日变化规律与其他季节不同,呈现双峰值变化,较大峰值出现在下午14:00,主要受光照和温度影响;较小峰值出现在晚上22:00左右,主要受机动车排放影响.采用最大增量活性(Maximum Incremental Reactivity,MIR)因子加权法和等效丙烯浓度法均发现异戊二烯的大气化学活性在监测的VOCs物种中最强,分别占总活性的15.45%和36.74%.通过异戊二烯与机动车标志性物质3-甲基戊烷、顺-2-丁烯的比值发现,广州地区异戊二烯在冬季夜晚主要来源于机动车排放,在秋季和春季夜晚也受到机动车排放影响,而夏季夜晚受机动车排放最不明显.这主要是由于在冬季、秋季和春季,监测点主要受到来自广州城区污染物输送的影响,而在夏季污染物从广州郊区输送使监测点受机动车排放的影响很小.异戊二烯与3-甲基戊烷、顺-2-丁烯在各季节的白天都没有线性关系,表明白天异戊二烯的排放受机动车的影响不大.