合肥市工业园区秋季VOCs组分特征及其源解析

随着合肥市经济的快速发展以及城镇化,工业化所带来的能源消费持续增长, 以臭氧 (O3),细颗粒物 (PM2.5) 为主的区域复合型大气污染问题日益凸显.为了解合肥市工业园区大气挥发性有机物 (VOCs) 污染特征及来源, 于 2021 年9―11 月对合肥市某工业园区大气质量进行加强监测, 对VOCs的组分特征,浓度水平,来源分析和反应活性等 方面进行了分析.结果表明, VOCs平均体积分数φ(VOCs) 为 (40.64 ± 8.83) × 10-9, 其中烷烃,含氧挥发性有机化合物 (OVOCs) 占比较高, 分别为34.2%和26.3%.在一天中总挥发性有机化合物 (TVOCs) 浓度随时间呈典型的双峰型变 化, 在09:00 和19:00 达到峰值, 16:00―17:00 左右达到一天中最低值.本研究采用PMF模型对VOCs 进行源解析, 解析结果显示机动车排放源 (25.7%),工业排放源 (24.9%),溶剂挥发源 (19.6%),燃料挥发源 (18.6%) 和生物质燃烧排 放源 (11.3%) 是观测期间VOCs的主要来源.VOCs臭氧生成潜势 (OFP) 为233.05 μg/m3, 其中OVOCs贡献最大, 占比 36.33%.

天津临港某仓储公司VOCs排放特征及臭氧生成潜势

为了研究储运环节VOCs的排放影响,参考HJ 732—2014《固定污染源废气挥发性有机物的采样气袋法》,选择天津临港工业园区某石化业仓储公司为重点监测对象,对企业的厂界上下风向,有组织和无组织排放源进行采样,利用在线仪器PTRTOF-MS对采集的样品进行VOCs定量分析,并对厂界处O3-NOx-VOCs三者的关系和污染物的臭氧生成潜势进行研究.结果表明:有组织排放源——洗涤塔,活性炭吸附塔1号和2号的∑ρ(VOCs)(所有VOCs组分浓度之和)分别为18.91,71.48和5.65mg/m^3,无组织排放源——罐组和装卸车台∑ρ(VOCs)分别为0.39和0.087 mg/m^3;甲醇为企业的特征污染物,此外还有烷烃和少量的烯烃,有组织排放中活性炭吸附塔2号是影响厂界污染特征的主要环节;有组织和无组织VOCs排放量分别为0.57和214.26 t/a.对O3-NOx-VOCs三者关系的分析显示,企业厂界处O3的形成主要受VOCs控制,其臭氧生成潜势为烯烃〉醇类〉烷烃,除考虑醇类的影响外,烯烃也是不可忽视的环境影响因素.

工业园区典型VOCs污染过程精细化溯源

以上海某化工工业园区为目标区域,针对典型的大气VOCs污染过程,通过耦合高时间分辨率GC-MS在线监测,拉格朗日大气扩散模型,VOCs源谱及相似度分析等技术手段,开展了小尺度大气VOCs的精细化溯源.结果表明,针对敏感点监测到的VOCs高值时刻,拉格朗日大气扩散模型能够追踪主要的气团来向及企业潜在贡献,空间分辨率达到110m×110m;进一步结合受体-源谱之间的相似度分析,可以对潜在来源对象进行二次识别,高相似度企业余弦相似系数可以达到0.8以上(最高为1),溯源结果具有较高的精准度和可信度.

精细化工园区大气常规污染物和VOCs立体监测的研究

精细化工是当今发展最迅速的化工领域之一,我国化工厂"退城入园"导致精细化工园区内企业密集,化学试剂使用量大,且生产工艺复杂,生产中大气污染物无组织排放点众多,严重影响区域环境空气质量,但目前缺乏系统长期在化工园区进行大气污染特征的研究.本论文研究了以精细化工为特色的某化工园区大气污染分布特征及来源,本文在某化工园区进行近地面大气污染物网格化监测,质子转移反应飞行时间质谱(PTR-TOF-MS)走航监测以及无人机(UAV)搭载吸附管采样分析挥发性有机物(VOCs)垂直廓线的研究,系统地分析了园区大气污染物的立体分布情况和演变规律. 利用某化工园区内30个微型环境空气质量监测站(简称"微站")在2019年12月~2020年11月监测的大气污染物浓度(O3,NO2,TVOCs,CO,PM2.5和PM10)以及气象参数,分析各污染物的时空变化特征.某化工园区内NO2,CO,PM2.5和PM10浓度呈现冬季高,夏季低的季节性变化趋势.O3浓度日变化呈现单峰模式,在15:00达到峰值;NO2和TVOCs浓度与O3呈现相反趋势;CO,PM2.5和PM10浓度日变化峰值出现在07:00~09:00和21:00~22:00,可能与早高峰车流量大和夜间大型机动车进出园区有关.O3,NO2和TVOCs浓度在空间分布上存在显著的负相关性,表明O3的大气光化学反应是受局地污染影响显著的污染过程;根据各污染物浓度空间分布获知某化工园区中心和南侧区域大气污染较为严重.在新冠疫情疫情期间,由于企业生产规模减小,NO2,TVOCs,CO和PM浓度较疫情前下降,但O3浓度上升. 使用PTR-TOF-MS走航车观测了某化工园区VOCs地面分布特征,并对污染严重区域和企业的VOCs组成,臭氧生成潜势(OFP)和来源进行解析.走航期间共定量48种VOCs,其中1,3-丁二烯和乙酸乙酯是园区走航区域内浓度最高的物质,氯仿和二甲苯是A药业内浓度最高的物质.走航观测期间在园区内OFP贡献最大的物质为1,3-丁二烯,戊烯和二甲苯等高活性烯烃和芳烃.利用正矩阵因子分解模型(PMF)解析了走航期间某化工园区VOCs的五个主要来源,分别为工业排放(22.9%),二次生成(22.9%),溶剂使用(15.9%),汽车尾气(15.0%)以及石油和天然气燃烧(12.0%),其中汽车尾气对OFP的贡献最大. 通过UAV搭载吸附管采样,获得VOCs垂直浓度数据,分析了高空VOCs的组成特征,垂直廓线和OFP.某化工园区垂直大气样品中VOCs浓度范围在72.8~152.7ppb,其中卤代烃浓度最高.大气污染物浓度基本上随高度增加先增后降,总体上在100m处污染物浓度最高,这可能受逆温现象影响.白天,在100~300m范围内异戊二烯,甲苯,异戊烷和一溴二氯甲烷浓度下降速率与·OH反应常数成正比.夜晚异戊烷,一溴二氯甲烷和甲苯可能受区域运输影响,在300m处浓度较高.09:00时,TVOCs浓度在一天中最高,且由于午后高温溶剂挥发增加导致TVOCs浓度在14:00高于17:00.监测期间,1,2,3-三甲苯,1,4-二乙苯,1-丁烯是对OFP贡献最大的物质.根据以上研究结果,认识到大气污染物的形成机理,为化工园区大气污染防控提供科学依据和数据支撑.