填埋场好氧稳定化非甲烷有机物排放特征及臭氧生成潜势

非甲烷有机物（NMOCs）是生活垃圾填埋场释放的重要恶臭物质及臭氧前体物,好氧快速稳定化可有效缩短垃圾稳定化周期.为了解该过程中NMOCs的组分浓度变化特征及潜在环境影响,在河北省某生活垃圾腾退填埋场采集曝气和非曝气阶段场地表面、堆体内部及覆膜破损处的10个气体样品,以气相色谱-质谱法定性、定量分析其中NMOCs的组分和浓度.结果表明:①共检出57种NMOCs物质,曝气阶段NMOCs总浓度（10 555.88 μg/m3）比非曝气阶段（32 358.81 μg/m3）低67%,曝气有效降低了NMOCs的释放浓度.②所有样品的烯烃平均浓度在NMOCs总平均浓度中占比（42.6%）最高,其中丙烯（1 007.28 μg/m3）和正丁烯（822.77 μg/m3）的平均浓度最高.③相关性分析和主成分分析表明,曝气阶段各类物质来源相似或受同一环境因素影响,非曝气阶段卤代烃与其他NMOCs来源有显著差异.④分别以等效丙烯浓度法和最大增量反应活性法计算,曝气阶段臭氧生成潜势较非曝气阶段分别降低了71%和73%,快速稳定化可有效控制臭氧前体物的释放浓度.烯烃是好氧快速稳定化中臭氧生成潜势贡献最大的物质,占臭氧生成总潜势的86%.但所采集10个样品中有9个样品的臭氧生成潜势可能诱发空气质量问题,是GB 3095-2012《环境空气质量标准》中O₃二级浓度限值（200 μg/m3）的1~525倍.研究显示,烯烃是好氧快速稳定化过程释放的主要非甲烷有机物类物质.      

填埋场作业面NMOCs臭氧生成潜势及高贡献物质

非甲烷有机物(NMOCs)是大气光化学反应生成臭氧过程的主要前体物,填埋场作业面是其重要无组织释放源.为控制对流层臭氧污染,必须控制NMOCs浓度,而识别高臭氧生成贡献物质是前提.本研究采集填埋场作业面气体样品,分析其组分特征,并以等效丙烯浓度法和最大增量反应活性法计算其臭氧生成潜势.结果表明,填埋场作业面共检出符合检出频率与浓度条件的36种5大类物质,NMOCs年均总浓度约为10 000μg·m~(-3),夏季总浓度最高,各类物质浓度呈含氧化合物含硫化合物卤代烃苯系物碳氢化合物的规律;综合两种计算方法结果,全年范围内高臭氧生成贡献物质为乙醇、间二甲苯、丙烯、乙酸乙酯和正戊烷;春季与全年类似,夏秋两季高贡献物质为乙醇、1-丁烯、甲苯、环己烷和苯乙烯,冬季乙醇贡献极高.通过比较,等效丙烯浓度法更适合估算作业面臭氧生成潜势.     

长江三角洲地区春季臭氧异常高值的数值模拟研究

已有的观测与研究表明,长江三角洲地区春季的臭氧浓度为全年最高,且高浓度臭氧出现的频率也最高.采用美国环境保护局(USEPA)的区域大气质量模式(CMAQ)研究长江三角洲地区2000年5月一次臭氧异常高值事件.与地面观测资料的对比分析表明,该模式基本再现了臭氧及其前体物的变化趋势.通过个例分析,从物理和化学两方面解释了2000年5月11日佘山、嘉兴和临安均观测到高浓度臭氧的原因.模拟结果表明,气象场对区域空气污染分布形式起着至关重要的作用,同时也反应了在适当的风场作用下,上海地区的污染源可以对长江三角洲地区的空气质量造成很大影响.      

天津市城区夏季VOCs来源解析

对天津市气象铁塔处连续8天的(2010年8月19 日[-2010年8月26日)VOCs检测数据的分析与研究,采样频次为每日5次,采样时间从7:00至23:00,采样间隔2～3h,定量检测了 103种挥发性有机物.利用美国环保署正交矩阵因子(PMF)模型对天津市中心城区挥发性有机物(VOCs)进行了解析,共解析出5个可能...     

重庆市夏季臭氧污染特征及传输分析

2015年8月27日-9月2日重庆市经历了一次臭氧污染天气,通过分析发现,3个在线站污染时段臭氧平均浓度是清洁时段的1倍左右,浓度峰值有明显升高且日变化更加明显.通过分析3个在线站NO2、O3和总氧化剂Ox的浓度发现,南泉站与超级站的臭氧可能是局地化学过程生成与区域传输的共同作用,而缙云山站的臭氧则主要来自区域传输.利用观测值与基于观测的模型结果来分析,发现清晨时重庆市上空边界层以上残留的臭氧向下传输,导致07:00-09:00重庆近地面臭氧浓度的小幅度上升,同时由于近地面风速风向的变化,会导致各站臭氧的输入输出关系发生变化,且该次污染过程中3个在线站之间存在臭氧传输的现象.     

英国地球物理联合会春季年会讨论臭氧层臭氧损耗问题

2001年5月大约3000名来自各方的地球科学家云集波士顿参加地球物理联合会春季年会.年会交流的范围广泛,从波士顿上空的平流层臭氧到火星的神秘沟壑到6亿年前地球是否曾是一个大雪球. 关于中纬度上空臭氧层状况,研究人员发现除氯氟烃化学是溴氧损耗的原因外,可能还有温室气体增加引起的气候变化,这一次是由于全球气候变暖导致的气候锋(front)带的北移.马里兰大学的Rolert Hudson说:“我们看到的中纬度臭氧趋势不是化学原因,我认为这点相当可靠.”Hudson和他的同事利用Nimbus7号卫星上TOMS臭氧传感器数据画出了1978~1992年臭氧丰度的全球…     

冷高压影响下高层水平输送对珠海市三维臭氧浓度分布的影响分析

采用地基激光雷达系统测量了近地层臭氧、气溶胶消光系数和风场的垂直分布,研究了2021年11月一次典型臭氧污染过程的时空分布特征.11月16日—17日,在弱冷高压脊天气型下,以下沉气流为主,天气晴好,有利于臭氧生成,在下沉气流主导下,高层气团输送对污染物的分布起决定性作用.其中700 m高度以上气团来源是影响16日与17日臭氧浓度峰值出现时间的重要因子,当该高度气团来自洁净海面时,造成珠海臭氧污染的主要是低层深圳输送的臭氧,臭氧往往停留在珠江口,由夜间海风输送到珠海,污染发生的时间在傍晚,持续到夜间消散;而当该高度气团与低层一样来自于深圳、东莞时,各个高度的气团均携带上游城市生成的污染物,可在下沉气流的作用下直接达到地面,造成污染,污染发生的时间在午后,在本研究中由于下沉气流加强,进一步加强了海陆风,从而使臭氧在17日傍晚得到很好的清除.     

北京市冬季灰霾期NMHCs空间分布特征研究

2005年冬季一个典型灰霾期,在北京市城区和郊区选择了6个代表性采样点(北四环、天安门、苹果园、垡头、首都机场和密云)同时采集并分析了非甲烷烃(NMHCs)和NO x样品.采样期间NMHCs污染水平从高到低依次是:北四环(1 101.29μg·m-3)>垡头(692.40μg·m-3)>天安门(653.28μg·m-3)>苹果园(370.27μg·m-3)>首都机场(350.36μg·m-3)>密云(199.97μg·m-3),采样期北京大气苯污染较严重.北京市城区采样点NMHCs/NO x(2.1~6.3)指示采样期北京市大气臭氧峰值浓度受挥发性有机污染物(VOCs)控制;丙烯等效浓度和臭氧生成潜势均显示,NMHCs的反应性从高到低的次序为:北四环>垡头>天安门>苹果园>首都机场>密云.苯/甲苯比值(0.52~0.76)表明北京冬季除机动车污染外,还存在煤燃烧等其它排放源的影响;异戊烯的区域变化特征表明,北京市冬季异戊烯的人为源有所增加而植物排放减少;丙烷和丁烷浓度的区域变化表明,北京存在城区液化石油气排放.     

深圳市一次典型春季臭氧污染事件成因研究

以往珠三角地区臭氧污染普遍发生在秋季,但近年来春季臭氧污染事件不断发生,并且污染出现时间愈发提前.本研究聚焦于深圳市2022年春季（2月26日）一次臭氧污染过程,系统性地分析了此次臭氧污染过程的主要成因与关键驱动因素.结果表明,在春季臭氧污染的形成过程中,气象条件扮演着重要角色,在高压天气系统影响下的强太阳辐射、高温、低湿和低风速是导致此次臭氧污染的重要因素.通过臭氧的垂直观测数据分析发现,夜间残留层中的高浓度臭氧能够在上午时段混入边界层内,加速地面臭氧浓度累积.此外,通过臭氧前体物浓度的变化特征分析发现,在污染日的下午时段出现臭氧及其前体物浓度的快速升高,推测为上风向区域的外部输送贡献加强,这也是导致此次春季臭氧污染发生的重要原因.敏感性分析表明,污染日的臭氧生成主要受VOCs控制,但在污染加剧时受到NO_x控制,因此,对春季臭氧污染的 防控需要从区域角度开展VOCs和NO_x的协同减排与治理.     

活性炭催化臭氧氧化扑热息痛的机制研究

采用活性炭催化臭氧处理典型解热镇痛药扑热息痛,研究了活性炭/臭氧体系的协同效应,优化了工艺参数,分析了降解产物并探讨了降解机制.结果表明:在臭氧活性炭体系下,反应60 min后,TOC的去除率为55.11%,效果明显优于臭氧体系的20.22%和活性炭体系的27.39%之和,具有明显的协同作用,并且BOD5/COD比值从反应前的0.086提高到反应后的0.543,可生化性显著提高.研究了pH、臭氧投加量、污染物初始浓度和活性炭投加量等操作参数的作用规律.在此基础上,探讨了臭氧活性炭体系在不同pH下的催化反应机制,发现在酸性条件下是吸附和臭氧直接氧化共同作用,在碱性条件下以活性炭催化臭氧氧化为主.     

重庆市夏秋季VOCs对臭氧和二次有机气溶胶生成潜势的估算

为估算重庆市夏秋季VOCs（挥发性有机物）对O₃和SOA（二次有机气溶胶）的生成潜势,利用在线GC-MS/FID在2015年8月22日-9月23日对重庆市区点和郊区点VOCs开展了为期一个月的实时观测,获得市区点和郊区点$ \varphi $（TVOCs）（总挥发性有机物）分别为41.35×10-9和22.72×10-9,其中市区点以烷烃（35.2%）和烯炔烃（25.2%）为主,郊区点以含氧挥发性有机物（oxygenated volatile organic compounds,OVOCs）（30.6%）和烷烃（26.0%）为主.结合最大增量反应活性量化市区点和郊区点VOCs的OFPs（臭氧生成潜势）分别为149.11×10-9和71.09×10-9,市区点OFPs最大的是乙烯、丙烯、甲苯、C8和C9的芳香烃等,郊区点OFPs最大的VOCs是丙烯醛、异戊二烯和甲基乙烯基酮.结合气溶胶生成系数量化郊区点和市区点VOCs对SOA的生成贡献分别为0.36和1.26 μg/m3,相比国内其余城市VOCs的SOAP（二次有机气溶胶生成潜势）较小,主要以甲基环己烷、正壬烷、正葵烷和十一烷等高碳烷烃,以及甲苯、苯、二甲苯和乙苯等芳香烃的SOAP为主.研究显示,控制烯炔烃和芳香烃的浓度有助于控制重庆市O₃的生成,控制高碳烷烃和芳香烃则有助于控制重庆市SOA的生成.      

天津武清大气挥发性有机物光化学污染特征及来源

大气VOCs(挥发性有机物)是臭氧的重要前体物之一,研究其光化学污染特征和来源对控制近地面臭氧污染具有重要意义. 于2006年8月10日—9月18日在天津郊区武清采用在线监测的方法,同步观测了VOCs、O₃和NO₂等气态污染物,以及温度和紫外辐射等气象因子. 对9月10—15日臭氧浓度较高时段VOCs的浓度水平、化学反应活性、臭氧生成潜势和来源进行了分析. 结果表明:天津郊区武清环境空气中VOCs体积混合比平均浓度为24.6×10-9;VOCs主要由烷烃和烯烃组成,机动车排放、轻烃工艺、生物排放、沼气和碳氢溶剂是其重要来源. 根据等效丙烯浓度和MIR方法评估,烯烃对臭氧光化学产生的贡献占主导性地位,其中异戊二烯、丙烯、二甲苯和甲苯是臭氧生成潜势较大的物种. 通过与天津城区比较发现,郊区与城区的大气VOCs不仅组成不同,而且化学活性物种也不同.      

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.     

北仑区臭氧与挥发性有机物关系研究

利用2016年夏季北仑区域的VOCs及臭氧在线监测结果,研究了北仑区域VOCs的浓度水平、组成及来源情况,同时还分析了区域的臭氧生成与VOCs之间的关系.结果表明:北仑的VOCs浓度整体水平与一些大城市相比较低,在VOCs组成中比例最高的为烷烃,臭氧生成潜势(OFP)贡献最高的为芳香烃;北仑的VOCs来源与北京和上海均有所不同,且北仑的机动车对VOCs的贡献特征值B/T为0.56,超过了临界值;北仑区域的臭氧生成主要是由本地的VOCs等的臭氧前驱体通过光化学反应生成.     

Observation and analysis of atmospheric volatile organic compounds in a typical petrochemical area in Yangtze River Delta, China

Volatile organic compounds (VOCs) are a kind of important precursors for ozone photochemical formation. In this study, VOCs were measured from November 5th, 2013 to January 6th, 2014 at the Second Jinshan Industrial Area, Shanghai, China. The results showed that the measured VOCs were dominated by alkanes (41.8%), followed by aromatics (20.1%), alkenes (17.9%), and halo-hydrocarbons (12.5%). The daily trend of the VOC concentration showed a bimodal feature due to the rush-hour traffic in the morning and at nightfall. Based on the VOC concentration, a receptor model of Positive Matrix Factorization (PMF) coupled with the information related to VOC sources was applied to identify the major VOC emissions. The result showed five major VOC sources: solvent use and industrial processes were responsible for about 30% of the ambient VOCs, followed by rubber chemical industrial emissions (23%), refinery and petrochemical industrial emissions (21%), fuel evaporations (13%) and vehicular emissions (13%). The contribution of generalized industrial emissions was about 74% and significantly higher than that made by vehicle exhaust. Using a propylene-equivalent method, alkenes displayed the highest concentration, followed by aromatics and alkanes. Based on a maximum incremental reactivity (MIR) method, the average hourly ozone formation potential (OFP) of VOCs is 220.49?ppbv. The most significant source for ozone chemical formation was identified to be rubber chemical industrial emissions, following one by vehicular emission. The data shown herein may provide useful information to develop effective VOC pollution control strategies in industrialized area.     

2012年夏季天津城区BTEX污染特征与臭氧潜势分析

采用AMA GC5000BTX在线色谱仪监测天津城区2012年夏季大气中苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯和间-对二甲苯(苯系物,BTEX)的浓度,并结合其最大增量活性因子(MIR)计算各组分的最大臭氧生成潜势量.结果表明,观测期间BTEX浓度均值为38.72μg/m3,其中甲苯和间-对二甲苯浓度最高,乙苯和苯次之,邻二甲苯最低, BTEX存在明显的日变化特征,受大气光化学反应和边界层扩散能力共同影响,午后浓度最低,夜间BTEX浓度维持在较高水平,各BTEX日变化趋势一致.苯与甲苯质量浓度的比值为0.77,表明机动车排放是BTEX的主要来源,但石油化工和涂料挥发等因素也对其存在影响.经计算,间-对二甲苯的最大臭氧生成潜势量最高,甲苯、乙苯和邻二甲苯相当,苯最低, 表明BTEX中间-对二甲苯的光化学反应活性最强.     

广州番禺大气成分站复合污染过程VOCs对O3与SOA的生成潜势

通过对广州番禺大气成分站(GPACS)的历史观测数据进行分析,结果表明在P1(2011-09-02~2011-09-05)和P2(2012-06-12~2012-06-15)期间发生典型灰霾过程并伴有高臭氧(O_3)值事件的发生.在P1和P2复合污染过程中,日能见度变化范围分别为5.78~6.91 km和5.60~9.25 km,最大8 h O_3体积分数分别为92.14×10~(-9)和91.29×10~(-9).在检测到的55种挥发性有机物(VOCs)中,烯烃和芳香烃的活性最高,对等效丙烯浓度和最大O_3体积分数的贡献分别为41%、39%,28%、54%(P1过程)和35%、46%,22%、61%(P2过程).利用气溶胶生成系数(FAC)估算污染过程的二次有机气溶胶(SOA)的生成潜势,发现烷烃、烯烃、芳香烃对SOA的生成潜势分别占13.2%、21.4%、65.4%(P1过程)和4.6%、13.8%、81.6%(P2过程).甲苯、异戊二烯、乙苯、间/对二甲苯是对O_3与SOA生成贡献大的物种.污染物从城区的输送、持续静小风、高温低湿以及强烈辐射共同导致这两次灰霾过程中高臭氧浓度事件的形成.     

南京江北化工园区挥发性有机物走航观测

挥发性有机物（VOCs）是大气中1类具有较大健康危害的污染物,同时也是大气中二次有机气溶胶和臭氧生成的重要前体物。首次使用搭载了单光子电离质谱仪（SPI-MS）的走航观测车,在2018年3月对南京江北化工园区环境空气中的VOCs进行了为期4 d的走航观测。观测期间,总VOCs的平均浓度为133.3 μg/m3,夜间平均浓度（143.6 μg/m3）较日间（123.1 μg/m3）偏高,工作日平均浓度（226.7 μg/m3）远高于周末（39.9 μg/m3）。同时还获得了高时间和高空间分辨率的VOCs分布特征,并详细分析了走航路线途经的3个重点区域（南钢-南化、扬子石化和化工大道区域）的特征污染物、浓度变化及主要排放源（企业）。总体来看,VOCs组成以烷烃和芳香烃浓度占比最大（均为31%）,其次为烯烃（25%）和卤代烃（13%）;但对臭氧生成潜势的贡献,则是烯烃最大（56%）,其次为芳香烃、烷烃和卤代烃,分别占32%、9%和3%。该结果为化工园区VOCs的减排管理及区域臭氧污染控制提供参考。