汽车涂料废物挥发性有机物气相释放特征

汽车涂料废物作为有机污染物类典型固废,在全过程管理各环节都存在挥发性有机物(VOCs)释放的环境风险. 本文选取同一涂装工段下不同漆雾捕集技术产生的漆渣与干式石灰石粉,采用环境测试舱-气相色谱/质谱法,研究涂料废物中VOCs的气相释放特征. 结果表明:①相同工艺下漆渣与干式石灰石粉释放的VOCs种类相似,但漆渣中各组分释放速率和累计释放量远高于干式石灰石粉. ②漆渣与干式石灰石粉均在1 h左右达到VOCs的释放速率峰值,在检出的7种主要VOCs中,最高者同为正丁醇,分别为245.37、22.67 mg/(m2·h);最低者同为邻-甲乙苯,分别为11.49、2.50 mg/(m2·h). ③经过130 h(漆渣)和24 h(干式石灰石粉)的长期散发试验,试验结束时漆渣累计释放量最大的是正丁醇和1,2,4-三甲基苯,分别为4.76×103、2.86×103 mg/m2;干式石灰石粉累计释放量最大的是1,2,4-三甲基苯和正丁醇,分别为77.26、63.75 mg/m2;二者累计释放最低的同为邻-甲乙苯,分别为467.91、11.29 mg/m2. ④两种样品中VOC释放周期均分为释放初始期(峰值期)、过渡期和缓慢衰减期(准稳态期)3个阶段. 除漆渣中浓度最高的正丁醇外,其余各组分均具有一致的过渡期(1~9 h)和缓慢衰减期(9 h之后),但干式石灰石粉达到稳态的时间远低于漆渣. 研究显示,干式漆雾捕集技术所产生的干式石灰石粉相较传统湿式工艺产生的漆渣,二者所释放的VOCs组分种类相似,存在相同的释放阶段,但释放周期和累计释放量大幅降低,在VOCs减排上具有显著优势.      

对二氯苯释放及影响因素的环境测试舱模拟研究

利用自制环境测试舱模拟室内环境,研究了对二氯苯(p-DCB)释放过程,确定释放速率及其影响因素.模拟结果表明,在不同环境参数(温度、空气流量/流速和相对湿度)条件下,p-DCB释放速率不同:温度升高,p-DCB释放速率增大;空气流速增加,p-DCB释放速率加快;相对湿度增大,释放速率同样有增大趋势,但是与温度和空气流速对p-DCB释放速率的影响相比较小.环境参数和p-DCB表面积一定,则p-DCB释放速率恒定,因此,可根据防虫防霉片剂使用量预测室内p-DCB浓度.预测值与文献实测值对比结果表明,模拟值与文献实测值基本上在同一数量级.     

挥发性有机污染土壤开挖异味风险评估及控制对策

为应对挥发性有机物(VOCs)污染土壤修复开挖过程中的异味污染问题,建立异味风险预测模型,评估其潜在风险具有重要的现实意义. 本文通过构建异味暴露概念模型,综合考虑土壤气扩散、土壤VOCs挥发、地下水溶质挥发等过程以估算污染源强释放速率,并结合高斯扩散模型模拟污染源向周边区域扩散过程,再以臭气强度作为异味表征手段,预测得到周边环境中的VOCs大气浓度及其对人体的嗅觉感官效应. 某修复地块土壤开挖面积为2 800 m2,深度3 m,涉及苯、甲苯、乙苯等9种异味物质,对其开挖过程中的异味扩散风险进行预测. 结果表明:在开挖速率为150 m3/h的情况下,VOCs快速释放并扩散至周边20 m处某居民点形成的混合气体中以氯苯、苯、乙苯、甲苯这4个组分为主,浓度分别为6.86、2.35、1.56、0.85 mg/m3. 进一步采用异味活度值(OAV)及ln(OAV)对VOCs的异味特征进行分析,识别得到乙苯为混合体系中的关键致嗅物质,故以该组分来表征VOCs的气味特性. 由此得到,居民点呼吸区VOCs对应的臭气强度为3.09,开挖过程中周边居民将明显感到臭味. 基于模型敏感性分析识别了影响异味风险的关键参数,主要为敏感目标距离(x_air)、土壤污染浓度(C_s)、土壤开挖速率(Q)、土壤空气体积比(θ_air)及大气风速(U_air)等. 从降低公众受异味影响的角度出发,提出了包括优化土壤修复工艺、控制区域土壤状况以及关注气象影响等控制对策,以期有效控制土壤中异味扩散引起的负面效应.      

机动车排放中挥发性有机污染物的组成及其特征研究

应用大气采样罐采样技术和色谱-质谱联用(GC-MS)技术,对广州市环境空气、交通道路、城市隧道和汽车尾气中55种挥发性有机物(VOCs)的组分及其质量浓度水平进行测试,并研究了广州市机动车VOCs排放特征.结果表明:①城区环境空气质量本底观测点白云山摩星岭的大气样品中ρ(VOCs)数量级为10-1～101 μg/m3,其中烷烃类、烯烃类、乙炔和单环芳香烃类平均质量浓度分别为13.97,15.15,6.16和43.27 μg/m3.市区主要交通干道(东风中路、环市中路和新港西路)旁空气样品的ρ(VOCs)数量级为101～102μg/m3,其中烷烃类、烯烃类、乙炔和单环芳香烃类最高质量浓度相应比环境本底质量浓度高约20～30倍.②在怠速条件下检测了摩托车、出租车、大客车、轻型卡车、小轿车和公交车等6种新车和在用车型VOCs的排放,其组成和质量浓度因机动车类型、功率和燃料不同而不同,一般功率越大VOCs排放越严重,ρ(VOCs)数量级大致为10-1～103mg/m3,为交通干道空气ρ(VOCs)的1 000倍以上.其中LPG车具有最高的烷烃类、烯烃类和乙炔排放量,测试样品的ρ(VOCs)分别为815.79～2 001.66,696.84～1 799.10和53.87～416.13 mg/m3.而柴油车排放的VOCs远远低于其他燃料车型.③通过对广州珠江隧道连续48 h的监测,研究了隧道内交通特征、微气象特征和VOCs组成及其质量浓度水平,能够计算出广州机动车55种VOCs化合物的平均排放因子.      

香烟侧流烟中超细颗粒物释放及衰减特性

超细颗粒物(Ultrafine Particles,UFPs)能够进入人体肺泡组织进而危害人体健康,为了解香烟侧流烟中UFPs数浓度和表面积浓度释放及衰减特性,结合环境舱和现场实验结果对不同品牌香烟颗粒进行了分析.结果表明:燃烧过程中UFPs数浓度和表面积浓度峰值粒径分别为47.5~66.3 nm和85.6~100.5 nm,衰减2 h后,数浓度和表面积浓度峰值粒径仍小于200 nm;不同品牌香烟侧流烟中UFPs数浓度和表面积浓度释放速率分别为4.22×10~(12)~5.23×10~(12)个·min~(-1)和5.95×10~(10)~6.90×10~(10)μm2~·min~(-1),根据该释放速率模拟得到的不同换气率条件下UFPs数浓度衰减趋势与实验结果相符;通风和实验环境均会影响UFPs的衰减速率,随着换气率由0.7次·h~(-1)增至7次·h~(-1),侧流烟中UFPs的衰减时间由3 h降低至40 min,吸附作用的存在亦会加快UFPs的衰减速率.     

应用环境舱研究室内混凝土墙体中氨的释放规律

采用环境舱模拟研究了随温度(T)、相对湿度(RH)和空气交换率(AER)变化墙体试块中氨的释放规律,并将现场实验结果与环境舱的模拟实验结果进行对比.研究发现:T和RH一定,随着AER的增大,舱内氨气平衡浓度下降,氨气挥发速率和完全释放时间呈现出一定的规律性;AER和RH一定,舱内氨气平衡浓度和挥发速率随T升高而变大,完全释放时间减小;与AER和T相比,RH对氨气释放的影响有限;通过与现场通风实验和浓度监测结果比较,考虑到室内墙体老化时间等因素,环境舱实验与实际住宅测试得到的结论基本一致.在一般的情况下,使用含尿素防冻剂的住宅,其墙体中氨释放完全大约需要10～32年.     

南京市机动车排放VOCs的污染特征与健康风险评价

在南京富贵山隧道开展机动车排放的挥发性有机物(VOCs)对环境及人群健康的影响研究,对VOCs浓度水平与变化特征、组成与化学反应活性进行了分析,并通过美国环境保护局(US EPA)的健康风险评价模型对VOCs的健康风险进行了评价.结果表明,隧道进口与出口空气中共检测出93种物质,隧道进口处样品的总VOCs浓度(87.28±7.08)μg/m3;隧道出口处总VOCs浓度(225.63±59.19)μg/m3.隧道出口检测到的烷烃和芳香烃这两类物质浓度比进口浓度高.隧道进口与出口处的VOCs总臭氧生成潜势为101.48μg O3/m3和402.01μg O3/m3.健康风险评价结果表明,隧道进口处14种主要VOCs的非致癌风险危害商值(HQ)在8.07×10-5~2.66×10-1之间,而在隧道出口处的HQ范围为3.18×10-4~2.92×10-1.隧道进口与出口处的VOCs的非致癌风险危险指数(HI)均小于1,非致癌风险值在安全范围之内.但1,3-丁二烯、氯仿、四氯化碳、苯和1,1,2-三氯乙烷的致癌风险较大,对人体健康具有明显的影响.     

通风条件下室内甲醛气体释放规律及其预测模型

采用环境测试舱模拟室内环境,考察在不同空气交换率情况下细木工板中甲醛气体释放规律,并建立指数平滑灰色预测模型ES-GM(1,1)对细木工板中甲醛气体释放过程进行模拟。结果表明:细木工板中甲醛气体释放可以分为初始快速释放阶段、稳定释放阶段和长期缓速释放阶段;ES-GM(1,1)对空气交换率为1次/h±3%的甲醛气体浓度预测,平均绝对误差为0.0033,平均相对误差为2.433%;ES-GM(1,1)对空气交换率为2次/h±3%的甲醛气体浓度预测,平均绝对误差为0.0020,平均相对误差为2.458%,适合对室内甲醛气体释放进行长期全过程预测。     

新型环境测试舱研制、性能评价及释放模拟

研制了一种新型环境测试舱,此舱系统可用于研究室内材料中挥发性有机物（VOCs）释放特征和释放机理。详细介绍舱的设计,讨论舱系统的优缺点,并对舱的性能进行评价测试。结果表明,温度和相对湿度的准确性分别为≤0.5℃和≤3.1%,空气混合水平达到92.9%,回收率达到85.2%。根据回收率实验结果,用经验模型和VB模型模拟对二氯苯（p-DCB）释放,模拟结果与实测值吻合很好。     

车内空气VOCs污染的衰减规律研究

挥发性有机物(VOCs)导致了车内空气污染,对驾乘人员健康危害大。文章为确定车内VOCs污染的衰减规律,对103辆车内VOCs污染进行调查与衰减曲线分析。结果发现车内苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、乙酸正丁酯、十一烷与总VOCs浓度最大值依次为138.9、376.4、125.1、307.9、42.7、56.7、99.6与2 435.7μg/m~3;车内VOCs浓度随车龄的增大而逐步衰减,最优衰减曲线是一元三次方程;通过求解方程,可知车内苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、乙酸正丁酯、十一烷与总VOCs的衰减时间分别是3.9、4.3、3.6、4.2、3.5、4.9、5.2与3.9 a,说明车内空气VOCs污染的衰减期很漫长。     

北京市典型汽修企业VOCs排放特征与臭氧影响分析

对北京地区27家汽修企业进行调研,选取2家典型汽修企业进行气袋采样-GC-MS-FID采集及分析,定量分析其VOCs的排放特征,并计算其臭氧生成潜势（OFP）。结果表明:使用不同漆料的汽修企业排放特征不同,水性漆企业非甲烷总烃的排放浓度为0.62~36.49 mg/m3,油性漆企业的排放浓度为0~100.39 mg/m3;水性漆排放的VOCs以烷烃为主,占比高达57.16%,丙烷（39.65%）和甲苯（11.41%）是首要污染物;卤代烃（55.51%）是油性漆企业的主要VOCs排放物种,主要组分为1,2-二氯丙烷和1,2-二氯乙烷;水性漆企业的OFP值为144.78 mg/m3,油性漆企业的OFP值为664.43 mg/m3,大气反应活性最大的物种多为芳香烃,芳香烃对OFP的贡献率分别为52.18%和88.44%。     

武汉市汽修行业不同环节VOCs排放水平及组分特征

为识别武汉市汽修行业涂装工艺环节废气中VOCs（volatile organic compounds,挥发性有机物）浓度水平及组分特征,采集和分析了武汉市10家典型汽修企业喷（烤）漆房治理设施排放环节、喷（烤）漆环节、调漆环节和刮腻子环节共4个环节的含VOCs废气样品.结果表明:①武汉市10家汽修企业喷（烤）漆房治理设施排放环节的VOCs浓度（82.18 mg/m3）最高,其次是调漆环节、喷（烤）漆环节和刮腻子环节,分别为11.37、7.76和5.57 mg/m3.②喷（烤）漆房治理设施排气环节有组织排放以及喷（烤）漆环节与调漆环节无组织排放的VOCs均以OVOCs（oxygenated volatile organic compounds,含氧挥发性有机物）为主,其占比分别为54.4%、50.8%、43.4%;其次为芳香烃,其占比分别为27.0%、22.9%和24.6%;3个环节排放的VOCs物种中质量分数排名前3位的物种均为乙酸丁酯、间/对-二甲苯和1,2-二氯甲烷.刮腻子环节排放的VOCs物种中以芳香烃和OVOCs为主,质量分数排名前3位的物种为苯乙烯、乙酸丁酯和1,2-二氯甲烷.③喷（烤）漆房治理设施排气筒有组织排放以及喷（烤）漆环节、调漆环节无组织排放的VOCs废气中乙酸丁酯含量均远大于苯、甲苯和间/对-二甲苯的含量,且远高于早期武汉市和其他地区的研究结果.研究显示:喷漆（烤）房排气筒有组织排放的VOCs废气浓度最高,应加强对喷漆（烤）房排气筒有组织排放的关注,提高处理设施的“三率”,加强企业喷（烤）漆房的封闭性管理;各环节VOCs废气中乙酸丁酯含量均最高,可考虑将乙酸丁酯作为汽修行业VOCs源示踪物.      

Measurement of in-vehicle volatile organic compounds under static conditions

The types and quantities of volatile organic compounds (VOCs) inside vehicles have been determined in one new vehicle and two old vehicles under static conditions using the Thermodesorber-Gas Chromatograph/Mass Spectrometer (TD-GC/MS).Air sampling and analysis was conducted under the requirement of USEPA Method TO-17.A room-size,environment test chamber was utilized to provide stable and accurate control of the required environmental conditions (temperature,humidity,horizontal and vertical airflow velocity,and background VOCs concentration).Static vehicle testing demonstrated that although the amount of total volatile organic compounds (TVOC) detected within each vehicle was relatively distinct (4940μg/m~3 in the new vehicle A,1240μg/m~3 in used vehicle B,and 132μg/m~3 in used vehicle C),toluene,xylene,some aromatic compounds,and various C_7-C_(12) alkanes were among the predominant VOC species in all three vehicles tested.In addition,tetramethyl succinonitrile,possibly derived from foam cushions was detected in vehicle B.The types and quantities of VOCs varied considerably according to various kinds of factors,such as,vehicle age, vehicle model,temperature,air exchange rate,and environment airflow velocity.For example,if the airflow velocity increases from 0.1 m/s to 0.7 m/s,the vehicle's air exchange rate increases from 0.15 h~(-1) to 0.67 h~(-1),and in-vehicle TVOC concentration decreases from 1780 to 1201μg/m~3.     

上海市青浦区大气挥发性有机化合物的特征

在2012年11~12月和2014年5~10月对上海市青浦区大气中58个VOCs物种进行了连续监测.结果表明,青浦区VOCs总体浓度水平较低,烷烃是其中含量最高的物种,百分含量为41.64%,其次为芳香烃25.66%、烯烃15.21%、乙炔7.71%.总VOCs的月变化特征表现为11月最高,10月最低;日变化特征表现为明显的双峰分布.通过OH消耗速率和臭氧生成潜势(OFP)计算,评估了VOCs的化学反应活性.结果表明,上海市青浦区大气VOCs的化学反应活性较强,且与VOCs浓度具有良好的一致性.OH消耗速率贡献最大的物种是烯烃56.92%和芳香烃45.24%,OFP贡献最大的物种是烯烃29.19%和芳香烃40.82%;对臭氧生成贡献最大的关键活性物种是乙烯、异戊二烯、甲苯、间/对二甲苯及丙烯等物质.利用化学质量平衡(CMB)模型分析了VOCs的来源,结果显示,上海市青浦区大气中VOCs主要有6个来源,分别是汽车尾气排放、LPG泄漏、涂料和溶剂挥发、植物排放、生物质燃烧、工业排放,其贡献率分别为43%、5%、16%、3%、14%、7%.     

漆包线行业挥发性有机物(VOCs)排放特征研究

根据“源头追踪”思路,结合生产工艺调查,现场采样及实验分析,研究了漆包线制造过程中挥发物有机物(VOCs)从原物料输入到产品输出(原物料输入、净化销毁、泄露、逸散、最终排放、产品残留)各环节的排放特征.结果表明,共检出41种VOCs,从原物料输入的VOCs,有81.1%得到了销毁,3.5%从涂料储槽,供漆系统等环节逸散,2.6%从炉膛出口及其他环节泄露,8.4%经管道有组织排放,只有极少部分残留在产品中.主要排放的VOCs成分是乙苯、甲酚、二甲酚、苯酚、二甲苯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺.VOCs排放系数为(24.75±6.52)g VOCs/kg漆包线.采用排放系数法估算了2010年全国漆包线行业VOCs的排放量和2015年的预期排放量分别为2.62万t和3.19万t.     

北京市城区春季大气挥发性有机物污染特征

"2+26"城市联防联控措施的实施及北京市产业结构的调整,使得北京市大气中VOCs（volatile organic compounds,挥发性有机物）质量浓度、组成特征及来源发生了变化.运用AirmoVOC（GC-866）在线自动监测仪对2017年3-5月北京市城区大气中的VOCs进行观测.结果表明:①北京市城区春季大气中ρ（TVOCs）（TVOCs为总挥发性有机物）为34.36 μg/m3,ρ（烷烃）、ρ（芳香烃）、ρ（烯烃）、ρ（炔烃）分别占ρ（TVOCs）的57.13%、33.18%、7.54%、2.15%.质量浓度最高的前3位VOCs物种分别为苯、丙烷和乙烷,其质量浓度分别为5.97、3.51、2.63 μg/m3.②ρ（TVOCs）的日变化有3个较明显的峰值,分别出现在05:00、11:00和23:00,ρ（TVOCs）最低值出现在18:00,并且夜间ρ（TVOCs）高于白天.VOCs日变化特征表明,北京市VOCs污染受凌晨时段柴油车尾气排放和早晚交通高峰期汽油车尾气排放的影响较为明显.③春季VOCs的OFP（ozone formation potential,臭氧生成潜势）分析表明,芳香烃对OFP的贡献率（44.22%）最大,其次是烯烃（31.06%）,最后是烷烃（23.86%）;北京市VOCs污染的关键活性组分是丙烯、正丁烷、环戊烷、苯、甲苯、二甲苯.④PMF（正矩阵因子分析法）分析表明,溶剂使用源是北京市春季大气中VOCs最主要的排放源,对TVOCs的贡献率为39.06%,其次是移动源（33.79%）和油气挥发源（17.85%）,燃烧源的贡献率（9.30%）最低.研究显示,控制移动源、溶剂使用源和燃烧源的排放是控制北京市环境空气中VOCs污染的关键.      

Ozone and secondary organic aerosol formation potential from anthropogenic volatile organic compounds emissions in China

Volatile organic compounds (VOCs) are major precursors for ozone and secondary organic aerosol (SOA), both of which greatly harm human health and significantly affect the Earth''s climate. We simultaneously estimated ozone and SOA formation from anthropogenic VOCs emissions in China by employing photochemical ozone creation potential (POCP) values and SOA yields. We gave special attention to large molecular species and adopted the SOA yield curves from latest smog chamber experiments. The estimation shows that alkylbenzenes are greatest contributors to both ozone and SOA formation (36.0% and 51.6%, respectively), while toluene and xylenes are largest contributing individual VOCs. Industry solvent use, industry process and domestic combustion are three sectors with the largest contributions to both ozone (24.7%, 23.0% and 17.8%, respectively) and SOA (22.9%, 34.6% and 19.6%, respectively) formation. In terms of the formation potential per unit VOCs emission, ozone is sensitive to open biomass burning, transportation, and domestic solvent use, and SOA is sensitive to industry process, domestic solvent use, and domestic combustion. Biomass stoves, paint application in industrial protection and buildings, adhesives application are key individual sources to ozone and SOA formation, whether measured by total contribution or contribution per unit VOCs emission. The results imply that current VOCs control policies should be extended to cover most important industrial sources, and the control measures for biomass stoves should be tightened. Finally, discrepant VOCs control policies should be implemented in different regions based on their ozone/aerosol concentration levels and dominant emission sources for ozone and SOA formation potential.     

蓄热式热力燃烧室结构模拟优化与应用效果分析

采用1套60000 m3/h蓄热式热力燃烧炉(regenerative thermal oxidizer,RTO)处理工业VOCs废气,装置投运后出现废气停留时间不足、净化气VOCs浓度波动大的情况,采用流场数值模拟分析后发现,系由RTO燃烧室结构设计不合理造成.为解决此问题,采用数值模拟优化燃烧室结构,确定设计和改进...     

我国经济快速发展区工业VOCs排放特征及管控对策

近年来随着我国经济快速发展,挥发性有机物（VOCs）作为雾、霾和臭氧前驱物日益受到关注,经济快速发展区VOCs污染情况尤为复杂.本文对京津冀、长三角和珠三角的12种典型工业行业及垃圾、废水处理厂与综合工业园区、居民区的VOCs排放特征与分布趋势进行系统分析.解析出制药、橡胶和油漆喷涂为12种典型工业行业中VOCs平均排放浓度最高的3个行业,得到平均浓度分别为541、499和450 mg·m^-3,应给予高度关注.对比分析发现长三角与京津冀地区平均排放浓度最高是制药行业,分别为112 mg·m^-3和1.00×10³ mg·m^-3;而珠三角地区油漆喷涂行业排放最高,平均浓度为1.04×10³ mg·m^-3.进一步对12种典型工业行业VOCs种类分布情况进行分析,发现毒性大的芳香烃与卤代烃分别在油漆喷涂与制药行业中排放占比最高,达到55.99%和26.57%.三大经济区中长三角地区居民区与综合工业园区附近VOCs浓度最低,京津冀地区浓度最高,与各地区工业排放分布情况一致.分析2002~2018年的数据发现居民区VOCs浓度整体呈现波动性下降趋势,尤其2016年后显著降低,反映出我国VOCs防治的相关政策、法律法规和标准及技术对现阶段VOCs控制起到了显著成效.