镇江市东部片区挥发性有机物在线监测分析与来源解析

王古月 刘晔

（江苏省镇江环境监测中心，江苏镇江 212000）

1 引言

随着城市化建设及人们对物质要求的不断增加，各地排放的空气中挥发性有机物（VOCs）［1］越来越多，引起的环境污染事件也在不断增加。挥发性有机物VOCs 是臭氧和二次有机气溶胶的重要前体物，在大气化学中扮演着极其重要的角色［2］。我国《炼油与石油化工工业大气污染物排放标准》对VOCs 的定义是：在20 ℃条件下，蒸汽压≥0.1 kPa，或者在特定条件下具有相应挥发性的全部有机化合物的总称［3-4］。VOCs 主要包括烃类、酮类、酯类、醇类、酚类、醛类、胺类、腈（氰）类等。空气中的VOCs 浓度虽然不高，但是成分特别复杂，具有毒性和致癌性，并且会引发光化学污染［5-9］。

环境空气中VOCs 在线监测系统能够连续采集样品并分析［10］，实时反映环境空气中VOCs 的变化情况，本研究应用法国科马克GC866 的VOCs 在线连续自动监测系统，对镇江东部片区VOCs 进行实时连续观测，分析其浓度变化、组成特征及对臭氧的生成贡献，并利用PMF 模型对VOCs 的来源进行解析，以期为控制本地臭氧污染、改善环境空气质量提供数据支撑和理论支持。

2 实验部分

采样地点位于镇江东部地区镇江新区人力资源中心楼顶（119°40′14.27″E，32°11′16.90″N），距地面约20 m，采样点东侧临近主干道港中路，西侧约8 km为国家级绿色新材料产业园区。观测设备为法国科马克公司生产的GC866 的VOCs 在线连续自动监测设备，利用气相色谱分析系统进行实时监测。该系统包括2 套独立的分析仪以及检测器，分别用来检测低碳和高碳的浓度，具有时间分辨率高、分析精度高等优点。分析设备内部自带校准仪，由3 根装有正丁烷、正己烷和苯的渗透管组成，每日进行自校准，每月进行1 次在线监测仪的标准曲线校准。

3 结果与讨论

3.1 浓度水平特征

2018 年和2019 年1—6 月57 种臭氧前驱物（PAMS）组分平均浓度水平分别为11.20，9.62 ppbv，且月均浓度水平均在16 ppbv 以下，见图1。通过月均浓度的比对发现，2019 年的3—6 月的月均浓度水平均相比2018 年有所下降，尤其是在4 月份浓度差异较大，而在1 月和2 月，2019 年的PAMS 月均浓度相比2018 年略有上升，这基本与同期臭氧浓度变化吻合。

图1 2018 和2019 年1—6 月57 种PAMS 组分月均浓度变化

3.2 化学组成特征

将57 种PAMS 组分分为29 种烷烃、10 种烯烃、1 种炔烃（乙炔）、17 种芳香烃，分析2018 年和2019 年1—6 月PAMS 的化学组成特征，见图2。

图2 2018 和2019 年1—6 月57 种PAMS 组分化学组成特征

从图中2 可以看出，烷烃和芳香烃是镇江市东部地区57 种PAMS 组分中的主要组分。除4 月份以外，其他月份同期相比，PAMS 化学组成构成特征差异明显。2018 年和2019 年4 月份的化学组成情况基本一致，烷烃占比最大，达到60%左右，其次是芳香烃，占比在20%左右。

3.3 臭氧生成贡献

臭氧生成潜势OFP 常用来表征VOCs 组分对臭氧生成的贡献程度［11］。与化学组成特征不同的是，芳香烃是对臭氧生成贡献最大的组分，其次是烯烃。这是因为芳香烃在大气光化学中反应活性较高，生成臭氧能力较强。整体来看，2019 年PAMS 的臭氧生成潜势低于2018 年，见图3。

图3 2018 和2019 年1—6 月57 种PAMS 臭氧生成潜势

3.4 关键物种

对PAMS 组分中关键物种的筛选是对挥发性有机物管控的重要依据。根据体积浓度和OFP 值，筛选其中排名前10 位的物种。从PAMS 体积浓度来看，丙烷是57 种PAMS 组分中浓度最高的物种，并且与其他物种浓度水平差最大，2018 年和2019 年浓度水平均高于2 ppbv。丙烷主要来自于液化石油气。2018 年和2019 年体积浓度前10 位的物种一致，只是浓度顺序不一样。

2018 年和2019 年对臭氧生成贡献排名前3 位的组分分别是甲苯，间、对—二甲苯，丙烯。甲苯和间、对—二甲苯主要来源于溶剂涂料的使用和挥发，丙烯除了来源于化石燃料燃烧，还可用作工业原料。对臭氧生成的贡献最大的前10 种组分中，芳香烃占绝大多数，包含6 种组分；其次是烯烃，2018 年前10种组分中有4 种烯烃，2019 年有3 种烯烃。

3.5 正定矩阵因子（PMF）模型源解析

通过PMF 源解析模型计算，各污染源对VOCs的贡献率见图4。由图4 可知，机动车尾气占比为39.2%，为污染的最主要来源之一；其次是工业源，占比为24.6%；溶剂涂料占比为22.5%；油气挥发及柴油车尾气排放占比为13.8%。从源解析结果可知，4个污染源中有2 个与尾气排放有关，占比合计超过60%，需关注站点周边机动车、柴油车等尾气排放问题；另外2 个污染源与化工过程有关，受周边工业企业影响较大，占比约40%，也值得关注。

图4 2019 年上半年VOCs 贡献率解析结果

4 结论

（1）2018 年和2019 年1—6 月57 种PAMS 组分的月均浓度水平均稳定在16 ppbv 以下，且2019 年浓度水平低于2018 年，变化基本与同区域臭氧浓度变化吻合。

（2）烷烃和芳香烃是东部地区PAMS 组分中的主要组分类别，其中丙烷是体积浓度最高的物种；芳香烃是57 种PAMS 组分中对臭氧生成贡献最大的组分，从单个物种上看，甲苯，间、对—二甲苯，丙烯对臭氧的生成贡献最大；PMF 源解析显示机动车尾气影响较大。

（3）东部地区挥发性有机物管控应有效落实到甲苯，间、对—二甲苯，丙烯等对臭氧生成影响较大的重点物种及其来源上。甲苯和间，对—二甲苯主要来源于溶剂涂料使用和挥发，丙烯除了来源于化石燃料燃烧，还可用作工业原料，因此应重点关注这些污染源，尤其是对溶剂涂料使用量大的企业重点管控，同时加强机动车特别是柴油车的管理。