天津大气中BTEX的变化特征与健康风险评估

采用AMA GC5000BTX在线色谱仪监测天津城区2012年10月~2013年2月大气中苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯和间-对二甲苯(苯系物,BTEX)的浓度,采用气溶胶生成系数(FAC)计算各组分的SOA生成潜势,采用US EPA的健康风险评价模型对BTEX的人体健康风险进行评估.结果表明,观测期间BTEX浓度均值为40.02±23.66μg/m~3,其中甲苯浓度最高,苯和间-对二甲苯次之,邻二甲苯最低,雾-霾日BTEX平均值为49.78±25.03μg/m~3,远高于非雾-霾日(28.57±15.18μg/m~3).BTEX浓度日变化差异明显,非雾-霾日B/T均值为0.70,雾-霾日增至0.77,表明观测期间以机动车排放污染为主,雾-霾污染期间BTEX来源复杂,生物质燃烧和燃煤等的贡献增大.甲苯对SOA的贡献最大,间、对-二甲苯次之,雾-霾日BTEX对SOA的贡献值高于非雾-霾日.观测期间BTEX的HI为0.455,其中雾-霾日HI为0.578,非雾-霾日HI为0.309,均低于EPA认定安全范围,表明苯系物非致癌风险在安全阈值范围内,但苯的致癌风险值为7.64×10-5,高于EPA规定的安全阈值,需要引起高度关注.     

2008~2010年北京城区大气BTEX的浓度水平及其O3 生成潜势

苯、甲苯、乙苯及二甲苯是典型的人为排放有机物,不仅危害人体健康还参与对流层的光化学反应,生成O3和二次有机气溶胶.为认知北京大气中BTEX的浓度水平,评估其O3生成潜势,于2007年12月～2010年11月使用被动采样和化学分析相结合的方法对BTEX和O3浓度进行了连续3 a的同步观测.结果表明,北京城区大气BTEX中甲苯的浓度高达(8.7±3.1)μg·m-3,其次为苯、乙苯和间对二甲苯,浓度分别为(7.1±3.3)、(4.2±1.4)和(3.4±1.5)μg·m-3.BTEX总浓度在春、夏、秋和冬季的平均值分别为(16.8±1.4)、(24.7±2.8)、(25.9±4.9)和(26.8±12.1)μg·m-3,冬季苯的浓度全年最高,而夏季甲苯浓度高于冬季.采用最大增量反应活性方法计算了北京城区大气BTEX夏季O3生成潜势,发现间对二甲苯的贡献最大.北京2008、2009和2010年夏季BTEX的O3生成潜势分别为65.2、60.2和75.7μg·m-3,与O3实际浓度的年际变化趋势一致(同期浓度分别为80.5、65.0和101.9μg·m-3).机动车尾气和溶剂挥发是北京城区大气BTEX的主要来源,冬季苯的浓度可能受取暖燃煤的影响,夏季溶剂挥发对BTEX影响更大,并对O3的生成有一定贡献.     

秋季长江口海域海水和大气中BTEX的分布及环境效应

以苯、甲苯、乙苯、间/对二甲苯和邻二甲苯为代表(简称BTEX)的单环芳烃是大气中挥发性有机物(VOCs)的重要组分，它们对臭氧(O₃)和二次有机气溶胶(SOA)的生成具有重要作用.于2020年10月分析了长江口及邻近海域海水和大气中BTEX的分布特征，并评估了其海-气通量及大气环境效应.结果表明，研究海域表层海水中苯、甲苯、乙苯、间/对二甲苯和邻二甲苯的浓度平均值分别为(17.4±21.9)、(91.2±64.0)、(25.9±16.9)、(52.9±34.9)和(26.7±19.3) ng·L^-1.BTEX浓度总体呈现近岸高、外海低的分布趋势，底层海水浓度略高于表层.大气中苯、甲苯、乙苯、间/对二甲苯和邻二甲苯的平均浓度分别为(90.4±46.6)×10^-12、(255±284)×10^-12、(139±115)×10^-12、(196±202)×10^-12和(131±116)×10^-12，在舟山群岛附近海域浓度较高.大气中乙苯和二甲苯...     

北京市BTEX的污染现状及变化规律分析

2008年10～2009年10月,利用前级浓缩-气相色谱/质谱法,对北京市大气中5种苯系物BTEX（苯、甲苯、乙苯、间、对二甲苯、邻二甲苯）的组成及浓度变化进行了采样分析研究.结果表明,北京市大气BTEX平均浓度为13.9～44.0μg.cm-3,其中甲苯的含量最高,苯次之,邻二甲苯含量最低,与国外城市和地区相比北京大气中BTEX浓度较低,研究发现北京市BTEX主要来自机动车排放,城市燃煤和工业溶剂挥发也是BTEX的重要来源.一年的观测结果表明,BTEX春、夏季节浓度较高,秋季浓度较低,季节性排放源的变化是BTEX季节变化的主要原因,同时也不能忽视温度和大风等天气因素对BTEX浓度的影响.受交通排放和边界层高度的影响,BTEX类化合物的日变化形式为夜晚高于白天,呈双峰形,日最低浓度出现在14：00前后.     

广州市夏季VOCs对臭氧及SOA生成潜势的研究

2016年7月在广州城区开展了27d的大气VOCs在线监测,共得到73种VOCs,总浓度均值为40.07×10^-9.其中烷烃占比55.17%,芳香烃占比15.42%,烯烃占比12.14%,氯代烃占比8.79%,乙炔占比3.97%,OVOC占比3.72%,乙腈占比0.79%.采用臭氧生成潜势（OFP）和OH自由基消耗速率估算了广州城区夏季VOC大气化学反应活性,结果表明芳香烃和烯烃是最主要的活性物种;VOCs的关键活性组分是甲苯、反-2-戊烯、间/对二甲苯、1,3-丁二烯、异戊二烯等.采用气溶胶生成系数法（FAC）估算了VOCs对二次有机气溶胶（SOA）的贡献,结果显示芳香烃、烷烃、烯烃分别占总SOA生成潜势量的95.54%、2.5%、1.95%,甲苯、间/对二甲苯、乙苯、邻二甲苯、1,2,4-三甲基苯是对SOA生成贡献最大的前5个物种.     

典型工业无组织源VOCs排放特征

选取制药厂、酿酒厂和橡胶厂分析了不同工艺过程VOCs排放特征.结果表明,制药厂安乃近合成和氨基比林合成的VOCs排放以苯、甲苯和苯乙烯等苯系物为主,乙酰氨基酚合成的VOCs排放主要以C4～C6的烷烃为主,酿酒厂和橡胶厂VOCs排放均以甲苯、乙苯和间,对二甲苯为主.采用最大增量反应活性法对臭氧生成潜势进行分析,制药厂安乃近合成和氨基比林合成VOCs单位臭氧生成潜势以苯、甲苯等苯系物为主;乙酰氨基酚合成以顺-2-丁烯、甲苯和异戊烷为主;酿酒厂、橡胶厂以甲苯、乙苯、间,对二甲苯为主.同时采用阈稀释倍数对VOCs进行恶臭分析,制药厂和酒厂无组织排放VOCs恶臭污染程度较轻,橡胶厂的伸缩装置车间和硫化车间的无组织VOCs排放存在一定程度的恶臭污染.     

苯系化合物在硝酸盐还原条件下的生物降解性能

运用驯化的反硝化混合菌群进行了苯系化合物(BTEX)的厌氧降解试验.结果表明,混合菌群能够在反硝化条件下有效降解苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯.BTEX的降解规律符合底物抑制的Monod模型,当初始浓度小于50mg·L^-1时,6种受试基质的厌氧降解速率顺序为:甲苯>乙苯>间二甲苯>邻二甲苯>对二甲苯>苯.整个试验过程中NO₃^-的消耗与苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯及对二甲苯生物降解之间的摩尔比分别为:9.47,9.26,1     

成都市大气环境VOCs污染特征及其健康风险评价

于2012年9月,在成都市分别选取代表城市大气环境和路边大气环境的两个采样点对大气中挥发性有机物(VOCs)进行采样,对不同大气环境中VOCs的浓度水平与变化特征、组成和反应活性进行分析,并对其中的芳香烃化合物进行健康风险评价.结果表明,成都市城市大气环境和路边大气环境中TVOCs的平均质量浓度分别为(108.57±52.43)μg·m~(-3)和(132.61±49.31)μg·m~(-3),不同大气环境中各烃类物质浓度均呈现出烷烃芳香烃烯烃炔烃的趋势;城市和路边大气环境中芳香烃和烯烃对臭氧生成潜势(OFP)贡献较大,关键物种均为间/对二甲苯、甲苯、乙烯、邻二甲苯和丙烯;不同大气环境中的苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)对人体的非致癌风险和危害指数均小于1,对暴露人群不存在非致癌风险;致癌物质苯对人体的致癌风险高于安全阈值1.00E-06,对暴露人群可能存在致癌风险.     

天津市西南部苯系物浓度季节及空间变化特征

采用预冷冻浓缩系统和气相色谱/质谱联用仪,对天津市西南部BTEX（苯系物）浓度（以ρ计）进行了网格布点观测. 结果表明:ρ(苯)、ρ(甲苯)、ρ(乙苯)、ρ(间/对二甲苯)和ρ(邻二甲苯)的年均值分别为8.54、20.49、6.41、13.44和3.68 μg/m3,其中ρ(苯)和ρ(甲苯)均低于欧洲标准限值. 各BTEX浓度季节变化明显,与当地大气稳定度、光化学反应以及即时气象条件等因素密切相关. 利用各BTEX浓度的相关性,分析了不同类型采样点BTEX的来源,并证明工业企业和居民住宅附近存在非同源性苯和甲苯排放源. B/T〔ρ(苯)与ρ(甲苯)之比〕年均值为0.49,接近我国机动车尾气排放特点,但B/T值呈现出的季节变化特点可能与天津市供暖期燃煤排放有一定的关联.      

厦门不同功能区VOCs的污染特征及健康风险评价

为了解厦门市不同功能区大气中挥发性有机物(VOCs)的污染特征和健康风险,于2014年3—8月在厦门市开展大气样品的采集,利用预浓缩系统和气相色谱质谱联用技术进行VOCs含量的定量分析,并采用美国EPA人体暴露风险评价方法对VOCs进行人群健康风险的初步评价.结果表明,各功能区VOCs的平均质量浓度差异较明显,表现为工业区(120.88μg·m-3)交通区(104.41μg·m-3)开发区(84.06μg·m-3)港口区(80.78μg·m-3)居民区(58.75μg·m-3)背景区(41.46μg·m-3).背景区、居民区、交通区、开发区和港口区各类VOCs浓度均表现为烷烃芳香烃烯烃,工业区则表现为芳香烃烷烃烯烃.除背景区外各功能区VOCs浓度在6月最低,而除工业区外各功能区浓度在8月最高.温度和风等气象因素是导致VOCs浓度变化的重要原因.苯、甲苯、乙苯、间,对二甲苯和邻二甲苯(BTEX)在各功能区总芳香烃中所占的比例为65.20%~78.73%.各功能区BTEX的非致癌风险均表现为甲苯乙苯邻二甲苯间,对二甲苯苯,在9.73×10-4~1.33×10-1之间,均在安全范围内,而苯的致癌风险在1.23×10-5~3.08×10-5之间,超出安全范围,存在较大的致癌风险.     

泡沫塑料鞋制造区VOCs污染特征及臭氧生成潜势

于泡沫塑料鞋制造集中区和周边设置了5个采样点,研究其大气VOCs的污染特征和对臭氧生成的潜在影响.结果显示泡沫塑料制鞋行业大气VOCs组成以烷烃（38.4%）、含氧挥发性有机物（33.5%）和芳香烃（19.5%）为主,80种VOCs浓度为137.1~169.0μg/m³（均值149.1μg/m³）.正戊烷、异戊烷、正丁烷、异丁烷、甲醛、甲苯、间/邻二甲苯、丙酮、丁酮、环己酮、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙酯为泡沫塑料鞋制造行业的特征VOCs.总VOCs、特征VOCs类型（含氧挥发性有机物、芳香烃）和特征VOCs组分（甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、丁酮、乙酸乙酯）的浓度空间变化趋势依次为污染区 > 受影响区（下风向） > 对照区（上风向）.同时,采用最大增量反应活性（MIR）方法估算了VOCs的臭氧生成潜势（OFP）,均值为544.6μg/m³,表明泡沫塑料鞋制造导致了周边环境空气VOCs污染且对臭氧生成存在明显潜在影响.     

Anaerobic biodegradation of benzene series compounds by mixed cultures based on optional electronic acceptors

A series of batch experiments were performed using mixed bacterial consortia to investigate biodegradation performance of benzene, toluene, ethylbenzene and three xylene isomers （BTEX） under nitrate, sulfate and ferric iron reducing conditions. The results showed that toluene, ethylbenzene, m-xylene and o-xylene could be degraded independently by the mixed cultures coupled to nitrate, sulfate and ferric iron reduction. Under ferric iron reducing conditions the biodegradation of benzene and p-xylene could be occurred only in the presence of other alkylbenzenes. Alkylbenzenes can serve as the primary subs＇rates to stimulate the transformation of benzene and p-xylene under anaerobic conditions. Benzene and p-xylene are more toxic than toluene and ethylbenzene, under the three terminal electron acceptors conditions, the degradation rates decreased with toluene 〉 ethylbenzene 〉 m-xylene 〉 o-xylene〉 benzene 〉 p- xylene. Nitrate was a more favorable electron acceptor compared to sulfate and ferric iron. The ratio between sulfate consumed and the loss of benzene, toluene, ethylbenzene, o-xylene, m-xylene, p-xylene was 4.44, 4.51, 4.42, 4.32, 4.37 and 4.23, respectively; the ratio between nitrate consumed and the loss of these substrates was 7.53, 6.24, 6.49, 7.28, 7.81, 7.61, respectively; the ratio between the consumption of ferric iron and the loss of toluene, ethylbenzene, o-xylene, m-xylene was 17.99, 18.04, 18.07, 17.97, respectively.     

兰州市典型企业VOCs排放特征及反应活性分析

基于兰州市大气VOCs排放清单,选取石化厂、乙烯厂、涂料厂3个典型企业采集VOCs样品,分析其无组织排放特征,并采用MIR（最大增量反应活性）法和LOH（·OH反应速率）法综合评价其化学反应活性,识别各企业的VOCs活性优势物种,同时探究不同企业特征VOCs比值.结果表明:不同排放源φ（VOCs）差异较大,范围为20.8×10-9~6 520.3×10-9.从VOCs物种构成上来看,涂料厂芳香烃占比最高,而石化厂、乙烯厂均以烷烃物种最为丰富,石化厂不同工艺VOCs物种构成略有差异.从活性上看,涂料厂VOCs活性最高,其LOH和OFP（臭氧生成潜势）分别为2 676.9 s-1和72 519.0×10-9,约为其他行业的18~1 000倍,间/对-二甲苯、乙苯、邻二甲苯等物种活性较大;其次为石化厂,其LOH和OFP分别为273.2 s-1和4 039.1×10-9,正戊烷、异戊烷、乙烯、丙烯等物种活性贡献率高,其中柴油工艺对石化厂VOCs活性贡献率最大;乙烯厂的OFP最低,其LOH和OFP分别为4.6 s-1和69.7×10-9,其VOCs活性主要来自乙烯、丙烯、正丁烯等烯烃物种.各工业源BTEX（苯、甲苯、乙苯及3种二甲苯异构体的合称）分布具有一定的差异,对于指示不同VOCs来源有一定的参考价值,但不同源比值的重叠性也表明并非全部VOCs来源可以通过特征物种比值来区分.研究显示,控制工业源特别是涂料与石化工业VOCs的排放有助于控制兰州市O₃的生成.      

大学校园室内BTEX浓度水平变化规律及健康风险

采用Tenax-TA吸附/热脱附-气相色谱法(TD-GC)对大学校园室内外空气中5种苯系物(BTEX,苯、甲苯、乙苯、间/对-二甲苯和邻二甲苯)的平均浓度进行了检测。检测结果显示,5种苯系物的平均浓度均低于国家标准值。被测空气的苯系物中甲苯所占比例最大,为27.9%～32.0%。室内BTEX浓度稍高于室外,多数采样点的室内浓度与室外浓度比值(CI/CO)大于1.0。通风可有效降低空气中苯系物浓度。大学校园室内空气中的苯对学生的致癌风险为3.67×10-7～1.09×10-6。     

杭州湾北岸36种挥发性有机物污染特征及来源解析

为研究杭州湾北岸VOCs（挥发性有机物）的浓度水平、组成特征、反应活性和潜在来源,采用GC-FID在线监测系统对杭州湾北岸环境大气中的36种VOCs开展了为期1 a（2017年12月-2018年11月）的连续观测,采用LOH（VOCs的·OH消耗速率）和OFP（O₃生成潜势）2种方法估算了大气VOCs的反应活性,并利用PMF（正定矩阵因子分解）和CPF（条件概率函数）模型分析其来源.结果表明:①φ（VOCs）小时平均值在冬季（26.47×10-9）最高,夏季（9.76×10-9）最低;全年φ（VOCs）小时平均值为21.24×10-9,其中烷烃、烯烃+炔烃、芳香烃、卤代烃的贡献率分别为33.24%、34.13%、15.63%、17.00%;φ（烷烃）、φ（芳香烃）和φ（卤代烃）呈较明显的昼夜变化特征,φ（烯烃）和φ（炔烃）无明显昼夜变化趋势.②大气VOCs的总LOH和OFP分别为9.39 s-1和220.57 μg/m3,KOH（·OH反应速率常数）和MIR（最大增量反应活性）系数的平均值分别为17.34×10-12 cm3/（molecule·s）和3.31;KOH和MIR系数的平均值分别与间/对-二甲苯的KOH和乙苯的MIR系数接近,表明大气VOCs的化学反应活性较强;VOCs关键活性物种为异戊二烯、乙烯、丙烯、甲苯、二甲苯和顺-2-丁烯.③特征物种相关性分析表明,杭州湾北岸大气存在老化现象,异戊烷和正戊烷受煤燃烧源影响较大,二甲苯和乙苯受溶剂排放源影响较大,甲苯和苯除受机动车尾气影响外,还受其他排放源影响.④PMF和CPF模型来源分析表明,大气VOCs主要来自石化工业源、燃料挥发源、生物质燃烧和煤燃烧源、机动车排放源和溶剂使用源,其中,机动车排放源主要来自西北方向,其他源主要来自西北、西和西南方向.研究显示,杭州湾北岸大气VOCs来源复杂,受周边工业区的影响较大.      

Levels, sources and health risks of carbonyls and BTEX in the ambient air of Beijing, China

The atmospheric concentrations of carbonyls and BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, m,p-xylene and o-xylene) were measured simultaneously at a same sampling site in Beijing from September 2008 to August 2010. The average concentrations of the total measured carbonyls during autumn, winter, spring, and summer were 37.7, 31.3, 39.7, 50.5 μg/m³, respectively, and maximal values for their diurnal variations usually happened at noontime. In contrast to carbonyls, the average concentrations of the total measured BTEX during the four seasons were 27.2, 31.9, 23.2, 19.1 μg/m³, respectively, and minimal values for their diurnal variations always occurred in the early afternoon. The average concentration for carbonyls increased about 24% from September 2008-August 2009 to September 2009-August 2010, for BTEX, increased about 15%. Integrated life time cancer risks for three carcinogens (benzene, formaldehyde and acetaldehyde) in Beijing exceeded the value of 1E-06, and the hazard quotient (HQ) of non-cancer risk of exposure to formaldehyde exceeded unity.     

石油炼化无组织VOCs的排放特征及臭氧生成潜力分析

选取我国光化学活跃的珠江三角洲地区(PRD)典型石油炼化工艺的炼油装置、化工装置和污水处理装置,采用离线和在线的多种先进仪器监测其VOCs的无组织排放特征,并采用间、对-二甲苯/苯(X/B)、甲苯/苯(T/B)、乙苯/苯(E/B)比值分析其VOCs的老化特征,采用最大增量反应活性法(MIR)、等效丙烯浓度法和OH自由基反应速率法(L_OH)3种方法综合评价其VOCs的化学反应活性及臭氧生成潜势(OFP).研究发现,炼油装置区和化工装置区总挥发性有机物(TVOC)浓度早晚高,中午低;污水处理区呈双峰趋势.3个装置区无组织排放的VOCs中烷烃浓度均占比最高,同一装置区内的不同装置VOCs排放特征不同.石化企业X/B、T/B和E/B值较城区和郊区的高,化工装置区的压缩碱洗装置区(CAW)T/B值最大.石化企业VOCs的活性较城区和郊区的强,其平均OH消耗速率常数为15.22×10^-12cm³/(mol·s),最大增量反应活性为4.21mol(O₃)/mol(VOC).化工装置区对石化企业OFP总量的贡献最高,为84.83%;其次是污水处理区,12.95%;炼油装置区最低,为2.22%.化工装置区的CAW对石化企业OFP贡献率最高,为34.26%;污水处理区的浮选池(FT)贡献率最低,为0.36%.