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      上海市典型化工園區(qū)VOCs特征及臭氧生成潛勢分析

      2017-05-12 07:33:44張珊高松崔虎雄吳詩劍金丹楊勇
      安徽農(nóng)學(xué)通報(bào) 2016年15期
      關(guān)鍵詞:揮發(fā)性有機(jī)物臭氧

      張珊 高松 崔虎雄 吳詩劍 金丹 楊勇

      摘要:該文利用在線氣相色譜監(jiān)測系統(tǒng)對上海市某典型化工園區(qū)大氣揮發(fā)性有機(jī)物(vOCs)進(jìn)行了自動連續(xù)監(jiān)測,對VOCs濃度特征和臭氧生成潛勢進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,2015年8月,該區(qū)域VOCs每1h平均濃度水平為144.5ug/m3,其中,烷烴、烯炔烴、芳香烴和鹵代烴的每1h平均濃度分別為71.4、18.8、36.8和17.4ug/m3。該區(qū)域VOCs最大臭氧生成潛勢量(φ)為450.1ug/m3,其中,烷烴86.7ug/m3,烯炔烴192.4ug/m3,芳香烴166.4ug/m3,鹵代烴4.5ug/m3。烯炔烴和芳香烴是該區(qū)域大氣VOCs中的關(guān)鍵活性組分。

      關(guān)鍵詞:揮發(fā)性有機(jī)物;濃度特征;臭氧;臭氧生成潛勢

      大氣中的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)不僅會對人體健康產(chǎn)生直接危害,也是臭氧、PM2.5及二次有機(jī)氣溶膠(sOA)的重要前體物。隨著社會、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,VOCs排放量急劇增加,由此引發(fā)的區(qū)域光化學(xué)煙霧和灰霾等復(fù)合型大氣污染問題已成為當(dāng)前面臨的主要環(huán)境問題之一。2012年12月,國務(wù)院批準(zhǔn)發(fā)布的《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》已將VOCs防控列為大氣污染聯(lián)防聯(lián)控的重點(diǎn)。

      除植物、海洋等自然源排放之外,石油化工工業(yè)、機(jī)動車尾氣等人為源也是VOCs排放的重要來源。其中,化工是VOCs污染的主要排放行業(yè),排放比重大,2010年化工排放占全國工業(yè)VOCs排放量的34%?;@區(qū)是化工企業(yè)的重要集聚地,產(chǎn)品種類眾多,污染組分復(fù)雜,VOCs排放量大且組分復(fù)雜。近年來,已有研究報(bào)導(dǎo)了上海、北京、廣州等地的大氣VOCs污染特征,但對于化工園區(qū)大氣VOCs污染特征的研究則相對較少。為此,本文基于在線監(jiān)測技術(shù),于2015年8月對上海市某典型化工園區(qū)大氣VOCs進(jìn)行了連續(xù)觀測,進(jìn)而對其濃度特征和臭氧生成潛勢進(jìn)行了分析,以期了解上海市典型化工園區(qū)大氣VOCs對區(qū)域臭氧污染的貢獻(xiàn),為光化學(xué)煙霧污染控制提供數(shù)據(jù)支撐。

      1.儀器與方法

      VOCs采用荷蘭Synspec公司生產(chǎn)的GC955系列在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測,具體包括GC955-815和615兩套獨(dú)立的分析系統(tǒng),時(shí)間分辨率為30min,分別測量低碳(C2-c6)VOCs和高碳(C6-C12)VOCs。檢測器為氫火焰離子化檢測器(FID)和光離子化檢測器(PID),可檢測64種VOCs物種,包括烷烴、烯炔烴、芳香烴和鹵代烴。觀測點(diǎn)位位于上海市某典型化工園區(qū)東側(cè)約500m,采樣位置距地面約20m,觀測時(shí)間為2015年8月。為了確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確定,監(jiān)測前采用美國環(huán)保署認(rèn)可的PAMS和TO-14標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行5點(diǎn)校準(zhǔn),校準(zhǔn)時(shí)相關(guān)系數(shù)均在0.998以上。此外,還定期對儀器進(jìn)行單點(diǎn)校準(zhǔn)和峰窗漂移校準(zhǔn)。

      2.結(jié)果與分析

      2.1VOCs濃度水平及關(guān)鍵物種分析 2015年8月,觀測點(diǎn)位VOCs每1h濃度變化趨勢見圖1,由圖1可知,VOCs每1h平均濃度水平為144.5ug/m3,其中,烷烴71.4ug/m3,烯炔烴18.8ug/m3,芳香烴36.8ug/m3,鹵代烴17.4ug/m3,濃度占比分別為烷烴49.4%,烯炔烴13.0%,芳香烴25.5%,鹵代烴12.0%。VOC組分中排名前10位的關(guān)鍵物種見圖2,其中,異丁烷占19.9%,甲苯11.8%,正丁烷8.8%,乙烯6.5%,異戊烷5.7%,丙烷4.6%,環(huán)戊烷3.9%,苯3.7%,四氯化碳3.6%,間,對一二甲苯3.3%,累計(jì)占VOCs濃度的71.7%。

      2.2大氣VOCs及各組分日變化特征 觀測期間,VOCs及各組分質(zhì)量濃度的日變化特征見圖3,VOCs呈現(xiàn)出明顯的日變化特征,0:00-12:00VOCs濃度水平較高,13:00-23:00濃度水平較低,濃度峰值出現(xiàn)在4:00-8:00。其中,鹵代烴和芳香烴的日變化特征與VOCs基本一致,烷烴和烯炔烴未呈現(xiàn)出明顯的日變化特征,說明烷烴和烯炔烴類物質(zhì)在該區(qū)域長期穩(wěn)定存在。

      2.3VOCs光化學(xué)反應(yīng)活性分析 觀測期間,VOCs最大臭氧生成潛勢量為450.1ug/m3,其中,烷烴86.7ug/m3,烯炔烴192.4ug/m3,芳香烴166.4ug/m3,鹵代烴4.5ug/m3,各組分對φ的貢獻(xiàn)依次為烯炔烴>芳香烴>烷烴>鹵代烴(見圖4)。占VOCs質(zhì)量濃度49.4%的烷烴,對φ的貢獻(xiàn)率為19.3%;占VOCs質(zhì)量濃度13.0%的烯炔烴,對φ的貢獻(xiàn)率達(dá)42.8%;占VOCs質(zhì)量濃度25.5%的芳香烴,對φ的貢獻(xiàn)率為37.0%;而占VOCs質(zhì)量濃度12.1%的鹵代烴,對φ的貢獻(xiàn)率為1%。可見,烯炔烴是該區(qū)域大氣中VOCs最大臭氧生成潛勢量貢獻(xiàn)最大的關(guān)鍵活性組分,其次為芳香烴。

      該區(qū)域大氣VOCs中對φ貢獻(xiàn)最大的前10個(gè)物種見圖5,由圖5可知,累計(jì)占VOCs質(zhì)量濃度的62.8%,對VOCs最大臭氧生成潛勢量的貢獻(xiàn)達(dá)82.0%。其中,烷烴類物質(zhì)3種,占VOCs質(zhì)量濃度的32.5%,對q~orP的貢獻(xiàn)為14.0%;烯炔烴類3種,占VOCs質(zhì)量濃度的10.6%%,對Dove的貢獻(xiàn)達(dá)35.7%;芳香烴類4種,占VOCs質(zhì)量濃度的19.6%,對φ的貢獻(xiàn)為32.3%。可見,乙烯、丙烯、順-2-丁烯等烯炔烴類和甲苯、間,對-二甲苯,1,2,3-三甲苯等芳香烴類是該地區(qū)的關(guān)鍵活性物種。

      3.結(jié)論

      (1)2015年8月,該區(qū)域VOCs每1h平均濃度水平為144.5ug/m3,其中,烷烴、烯炔烴、芳香烴和鹵代烴的每1h平均濃度分別為71.4、18.8、36.8和17.4ug/m3,以烷烴和芳香烴為主。

      (2)2015年8月,該區(qū)域VOCs最大臭氧生成潛勢量(φ)為450.1ug/m3,其中,烷烴86.7ug/m3,烯炔烴192.4ug/m3,芳香烴166.4ug/m3,鹵代烴4.5ug/m3。烯炔烴為該區(qū)域最大臭氧生成潛勢量貢獻(xiàn)最大的關(guān)鍵活性組分,其次為芳香烴。

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