抚顺市环境空气挥发性有机物污染特征分析

2020-11-25初兆娴

黑龙江生态工程职业学院学报 2020年6期

初兆娴

(辽宁省抚顺生态环境监测中心,辽宁抚顺 113000)

我国臭氧污染问题日益突出，抚顺市被列入全国78个臭氧重点污染区域之一。2019年抚顺市臭氧浓度(O3-8h-90per)为158ug/m3，较2018年上升5.3%。各月浓度在64—202ug/m3之间，月变化曲线呈拱形，4—10月份污染较重，其中夏季最重。臭氧是抚顺市夏季超标的首要污染物，其污染问题成为环境空气治理工作的重中之重。

VOCs通过光解反应或者与OH-、NO3-和O3的氧化反应进行转化和去除。VOCs的氧化过程会打破NO2-NO-O3三者之间的平衡，导致O3的生成和积累[1]。本文通过对抚顺市环境VOCs的监测，计算分析污染特征及来源，得出相关结论。

1 监测内容

对57 种光化学活性较强的VOCs (原PAMS清单)物质和13种醛、酮类物质进行监测，4—10月份每6天监测1次。

2 监测方法

57种光化学活性较强的挥发性有机物(原PAMS清单)物质监测分析方法采用《气相色谱-氢火焰离子化检测器/质谱检测器联用法》《环境空气臭氧前体有机物手工监测技术要求(试行)》(环办监测函〔2018〕240号)，13种醛酮类物质监测分析方法采用《环境空气醛、酮类化合物的测定高效液相色谱法》(HJ 683-2014)。57种PAMS物质采样时间为当日10：00—次日10：00，采样周期为24h；13种醛酮类物质采样时间为当日12：00—15：00，采样周期为3h。

3 监测结果

监测结果显示，抚顺市环境VOCs月均体积浓度在23.35—141.19nmol/mol之间，8月份最高。各组分体积浓度醛酮类>芳香烃>烷烃>烯烃，分别占总量的39.0%、27.7%、27.0% 和6.2%，各月占比略有不同。

4 污染特征分析

4.1 种类特征

从VOCs分类占比情况看，醛酮类占比最高，其次为烷烃、芳香烃，烯烃占比最低，分别占总量的39.0%、27.7%、27.0% 和6.2%，各月各组分占比略有不同(如图1所示)。

表1 抚顺市环境VOCs监测结果月均浓度统计单位：nmol/mol

图1 各月挥发性有机物各类组分体积浓度占比

4.2 臭氧生成潜势(OFP)特征分析

大气有机物反应活性是指某一有机物通过反应生成产物或者生成臭氧的潜势(OFP)[2]，OFP 计算方法以Carter研究给出的最大增量反应活性(max incremental reactivities，MIR)的修正值计算臭氧生成潜势(OFP)，OFP为某 VOCs 化合物环境体积分数与该VOCs的MIR系数的乘积[3-4]，计算公式为:

OFPi= MIRi×[VOCs]i

式中：[VOCs]i表示实际观测中的某 VOCs 大气环境浓度，单位为nmol/mol；MIRi为某VOCs化合物在臭氧最大增量反应中的臭氧生成系数，用Carter研究所得的MIR系数。

根据OFP的计算结果可知，抚顺市环境空气中VOCs平均活性浓度为261.61nmol/mol。从活性组分来看，醛酮类占比最大，其次是芳香烃和烯烃，烷烃最小，活性浓度分别为128.85nmol/mol、89.15nmol/mol和26.74nmol/mol、16.86nmol/mol，醛酮类、芳香烃、烯烃和烷烃的OFP臭氧生成贡献分别为49.3%、34.1%、10.2%和6.4%。

4—10月份挥发性有机物活性浓度在87.89—918.57nmol/mol，4月份较低，8月份较高。醛酮类、芳香烃活性浓度分别在33.58—459.01nmol/mol、2.14—388.96nmol/mol之间，最高值均出现在8月份；烯烃、烷烃活性浓度月变化呈拱形，活性浓度分别在0.00—46.59nmol/mol、3.21—29.41nmol/mol之间。挥发性有机物(VOCs)及各组分活性浓度月变化如图2所示。

图2 挥发性有机物(VOCs)及各组分活性浓度月变化

4.3 组分特征分析

抚顺市环境VOCs体积浓度前10名组分中有4种烷烃、3种芳香烃和醛酮类，没有烯烃。活性浓度前10名组分中有5种芳香烃、3种醛酮类，2种烯烃，没有烷烃。挥发性有机物前10种组分浓度及活性浓度如图3所示。

图3 抚顺市环境VOCs前10种组分体积浓度及活性浓度

4.4 污染来源分析

利用VOCs典型物种之间相关性可初步解释潜在排放源，研究选择二甲苯和乙苯、异戊烷和正戊烷两组组分进行分析。

分析二甲苯和乙苯两种组分之间相关性以及比值，研究点位气团老化程度。文献表明，比值小于1.0时表明气团不新鲜，为外源传输污染；比值在1.0以上时表明气团新鲜，为本地源污染[5]。该点位二甲苯与乙苯相关性较好，R2为0.864；二甲苯与乙苯比值较高，在1.3—2.0之间，意味着气团较新鲜，主要受本地排放源影响，来自于污染物传输影响较小。二甲苯与乙苯两种组分的相关性如图4所示。

图4 二甲苯与乙苯两种组分的相关性

有研究表明，戊烷主要来自于天然气排放、机动车尾气、液体汽油和燃料挥发，异戊烷和正戊烷与自由基的化学反应速率相似，可用其比值来表示不同来源，当比值约为2.93时，表现出机动车尾气排放污染特征；当比值在0.56—0.80时，表现出煤燃烧污染特征；当比值在1.50—3.00和1.80—4.60之间时，表现出液体汽油和燃料蒸发污染特征[6]。顺城区点位的比值较分散，在0.2—2.8之间，来源较复杂，但可排除机动车尾气排放污染影响。