Modeling of air sparging of VOC-contaminated soil columns

Air sparging is a remediation technology currently being applied for the restoration of sites contaminated with volatile organic compounds (VOCs). Attempts have been made by various researchers to model the fate of VOCs in the gas and liquid phase during air sparging. In this study, a radial diffusion model with an air–water mass transfer boundary condition was developed and applied for the prediction of VOC volatilization from air sparging of contaminated soil columns. The approach taken was to use various parameters such as mass transfer coefficients and tortuosity factors determined previously in separate experiments using a single air channel apparatus and applying these parameters to a complex system with many air channels. Incorporated in the model, is the concept of mass transfer zone (MTZ) where diffusion of VOCs in this zone was impacted by the volatilization of VOCs at the air–water interface but with negligible impact outside the zone. The model predicted fairly well the change in the VOC concentrations in the exhaust air, the final average aqueous VOC concentration, and the total mass removed. The predicted mass removal was within 1% to 20% of the actual experimental mass removed. The results of the model seemed to suggest that air-sparged soil columns may be modeled as a composite of individual air channels surrounded by a MTZ. For a given air flow rate and air saturation, the VOC removal was found to be inversely proportional to the radius of the air channel. The approach taken provided conceptual insights on mass transfer processes during air sparging operations.     

武汉市夏季大气挥发性有机物实时组成及来源

利用在线监测仪器获取了武汉市2019年6～7月环境大气中102种挥发性有机物（VOCs）小时浓度数据.观测期间ρ（VOCs）范围为24.9～254μg·m^-3,平均值为（67.7±32.2）μg·m^-3.依据臭氧浓度标准,将观测期间划分为清洁日和污染日,对比分析清洁日和污染日气象条件、 VOCs浓度、组成、臭氧生成潜势和来源差异.污染日NO_x、 CO和VOCs的平均值分别超出清洁日34.9%、 25.0%和27.8%.污染日烷烃、烯烃、芳香烃和含氧VOCs分别比清洁日高40.7%、 39.5%、 26.9%和21.5%.污染日总臭氧生成潜势为（102±69.6）μg·m^-3,超出清洁天33.5%.污染日液化石油气燃烧、工业排放、机动车排放、天然源和溶剂使用的平均贡献率分别比清洁日低3.4%、 2.5%、 0.2%、 1.3%和1.4%,油气挥发源平均贡献率比清洁日高8.8%.机动车排放源和油气挥发源的日变化均呈现早晚高、午后低的特征,与早晚高峰排放有关;LPG燃烧的日变化与餐饮油烟排放变化一致.浓度...     

淮北孙疃矿区地表尘中多环芳烃类化合物的污染特征及致癌风险评价

淮北孙疃矿区是华北两淮地区典型的煤炭资源开采基地.以往涉及煤矿区地表尘的环境研究多集中在重金属和水溶性离子等,对多环芳烃类化合物（PACs）研究较少.利用气相色谱-三重串联四极杆质谱（GC-MS/MS）检测了孙疃矿区及周边环境地表尘中16种母体多环芳烃（16PAHs）、烷基多环芳烃（aPAHs）及部分含氧多环芳烃（OPAHs）的含量.结果表明,孙疃矿区地表尘中ΣPACs含量范围为283.8~36852.5 μg ·kg^-1（均值为4114.2 μg ·kg^-1）.其中,ΣaPAHs（均值2593.8 μg ·kg^-1）约为Σ16PAHs（均值1074.9 μg ·kg^-1）的2.4倍,是PACs污染的主要贡献者.地表尘中16PAHs和aPAHs在组成上均以相对分子质量低的PACs为主.OPAHs含量较低,均值为445.6 μg ·kg^-1.同时,PACs污染主要集中在矿区周边及煤矸石填埋道路附近.利用正定矩阵因子分解（PMF）推测研究区主要受成岩源影响,其次是煤和生物质燃烧,交通源及石油产品泄漏的占比较小.特征比值结果显示,当Σ16PAHs/ΣPACs<0.25时主要受煤矿区污染.PMF结合终生致癌风险（ILCR）结果显示,研究区对儿童存在潜在致癌风险,风险主要来自煤和生物质燃烧及煤炭开采.我国淮河流域煤矿区众多,研究结果可为煤炭开采区PACs的污染防治提供参考.     

Adsorption and membrane separation for removal and recovery of volatile organic compounds

Volatile organic compounds(VOCs) are a crucial kind of pollutants in the environment due to their obvious features of severe toxicity, high volatility, and poor degradability. It is particularly urgent to control the emission of VOCs due to the persistent increase of concentration and the stringent regulations. In China, clear directions and requirements for reduction of VOCs have been given in the “national plan on environmental improvement for the 13th Five-Year Plan period”. Therefore, the de...     

A review of whole-process control of industrial volatile organic compounds in China

Volatile organic compounds(VOCs) play an important role in the formation of ground-level ozone and secondary organic aerosol(SOA), and they have been key issues in current air pollution prevention and control in China. Considerable attention has been paid to industrial activities due to their large and relatively complex VOCs emissions. The present research aims to provide a comprehensive review on whole-process control of industrial VOCs, which mainly includes source reduction, collection enhan...     

上海城区硝基芳香族化合物的化学组成及特征分析

为研究硝基芳香族化合物(NACs)在上海城区大气中的浓度水平、组成特征以及与气态前体物关系,采用大流量采样器采集了2020～2021年上海城区大气细颗粒物PM_2.5冬季39个和夏季46个样品,利用超高效液相色谱-静电场轨道阱高分辨质谱,对其中12个NACs物质进行了定量分析,结合后向轨迹、前体物及气象要素等相关性分析,并对其中含CHON类物质进行分子组成和分类分析.结果表明,冬季ρ(NACs)平均值(17.1 ng·m^-3)是夏季(5.7 ng·m^-3)的3倍,冬季气团主要来自于北方,夏季气团则主要来自于较清洁的东南部海洋.冬季NACs组成中含量最丰富的物种为4-硝基苯酚,夏季则为4-硝基苯酚(清洁天)和4-羟基-3-硝基苯甲酸(污染天),冬、夏两季均表现出昼高夜低的特点.单环和多环芳烃化合物识别和表征的芳环等值数(Xc)以及O/C和H/C值等特征的定性分析结果表明,上海城区冬、夏两季PM_2.5中CHON类化合物主要是芳香族化合物,且在PM_2.5污染天检测到的CHON类化合物的...     

基于三维空气质量模型的淄博市臭氧及前体物来源解析

基于WRF-CMAQ模型中的ISAM模块对2021年6月淄博市夏季O₃及其前体物NO₂和VOCs进行来源解析,明确O₃及其前体物的来源(区域和源类),并将O₃日最大8 h平均值(MDA8)高于(低于)160μg·m^-3的时段划分为污染(清洁)时段,对比了清洁天与污染天的来源差别并选取了典型污染时段进行来源解析和过程分析.结果表明,淄博市夏季NO₂主要来自本地排放,贡献率达45.1%,道路移动源(33.8%)和天然源(20.7%)是最主要的本地NO₂来源.天然源、溶剂源和石化行业对VOCs的贡献占据主导地位,总贡献达78.5%.MDA8的本地贡献是21.4%,区域外传输(32%)和周边城市(26.8%)影响不可忽略.在本地排放源中,道路移动源、电力行业和建材行业对本地MDA8贡献率在10.9%～18.8%.O₃污染天时淄博市MDA8受本地贡献及区域内各城市贡献总和均有所上升.但从淄博市本地源类贡献的变化来看,在不同...     

浙江省汽车整车制造行业挥发性有机物产排污系数

选取了浙江省内4家典型汽车整车制造企业进行调研,并对其中的两家企业开展了实地监测,通过分析生产工艺及其所使用的主要原辅材料,确定了该行业挥发性有机物(VOCs)的主要产生和排放环节,计算了浙江省汽车整车制造行业的挥发性有机物产生和排放系数,估算了2017年全省汽车整车制造行业的VOCs产生和排放量.结果表明,浙江省汽车整车制造业的VOCs主要产生及排放环节为涂装工序;现阶段浙江省内仅有部分汽车整车制造企业对喷漆废气进行了高效处理;除涂料外,溶剂型清洗剂也是该行业VOCs的主要来源之一.计算得出的浙江省汽车整车制造业的VOCs产生系数为0.20 t·t~(-1)、 3.92 kg·辆~(-1)和29.36 g·m~(-2),排放系数为0.13 t·t~(-1)、 2.63 kg·辆~(-1)和19.72 g·m~(-2);2017年全省汽车整车制造行业的VOCs产生量为2 425.84 t,排放量为1 627.54 t.     

鄂州市大气VOCs污染特征及来源解析

2018年3月～2019年2月,在鄂州市主城区采用在线气相色谱仪对102种大气挥发性有机物(VOCs)定量检测,对比分析了VOCs组成、季节变化特征和日变化规律,并利用最大增量反应活性(MIR)估算了VOCs的臭氧生成潜势(OFP).结果表明,鄂州大气VOCs年均体积分数为(30.78±15.89)×10~(-9),总体表现为冬季高夏季低,具体表现为烷烃含氧化合物卤代烃烯烃芳香烃炔烃.日变化规律表现为夜晚体积分数高于白天,且总体上呈"双峰"分布,芳香烃、卤代烃和OVOCs在00:00至02:00出现"第三峰".对VOCs臭氧生成潜势(OFP)贡献较大的是芳香烃和烯烃,贡献率分别为35.45%和29.5%,其中对OFP贡献率最高的物种为乙烯,达到24.217%.分析VOCs特征物种,发现机动车尾气和溶剂使用是鄂州VOCs的主要来源,其中机动车排放是最主要来源,控制鄂州机动车排放有助于削减大气VOCs活性较大的组分,从而减少臭氧的生成.     

基于排放量和大气反应活性的VOCs污染源分级控制

挥发性有机物（VOCs）作为PM_2.5和O₃共同的关键前体物,是大气污染防控的重要方向.目前我国VOCs的控制政策主要基于VOCs排放量,而没有考虑到VOCs组分其化学反应活性,这将影响VOCs减排对改善空气质量的效果.因此,尝试建立基于VOCs排放量和大气反应活性的VOCs污染源分级控制方法,以北京市为例进行研究.首先,通过采样监测获得了北京市餐饮业、汽修业和加油站这3个典型VOCs污染源的成分谱,并通过文献调研获得了炼油石化、包装印刷、汽车制造、建筑涂装和机动车这5类VOCs污染源的成分谱.然后,分别采用最大增量反应活性（MIR）和气溶胶生成系数（FAC）计算污染源排放单位质量VOCs的臭氧生成潜势（OFP）和二次有机气溶胶生成潜势（SOAFP）,来表征VOCs污染源对臭氧和二次有机气溶胶的反应活性.在获得北京市各VOCs污染源的排放量（EA）、 OFP和SOAFP值后,采用极差法对其进行归一化处理,分别获得归一化指数NEA、 NOFP和NSOAFP.最后,计算得到VOCs污染源分级指数（PCI）,并根据归一化后的NPCI将VOCs污染源...