城市大气挥发性有机物排放源及来源解析

城市大气挥发性有机物(VOCs)是二次有机气溶胶(SOA)的重要前体物,而SOA又是城市大气细粒子的重要组成成分,对大气细粒子PM2.5的贡献不容忽视。文章综述了国内外城市大气中VOCs排放源以及来源解析的研究现状。研究结果表明:城市大气挥发性有机物(VOCs)排放源中人为源来自汽车尾气、燃料挥发、石油化工、涂料的使用和生物质燃料燃烧等,天然源来自植物排放;主要的排放源是汽车尾气、燃料挥发、涂料的使用。城市大气挥发性有机物(VOCs)来源解析方法主要为PMF、PCA/APCS受体模型。天然源主要来自于植物排放,其中排放量最大的VOCs是异戊二烯和单萜烯;人为源中最主要VOCs为苯和甲苯等芳香烃以及乙烯、异戊烷、异丁烷、丙烷、异丁烷、乙烷、正丁烷等低碳烷烃烯烃。这为进一步开展VOCs源解析研究提供参考。同时发现天然源中对SOA贡献最大的是异戊二烯和单萜烯,人为源中芳香烃(甲苯、乙苯、间/对二甲苯、甲苯、乙苯、1,2,4-三甲苯、邻二甲苯、1,3-二乙苯)、烯烃(蒎烯)、烷烃(正十一烷)对SOA的生成有着巨大的贡献。     

南京北郊冬季挥发性有机物来源解析及苯系物健康评估

采用2015年12月GC5000在线气相色谱仪对南京北郊大气中的挥发性有机物(VOCs)进行观测,结合PMF受体模型对VOCs进行来源解析分析其主要组成与变化特征.并利用美国环保署(EPA)人体暴露分析评价方法对VOCs中的苯系物进行健康风险评估.结果表明,南京冬季大气VOCs存在6种来源,天然气泄漏为32.05%,汽车尾气为18.99%,溶剂使用为13.67%,工厂排放2为13.20%,汽油挥发11.72%,工厂排放1(化工型)为10.36%.通过风向概率分析,发现排放源贡献高值区与观测点周边污染源分布较为一致.南京北郊B/T为0.74处于较高水平.非致癌风险危害商值(HQ)在06:00达到最高值.HQ风险值均在EPA认定的安全范围内.各来源HQ最高是汽车尾气排放为20.67×10-2,其次是溶剂使用为6.97×10-2和天然气泄漏为6.34×10-2.在6种来源中对于苯的致癌风险(R)中汽车尾气排放为4.11×10-6,天然气泄漏为1.09×10-6,均高于EPA规定的安全阈值.     

上海中心城区夏季挥发性有机物(VOCs)的源解析

2006～2008年夏季在上海徐家汇地区对大气中的挥发性有机物(VOCs)进行连续3h采样(6:00～9:00),共取得72个有效样本.同时,应用PCA/APCS(principal component analysis/absolute principal component scores)受体模型对大气中VOCs来源进行了分析.结果表明,上海夏季中心城区大气中VOCs主要有5个来源,分别为交通工具尾气排放、燃料挥发(液化石油气/天然气泄漏和汽油蒸发)、溶剂使用、工业生产和生物质/生物燃料燃烧+海洋源,其贡献率分别为34%、24%、16%、14%、12%.其中,芳香烃主要来自于溶剂使用、交通工具尾气排放、工业生产和燃料挥发,其分担率分别为35%、26%、22%、17%.烯烃主要来自于交通工具尾气排放和燃料挥发,其分担率为49%和40%.烷烃主要来自于交通工具尾气排放、燃料挥发和溶剂使用,其分担率分别为45%、32%、12%.模拟结果和已知源成分谱符合较好,说明PCA/APCS受体模型源解析结果可信.     

北京市大气中NMHC的来源特征研究

对2006年北京气象塔每周大气中非甲烷烃(NMHC)数据进行了分析和研究,烷烃和芳香烃是大气中最丰富的组分,总NMHC浓度夏秋两季最高,春季最低。正矩阵因数分解(PMF)模型解析出5个非甲烷烃可能来源,分别是汽车尾气、汽油挥发、工业排放、燃烧源和植物排放。PMF解析的NMHC浓度与实测值有很好的一致性。和交通源相关的汽车尾气和汽油挥发是主要的排放源,贡献率分别为36.0%、26.3%,其他排放源为工业排放(23.1%)、燃烧源(10.1%)、植物排放(4.6%)。由于源、汇以及气象条件的影响,PMF解析出的各排放源贡献也表现出明显的季节变化。     

成都市区夏季大气挥发性有机物污染特征及来源解析

2019年6~9月在成都市区对挥发性有机物（VOCs）进行在线观测,研究夏季VOCs浓度水平、变化特征、臭氧生成贡献（OFP）及来源贡献.结果表明,成都市区夏季TVOCs（总挥发性有机物）平均质量浓度为112.66 μg·m^-3,烷烃（29.51%）和卤代烃（23.23%）为主要组分;VOCs日变化峰值主要出现在上午10：00~11：00,受城市机动车、油气挥发和工业排放影响;夏季VOCs的OFP贡献中芳香烃贡献率（42.7%）最高,其次为烯烃（27.4%）,关键活性物种为间/对-二甲苯、乙烯、丙烯、邻-二甲苯、异戊烷、环戊烷和丙烯醛等;使用PMF受体模型进行来源解析表明,移动源为成都市区夏季VOCs的主要贡献源,贡献率为34%,其次为工业源（17%）和油气挥发（14%）,溶剂使用源和天然源分别贡献11%和13%.因此,机动车和工业排放为成都市区VOCs的重点控制源,同时溶剂使用及油气挥发等污染源的管控也不可忽视.     

南京城区夏季大气VOCs的来源及对SOA的生成研究——以亚青和青奥期间为例

运用大气挥发性有机物快速在线连续自动监测系统,于2013年和2014年的8月对南京市区大气中VOCs进行观测,结果表明,VOCs的浓度分别为51.73×10^-9和77.47×10^-9.利用OH消耗速率（L^OH）有效评估VOCs的大气化学反应活性.烯烃和芳香烃是这2年夏季南京市大气VOCs中对L^OH贡献最大的关键活性组分.用FAC法估算南京SOA生成潜势,得到2013和2014年夏季SOA浓度分别为1.95μg/m³和1.01μg/m³;烷烃和芳香烃对SOA的生成潜势分别占4.01%、94.8%和4.46%、94.57%.用PMF模型对南京VOCs进行来源解析,结果表明,2013年夏季南京大气VOCs的最大来源为燃料挥发（22.7%）、其次为天然气和液化石油气泄漏（19.5%）、石油化工业（13.5%）、汽车尾气排放（17.7%）、天然源排放（13.4%）和涂料/溶剂的使用（13.2%）,而2014年夏季南京大气VOCs的最大来源为天然气和液化石油气泄漏（35.2%）、其次为石油化工业（20.6%）、不完全燃烧（20.5%）、燃料挥发（15.7%）和汽车尾气排放（8.1%）.     

深圳城市大气中非甲烷烃季节变化特征

应用GCMS-QP2010对深圳2015~2016年4个季节大气56种非甲烷碳氢化合物（NMHCs）进行在线监测分析.从成分来看,四季总NMHCs平均浓度为23.6×10^-9,呈现出冬季 > 秋季 > 夏季≈春季的变化特征,其中烷烃比例最高（65.4%~74.7%）,其次是芳香烃（13.3%~21.7%）和烯烃（7.1%~11.6%）,丙烷、甲苯、乙烷、正己烷、正丁烷、乙炔、2-甲基戊烷、异丁烷、乙烯和3-甲基戊烷是浓度最高的10个物种.相关性和日变化分析表明,深圳大气中NMHCs受到机动车、溶剂挥发相关工业源以及植物释放等多重来源的共同影响,其中甲苯、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷和正己烷受工业源影响最为显著,而异戊二烯主要来自于天然源.     

南京市北郊夏季挥发性有机物的源解析

2012年8月利用在线气相色谱仪对南京市北郊大气环境中的挥发性有机物(VOCs)进行连续监测,分析VOCs时间变化规律,并利用PMF(positive matrix factorization)受体模型和CPF(conditional probability function)方法对其来源进行解析.结果表明,南京市北郊夏季VOCs日变化呈双峰分布,小时平均体积分数为(33.84±27.77)×10-9,夜间高于昼间.其中含量最高的是烷烃,其次是烯烃和芳烃,分别占到总挥发性有机物(TVOCs)的49.3%、24.4%和18.5%,乙炔占7.8%.南京市北郊夏季VOCs主要来源有5个,分别是交通尾气、燃料挥发、工业排放、有机溶剂挥发和植物排放源,各自对TVOCs贡献为33.1%、25.8%、23.2%、8.1%和9.7%.烷烃主要来源于汽车尾气排放、工业排放和燃料挥发,贡献百分比分别为23.7%、35.3%和31.3%;烯烃主要来源于燃料挥发、工业排放和汽车尾气排放,分别占41.1%、18.4%和24.3%;对芳烃贡献最大的为汽车尾气排放,占到49.2%,其次是有机溶剂挥发排放占30.8%.     

大连市城区夏季环境空气VOCs污染特征及来源分析

利用Synspec GC955-611/811在线气相色谱仪对大连市城区2019年夏季(5～8月)大气中VOCs进行了连续监测,研究了VOCs组分浓度情况和月变化特征。结果表明,烷烃是城区大气中最丰富的VOCs物种,其他依次是芳香烃、炔烃和烯烃。5～7月大连市城区VOCs浓度整体保持稳定,8月份浓度明显升高。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),各组分对臭氧生成潜势贡献排名分别为烷烃、芳香烃、烯烃和炔烃,分别占比45.8%、29.3%、19.8%和5.1%。关键VOCs活性物种甲苯、异戊烷和正丁烷分别占VOCs总体积浓度的5.6%、10.7%和13.0%。利用PMF受体模型对VOCs的来源进行解析研究,2019年夏季大连市VOCs主要来源来自涂料/溶剂使用(45.1%)、机动车排放(24.0%)、油气挥发(16.1%)、液化石油气(10.7%)、天然源(4.0%)。     

铅污染与健康

一、环境中的铅及其污染源铅对环境的污染,有两大来源:一是来自工矿企业,因铅与锌、铜等有色金属,多共生于同一矿藏中,在铅、锌、铜矿开采和冶炼过程,在铅的各种产品的制造和使用过程,都会有铅随着“三废”,排放到环境中。二是汽车排气。汽油中加入的抗爆剂四乙铅,随汽车尾气排入大气中。目前世界上约有两亿多辆汽车,     

天津市郊夏季VOCs化学特征及其时间精细化的来源解析

夏季为环境空气中臭氧污染事件的频发时期,针对挥发性有机化合物(VOCs)及其臭氧生成潜势(OFP)的时间精细化的来源解析研究,对有效地进行臭氧污染防控具有非常重要的作用.利用2019年夏季(6～8月)天津市郊区点位监测的小时分辨率VOCs在线数据,分析臭氧污染事件和非臭氧污染时期环境受体中VOCs及其OFP的变化特征,并利用正定矩阵因子分解(PMF)模型进行精细化的来源解析研究.结果表明,夏季环境受体中VOCs平均体积分数为24.42×10-9,臭氧污染事件中的VOCs平均体积分数为27.72×10-9,较非臭氧污染时期增加15.69％.夏季总VOCs(TVOCs)的OFP为87.92×10-9,其中烯烃的OFP最高,对TVOCs的OFP的贡献达58.28％.臭氧污染事件中TVOCs的OFP为102.68×10-9,较非臭氧污染时期增加19.59％.臭氧污染事件中VOCs的来源分别为石化工业及汽油挥发(29.44％)、柴油车尾气(23.52％)、液化石油气及汽油车尾气(22.00％)、天然气及燃烧(13.41％)、溶剂使用(6.14％)和植物排放(5.49％).相比于非臭氧污染时期,液化石油气及汽油车尾气和柴油车尾气分别增长4.84％和5.29％.石化工业及汽油挥发和植物排放的贡献均表现为08:00开始上升,11:00达到最高,这与太阳辐射增强和温度不断上升密切相关.液化石油气及汽油车尾气和柴油车尾气均具有明显的早晚高峰特征,并在夜间(00:00～06:00)保持较高贡献水平.根据PMF结果并结合OFP的计算方法,解析了不同源类对臭氧生成潜势的 贡献.石化工业及汽油挥发(31.01％)和柴油车尾气(36.64％)是较高贡献源类,相比非臭氧污染时期分别增加了 1.74％和8.27％;并且石化工业及汽油挥发贡献率在臭氧污染事件发生过程的上升阶段显著增加,而在下降阶段明显下降.     

The levels, sources and reactivity of volatile organic compounds in a typical urban area of Northeast China

Air concentrations of volatile organic compounds (VOCs) were continually measured at a monitoring site in Shenyang from 20 August to 16 September 2017. The average concentrations of alkanes, alkenes, aromatics and carbonyls were 28.54, 6.30, 5.59 and 9.78 ppbv, respectively. Seven sources were identified by the Positive Matrix Factorization model based on the measurement data of VOCs and CO. Vehicle exhaust contributed the most (36.15%) to the total propene-equivalent concentration of the measured VOCs, followed by combustion emission (16.92%), vegetation emission and secondary formation (14.33%), solvent usage (10.59%), petrochemical industry emission (9.89%), petrol evaporation (6.28%), and liquefied petroleum gas (LPG) usage (5.84%). Vehicle exhaust, solvent usage and combustion emission were found to be the top three VOC sources for O₃ formation potential, accounting for 34.52%, 16.55% and 11.94%, respectively. The diurnal variation of the total VOCs from each source could be well explained by their emission characteristics, e.g., the two peaks of VOC concentrations from LPG usage were in line with the cooking times for breakfast and lunch. Wind rose plots of the VOCs from each source could reveal the possible distribution of the sources around the monitoring site. The O₃ pollution episodes during the measurement period were found to be coincident with the elevation of VOCs, which was mainly due to the air parcel from the southeast direction where petrochemical industry emission was found to be dominant, suggesting that the petrochemical industry emission from the southeast was probably a significant cause of O₃ pollution in Shenyang.     

太原市城区夏季VOCs来源及其对O3生成的贡献

采集太原市城区夏季VOCs样品并分析其浓度特征,使用参数修正法得到VOCs初始浓度,分析其来源及对O₃生成的贡献.结果显示：太原市城区总VOCs平均浓度为48.13 μg/m³,烷烃（25.52 μg/m³）为主要组分.VOCs浓度呈明显日变化特征,在日间（10：00~14：00）光化学产生O₃的关键时段浓度最低.油品挥发、机动车排放、燃煤、植物排放与液化石油气/天燃气（LPG/NG）使用源对修正后环境VOCs的贡献分别为26.89%、25.55%、21.14%、14.99%、11.44%,对O₃生成的贡献分别为21.44%、33.10%、24.07%、13.77%、7.62%.机动车为新鲜排放气团VOCs的重要来源,而油品挥发、燃煤的输送与本地积累是其他（混合、夜间与反应）气团VOCs的重要来源.机动车排放、油品挥发与燃煤为VOCs与O₃生成的重要贡献源,控制此类源排放可减少太原市城区环境VOCs浓度并有效降低O₃生成.     

宜宾市冬季挥发性有机物污染特征及来源

为了解宜宾市冬季VOCs（volatile organic compounds,挥发性有机物）污染特征,于2016年12月选取宜宾市2个国控环境监测点位,采集冬季环境空气VOCs样品,利用三级冷阱预浓缩仪-气相色谱质谱联用仪（GC-MS）测定大气中89种VOCs物种,分析VOCs体积分数及其物种组成情况,并对其主要来源进行识别.结果表明:宜宾市区冬季环境空气中φ（VOCs）平均值为35.10×10-9,φ（VOCs）最高值和最低值分别为67.34×10-9、20.58×10-9;监测VOCs物种类别中芳香烃占比最高,其次为烷烃、卤代烃;体积分数较大的VOCs物种主要为苯、甲苯、氯甲烷、二氯甲烷、异丁烷、异丙醇、正丁烷等.CMB（化学质量平衡）模型源解析宜宾市冬季环境空气VOCs的六大主要贡献源分别为移动源、油气挥发源、溶剂使用源、工艺过程源、生物质燃烧源和其他源.以2015年为基准年,利用排放因子法对宜宾市VOCs进行排放量计算发现,宜宾市VOCs年排放量为39.54×103 t,其中,工艺过程源、溶剂使用源、移动源、化石燃料燃烧源的贡献率分别为35.5%、24.5%、28.9%、8.0%.研究显示,对宜宾市冬季环境空气中VOCs贡献率较大的污染源分别为移动源、溶剂使用源、工艺过程源等。      

Chemical speciation and anthropogenic sources of ambient volatile organic compounds(VOCs)during summer in Beijing,2004

Volatile organic compounds (VOCs) were measured at six sites in Beijing in August, 2004. Up to 148 VOC species, including C₃ to C₁₂ alkanes, C₃ to C₁₁ alkenes, C₆ to C₁₂ aromatics, and halogenated hydrocarbons, were quantified. Although the concentrations differed at the sites, the chemical compositions were similar, except for the Tongzhou site where aromatics were significantly high in the air. Based on the source profiles measured from previous studies, the source apportionment of ambient VOCs was preformed by deploying the chemical mass balance (CMB) model. The results show that urban VOCs are predominant from mobile source emissions, which contribute more than 50% of the VOCs (in mass concentrations) to ambient air at most sites. Other important sources are gasoline evaporation, painting, and solvents. The exception is at the Tongzhou site where vehicle exhaust, painting, and solvents have about equal contribution, around 35% of the ambient VOC concentration. As the receptor model is not valid for deriving the sources of reactive species, such as isoprene and 1,3-butadiene, other methodologies need to be further explored.     

南阳市冬春交替期大气VOCs污染特征及来源解析

近年来我国中部地区臭氧污染问题日益凸显,而挥发性有机物(VOCs)作为近地面臭氧生成的关键前体物,有关其来源研究相较于我国东部地区相对欠缺.为了解我国中部地区VOCs污染特征及其来源,本研究于2017年2—3月在豫鄂陕三省交界处的河南省南阳市南阳理工学院站点开展了为期1个月的VOCs在线监测.测量结果显示,观测期间总VOCs平均浓度为(37.4±18.5)×10~(-9).与国内外已有研究的VOCs测量结果相比,本研究中烷烃、烯烃和炔烃的浓度处于中等偏上水平,而芳香烃浓度则较低.烯烃对臭氧潜势的贡献最高(37%),其次是芳香烃(28%).乙烯、二甲苯、甲苯、丙烯和C4~C5烷烃是最重要的活性组分.利用正交矩阵因子分析(PMF)解析出4个因子,分别是天然气/液化石油气使用+背景、交通排放、溶剂涂料使用和燃煤+生物质燃烧.观测期间南阳理工学院站点对VOCs浓度贡献最高的是燃煤+生物质燃烧因子,平均贡献率为35%,其次是交通排放因子(25%)、天然气/LPG使用+背景(23%)和溶剂涂料使用(17%).研究结果对于认识我国中部地区VOCs来源结构,进而开展VOCs和臭氧防治具有重要意义.     

济源冬季VOCs污染特征、来源和SOAP

重工业城市济源经常发生雾-霾污染事件.挥发性有机化合物（VOCs）是二次有机气溶胶（SOA）生成的前体物,SOA对细颗粒物(PM_2.5)贡献约15%～20%.于2019年12月1日至12月31日在济源进行PM_2.5、 O₃、 VOCs和其他微量气体在线监测,并分析VOCs污染特征、来源和SOA生成潜势（SOAP）.济源观测到φ（TVOC）平均值为（54.3±27.5）×10^-9.烷烃、卤代烃和炔烃是主要组分.运用正交矩阵因子分解模型（PMF）识别并分配VOCs来源.确定8个主要VOCs来源：液化石油气/天然气（LPG/NG）、聚氯乙烯（PVC）工业、机动车、焦化工业、溶剂使用、工业、工艺过程和油气挥发.二次有机气溶胶生成潜势分析发现芳香烃对SOAP的贡献最大,其中苯系物（BTEX）对SOAP贡献最大.     

汽车维修行业挥发性有机物排放特征及大气化学反应活性

汽车维修行业挥发性有机物排放是臭氧前体物VOCs的重要来源,但目前汽车维修行业的VOCs减排政策主要基于VOCs的排放量,而没有考虑其化学反应活性,这将影响VOCs减排对改善空气质量的效果.通过分析汽车维修企业不同工段VOCs的产排污节点,结合各工段油漆用量及其VOCs质量分数,采用物料衡算法获得不同工段VOCs产生量及其组分,系统分析末端尾气VOCs的排放特征,并通过计算其臭氧生成潜势评估VOCs各组分的大气反应活性.结果表明,汽车维修行业油漆中产生的VOCs组分主要为苯系物,其中乙酸丁酯和二甲苯的质量分数最高.清漆由于其本身VOCs质量分数较高且用量较大,为汽车维修行业最大的VOCs排放源（92%）.企业采用油性面漆VOCs产生量（22%）比水性面漆（3%）有较大程度增大,采用水性漆对汽修企业减少VOCs排放有显著效果.排气筒尾气中共检测出49种VOCs组分,前10种VOCs组分排放量占总排放量的97.9%,种类相对集中.主要污染物类别为芳香烃类（10种,30.90%~69.30%）,主要组分有间/对-二甲苯（2.89%~45.00%）;其次为OVOC （12种）和卤代烃（22种）,贡献率分别为8.82%~43.71%和2.40%~25.00%,其他组分相对含量较少.芳香烃是汽车维修企业VOCs排放的最大组分,但是在不同研究中主要VOCs种类差异较大.汽车维修企业排放VOCs的OFP平均值为194.04 mg·m^-3,SR平均值为3.37 g·g^-1.间/对-二甲苯对汽车维修行业OFP贡献率最大（70.24%）,为优先控制污染物.芳香烃对OFP的贡献率达到99.29%,是化学反应活性最强的组分.酯类在汽车维修行业VOCs组分中占比较大,但对OFP的贡献率相对较低,因此汽车维修行业应重点控制芳香烃类物质的排放.     

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.