濮阳市夏季臭氧重污染时段VOCs污染特征及来源解析

肖静 郭锐利 王冰 郝晓丹 金阳

摘要：利用濮阳市2021年夏季臭氧重污染时段VOCs在线监测数据，分析VOCs污染特征并对来源进行解析。结果表明：监测期间vocs平均体积分数为47.88×10，各组分占比表现为烷烃>ovocs>芳香烃>炔烃>烯烃>卤代烃>合硫化合物，体积分数排名前三的物种是乙炔、苯乙烯和乙烷，臭氧超标日主要由芳香烃转化导致。芳香烃是臭氧生成潜势的主要贡献者，苯乙烯、间／对二甲苯、甲苯、异戊烷应作为优控物种。PMF模型识别出6个VOCs排放源，按贡献率依次为工业排放源>机动车尾气厦油品挥发源>石油化工源>溶剂使用源>燃料燃烧源>植物源。

关键词：挥发性有机物；臭氧生成潜势；优控物种；来源解析

中图分类号：X511 文献标志码：A

前言

近年来，随着大气污染治理工作的深入开展和持续推进，中国绝大多数城市尤其“2+26城市”环境空气中颗粒物浓度持续下降，而臭氧污染超标天数和占比却不断增加，成为继颗粒物之后又一主要影响城市空气质量优良率的主要因素。挥发性有机化合物（VOCs）作为臭氧的主要前体物之一，为近地面臭氧生成提供大量“燃料”，与氮氧化物经光化学反应导致大气中臭氧浓度增加，是城市区域臭氧生成的一种重要敏感组分，已引起人们广泛关注，并被纳入“十四五”城市空气质量考核新指标。国内许多城市已开展关于VOCs污染特征、VOCs臭氧生成潜势、VOCs来源解析等方面的研究。如深圳市臭氧生成对VOCs较NO2更为敏感，臭氧生成潜势贡献较大的组分为OVOCs和烯烃；济南市夏季臭氧重污染时段VOCs组成以烷烃为主，烯炔烃对臭氧生成潜势贡献最大，机动车排放源和工业源是主要贡献源。

濮阳市位居京津冀“2+26”大气污染传输通道城市腹地，是一座因油而建、因油而兴的典型化工城市。已有调查结果显示，VOCs是濮阳市主要的大气污染物。科学控制VOCs排放是缓解臭氧污染形势的有效手段，但目前濮阳市相关研究较少，缺乏对臭氧前体物VOCs污染特征及来源的全面认识。研究选取2021年濮阳市臭氧污染最为严重的6月份VOCs在线监测数据，分析计算VOCs组分组成及臭氧生成潜势（OFP），识别优控物种，并利用正交矩阵因子分解法（PMF模型）对VOCs来源进行解析，以期为濮阳市夏季臭氧管控提供科学依据。

1材料与方法

1.1采样地点及时间

采样点设置在河南省濮阳市生态环境局楼顶（37.764°N，115.031°E），距离地面约12 m，周边主要为居民和行政办公区，靠近城市交通主干道胜利路，无明显遮挡物。该点位为濮阳市国控大气自动监测点，能代表城区大气污染状况。根据濮阳市2021年5月-9月份臭氧监测浓度及超标天数，6月份臭氧月浓度高达232 ug／m3，超标天数达21天，污染形势最为严峻。因此，研究以6月为典型月份进行分析。在线监测时间为2021年6月1日-6月30日，除设备运维及断电影响外，共计486组有效数据。

1.2采样设备及原理

VOCs监测仪器为禾信大气VOCs吸附浓缩在线监测系统（AC-GC-MS 1000），该系统满足《环境空气挥发性有机物气相色谱连续监测系统技术要求及检测方法》（HJ 1010-2018）要求，可实时分析环境空气中C2-C10共计116种挥发性有机物。仪器整机由吸附浓缩在线采样系统（AC）和气相色谱一质谱联用系统（GC-MS）两部分组成。AC部分由气体捕集系统、双级深冷富集系统及在线分析工作站等组成，用于连续采集样品，并实现超低温脱水及VOCs全组分富集；GC-MS部分（7890B-5977B型）配备双进样口、双色谱柱及双检测器（FID和MS），用于完成VOCs全组分的双通道分离和检测，其中FID路用于C2-C4 VOCs组分的分离检测，MS路用于C5-C10 VOCs组分的分离检测。

检测时，环境空气或标准气体等样品通过不同进样口被抽取进入双通道气体捕集系统，并通过双级深冷富集系统将样品中VOCs全组分高效捕集并浓缩于捕集管中，其中一级深冷实现对VOCs的捕集及脱水，二级深冷实现VOCs二次聚焦浓缩，然后采用高达50℃/s的速率将样品快速加热气化并由载气带人GC-MS完成在线定性与定量分析。

1.3数据质控

为保证数据的有效性和可靠性，监测过程中，采样设备严格执行质量保证和质量控制措施，每月进行一次多点校准，相关系数达0.98以上；每周一次零气空白检查，要求各化合物浓度低于方法检出限；每天进行检测器单点质控，要求合格率在80%以上。