化工企业优控VOCs污染物分析及生成机理

以山东省某化工企业为研究对象,采用气袋法对企业正常工况条件下有组织和无组织排放点进行了样品采集,使用车载气相色谱/飞行时间质谱（GC-TOF-MS）对企业排放的VOCs进行了定量分析.结果表明,企业的有组织和无组织排放VOCs浓度范围分别为0.562~9.629,0.789~1.212mg/m³,两种情况下排放浓度较高的10种VOCs的物质截然不同,但无组织检出浓度较高的物质都在有组织总排放口中检出.采用3种方法分别估算了企业排放VOCs的臭氧生成潜势（OFP）,根据OFP值筛选出企业十大优控污染物,主要为芳香烃和含硫/氧有机物.通过化学理论分析和量子化学分子模拟计算出分子的最低空轨道与自由基的最高占有轨道的能量差,发现VOCs更容易跟甲基自由基反应形成长链烷烃和芳香烃,与检测出的优控VOCs污染物相一致.     

民用燃料燃烧碳质组分及VOCs排放特征

选取北京市地区典型生物质燃料（玉米芯、玉米秆、黄豆秆、草梗、松木、栗树枝、桃树枝）以及民用煤（烟煤、蜂窝煤）在实验室内进行了模拟燃烧实验,对燃烧产生的颗粒物及气体样品进行采集,采用Model 2001A热/光碳分析仪对不同粒径段颗粒物中的有机碳、元素碳进行测定,采用AgilentGC-MS 5977/7890B气质联用仪对燃烧烟气中的挥发性有机物进行分析.研究表明：除蜂窝煤OC、EC的排放因子在2.5~10μm粒径范围内达到最大,其他8种固体燃料燃烧产生的OC、EC的排放因子最大值均在0~2.5μm粒径范围内.薪柴（栗树枝、桃树枝、松木）、秸秆（玉米芯、玉米秆、黄豆秆、草梗）和民用煤（蜂窝煤、烟煤）3类物质燃烧排放VOCs的物种分类差异较大.薪柴和民用煤燃烧排放的卤代烃以及含氧有机物的质量分数明显高于秸秆的质量分数;在同一类别中VOCs物质分布趋势一致.3种薪柴平均总VOCs的排放系数为2.02g/kg,4种秸秆平均总VOCs的排放系数为6.89g/kg,2种民用煤平均总VOCs的排放系数为2.03g/kg,秸秆类的排放因子最大.玉米芯、玉米秆、黄豆秆和草梗的臭氧生成潜势较高,而栗树枝、桃树枝、松木、烟煤以及蜂窝煤的臭氧生成潜势较低,且分布类似.烯烃类、烷烃类、芳香烃类是固体燃料燃烧臭氧生成潜势贡献较大的VOCs物质.     

唐山市钢结构制造业VOCs排放特征及其反应活性

选取3个典型钢结构制造业企业为研究对象,以USEPA Method 18固定源标准采样方法为基础,对底涂工序、面涂工序和常温烘干工序无组织排放的挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)进行采集,所采集的样品通过自动进样器进入预浓缩仪,预浓缩后在氦气推动下进入GC/MSD,进行VOCs浓度及组分特征的测定,并以此分析该行业VOCs的排放特征、臭氧生产潜势和二次有机气溶胶生成潜势。结果表明:底涂工序、面涂工序、常温烘干工序总挥发性有机物(total volatile organic compounds,TVOC)浓度分布区间分别为366. 99～1057. 05,355. 97～1048. 69,495. 04～1179. 70 mg/m3;该行业臭氧生成潜势为(4. 12±2. 61) g/g;二次有机气溶胶生成潜势为(2. 39±2. 00) g/g。     

邯郸市PM_(2.5)中水溶性无机离子污染特征及来源解析

本研究通过对邯郸市环境空气中PM2.5样本进行采集和成分检测,分析了该地区PM2.5中水溶性无机离子的污染特征,并结合气象要素(风速、温度)、气态污染物(O3、NO2、SO2、CO)、SOR(硫氧化率)、NOR(氮氧化率)对其主要来源进行了解析.研究结果表明:总水溶性无机离子(TWSII)浓度季节变化特征明显,秋、冬季高于春、夏季.SO2-4、NO-3、NH+4是PM2.5中主要的水溶性无机离子,在TWSII中所占的比例为夏(93.2%)冬(85.6%)秋(85.5%)春(84.0%).春、夏、秋三季PM2.5呈酸性,冬季显碱性.此外还分析得到,SO2-4在四季中均以(NH4)2SO4的形式存在.NO-3在冬季以NH4NO3的形式存在,其余季节中以NH4NO3、HNO3等共存.绝大部分Cl-在冬季以NH4Cl的形式存在,其它季节中以NH4Cl、KCl等的形式存在.均相反应是SO2-4的主要生成途径,夏、冬季也伴随有非均相反应.NO-3的生成以均相反应为主(春、夏、秋),在冬季均相反应与非均相反应同时存在.应用因子分析法解析出4个主因子,其中,工业、燃煤、交通、生物质燃烧等综合源是PM2.5中水溶性无机离子的主要来源.     

黄冈市大气挥发性有机物污染特征、来源及对臭氧生成的影响

基于黄冈市城区大气挥发性有机物（VOCs）离线采样数据和常规空气污染物、气象在线监测数据,分析了黄冈市大气VOC组分和体积分数特征,并利用正交矩阵因子分解（PMF）模型和耦合MCM机制的光化学反应箱式模型（PBM-MCM）分别分析了臭氧（O₃）污染高发期VOCs的来源及臭氧生成敏感性.结果表明,φ（TVOCs）平均值为（21.57±3.13）×10^-9,且呈现出冬春高、夏秋低的季节性特征,其中烷烃（49.9%）和烯烃（16.4%）的占比最大.PMF解析结果显示黄冈市大气VOCs主要来源为：燃料燃烧源（27.8%）、机动车排放源（19.9%）、溶剂使用源（15.7%）、工业卤代烃排放源（12.1%）、化工企业排放源（10.5%）、自然源（7.8%）和柴油车排放源（6.2%）.在人为源中,溶剂使用、燃料燃烧和化工企业排放的VOCs对大气环境中O₃生成的贡献较大,贡献了O₃生成的60.9%,故对O₃污染防控应优先管控这3种人为源.通过相对增量反应性（RIR）和经验动力学方法（EKMA）曲线分析,观测期间黄冈市O₃生成处于VOCs控制区,且间/对-二甲苯、乙烯、1-丁烯和甲苯等VOCs对O₃生成比较敏感,应重点削减以上VOCs的排放.     

湛江市夏季大气挥发性有机物污染特征及来源解析

臭氧污染在全国呈加剧态势,在非重点区域和非重点城市其相关研究薄弱.在湛江市选取3个采样点,使用苏玛罐和2,4-二硝基苯肼(DNPH)吸附管采样,并利用气相色谱-质谱/氢离子火焰检测器(GC-MS/FID)和高效液相色谱(HPLC)分析了101种挥发性有机物(VOCs),分析其主要组分和变化特点,计算VOCs的臭氧生成潜势(OFP),并利用正定矩阵因子分解模型(PMF)进行源解析.结果表明,采样期间湛江市φ(TVOCs)平均值为1.28×10^-7,其中OVOCs占比最高,为52%,其次为烷烃(36%)、烯烃(7%)、卤代烃(2.42%)、芳香烃(1.61%)和炔烃(0.78%).VOCs组分日变化特征表明,芳香烃和烷烃早晚体积分数高而中午低,受光化学反应影响大;而OVOCs在光化学反应强烈的中午体积分数低而傍晚高,表明傍晚采样点附近OVOCs直接排放增多或受到上风向污染源输送的影响.湛江市TVOCs的OFP为3.28×10^-7,优势物种为甲醛、1-丁烯、正丁烷、2-丁酮和乙醛.表征气团老化程度的X/E值和气团后向轨迹分析表明,采样期间,当受来自...     

基于边界观测的长三角某工业区O3来源特征

为研究上海某石化工业区臭氧来源特征,采用在线监测系统对该工业区O₃及其前体物和气象参数展开了为期3个月（2020年6~8月）的同步连续观测.采用TCEQ（Texas Commission on Environmental Quality）区域背景臭氧估算法和主成分分析两种方法研究工业区区域背景和本地生成O₃浓度贡献,并将两种方法进行对比分析.结果表明：①观测期间园区主导风向为东南风和东风,平均温度为27.12℃.ρ（VOCs-36）日均值为32.05~240.51μg·m^-3,烷烃浓度占比最大;ρ（NO_x）日均值为10.15~47.51μg·m^-3;ρ（O₃）为31.81~144.43μg·m^-3.②TCEQ法得出的区域背景O₃浓度[ρ_R（O₃）]为32.63~191.13μg·m^-3,本地生成O₃浓度[ρ_L（O₃）]为16.08~134.25μg·m^-3,区域背景占比ω（TCEQ）为32.6%~87.7%.主成分分析计算得出的区域背景[ρ_PCA-R（O₃）]为66.38~219.83μg·m^-3;③TCEQ法计算得出的本地生成O₃浓度变化基本能够与该园区内臭氧生成潜势的变化对应,两种方法具有良好的吻合效果,经验证结果具有可靠性;④剔除由于站点浓度异常情况带来的计算误差,观测期间区域背景O₃占比基本处于75%~95%范围内.综上,园区内O₃浓度组成以区域输送为主,应重点关注工业区周边城市的O₃污染治理,落实长三角区域联防联控措施.     

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.     

合肥市典型臭氧污染特征及成因分析

综合利用环境空气质量常规监测、挥发性有机物(VOCs)在线监测,以及后向轨迹聚类分析、权重潜在源区分析和正交矩阵因子分解法等多种监测分析方法,基于合肥市经历的一次典型臭氧(O₃)污染过程(2020年9月1—10日),系统分析了合肥市O₃污染的典型特征及成因。结果显示,此次污染过程的O₃小时平均浓度高达96 μg/m³,且O₃浓度波动较大,在9月6日13:00达到了224 μg/m³,呈现出快速生成、快速消耗的污染特征,并在夜间呈现出非典型的二次峰值过程。污染期间,合肥市基本处于VOCs控制区,芳香烃对O₃生成潜势的贡献最大(45.2%),其次是烷烃(31.8%)和烯烃(21.5%);污染阶段的VOCs主要来自机动车排放源(44.1%)、燃烧源(21.3%)、工业源(15.3%)、溶剂使用源(12.4%)和天然源(6.9%),累积阶段和污染阶段均受机动车尾气排放和溶剂使用的影响较大。此外,台风外围下沉气流和高温、低湿、低风速等气象条件是引发此次O₃污染过程的主要外因,而合肥市周边的高污染区域则是此次O₃污染过程的潜在外部源区。     

遂宁市夏季大气挥发性有机物污染特征及来源解析

2019年7-8月在四川省遂宁市实验学校、遂宁中学、金鱼小学、石溪浩4个点位同步开展为期20d的挥发性有机物(VOCs)离线观测,分析了遂宁市VOCs浓度时空分布特征、臭氧生成潜势(OFP)和VOCs主要来源。遂宁市TVOC体积浓度为39.4×10^-9,占比较高的组分为OVOCs和烷烃,体积浓度分别为15.6×10^-9和13.3×10^-9,占比分别为39.5%和33.6%。遂宁中学、金鱼小学、石溪浩24 h平均体积浓度分别为29.8 ×10^-9、58.4 ×10^-9、30.0×10^-9;加密点实验学校的小时平均浓度为22.9×10^-9。遂宁市总OFP为166.7 μg/m³,占比最大的为烯烃(33.1%)。实验学校、遂宁中学、金鱼小学、石溪浩OFP浓度分别为101.2、134.4、243.6、122.1 μg/m³。金鱼小学采样点位于工业园区下风向,受工业园区企业排放源影响,VOCs浓度和OFP值均明显高于其他点位。PMF模型源解析结果表明:遂宁市VOCs来源占比最大的为工业排放源,达32%;其次为机动车尾气源、燃烧源,占比均达17%;油气挥发源、天然源、溶剂使用源分别占13%、11%、10%。工业源、机动车尾气来源占比最高的均是金鱼小学,分别为39%、30%;天然源占比较高的是实验学校(13%)和石溪浩(10%)。