環(huán)境空氣揮發(fā)性有機(jī)物的特征及來(lái)源

張 玲

(葫蘆島市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，遼寧 葫蘆島 125000)

1 揮發(fā)性有機(jī)物的特征

張靖等[1]采用蘇碼罐采樣，使用GC/MS方法分析了北京市大氣中揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的組成，共檢測(cè)出108種，其主要成分是飽和烷烴(33%)、芳香烴(21%)、烯烴烴(16%)、鹵代烷烴(20%)、鹵代烯烴(9%)和鹵代芳香烴(1%)，總揮發(fā)性有機(jī)物平均質(zhì)量濃度為(163.7+39.0)μg/m3。更重要的是，在檢出物中有54種是有毒有害的物質(zhì)，主要成分是苯系物和鹵代烴，其中苯，甲苯，丙烯，1，3-丁二烯，氯乙烯和1，2-二氯乙烷是含量最高的組分。

魏思棋等[2]參照美國(guó)EPA TO-17的方法對(duì)天津市不同城市功能區(qū)中環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)夏季和冬季中的組成及濃度水平，共檢出62種揮發(fā)性有機(jī)物，冬季揮發(fā)性有機(jī)物濃度水平低于夏季；苯系物穩(wěn)定存在于各功能區(qū)且所占比例最高；揮發(fā)性有機(jī)物的主要來(lái)源是機(jī)動(dòng)車尾氣。最大的關(guān)鍵活性物種為丙烯乙烯甲苯二甲苯以及丁烯類物質(zhì)。

杭維玲等[3]用安裝分流旁路的KB-6A采樣器及不銹鋼氣體采樣管采樣，用菲尼根GCQ氣質(zhì)聯(lián)用儀分析。得出南京市不同功能區(qū)(交通區(qū)、商業(yè)旅游區(qū)、居住區(qū)、工業(yè)區(qū)和清潔對(duì)照點(diǎn))環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)在一年四季中的組成及濃度水平。共檢出189種揮發(fā)性有機(jī)物，并隨氣溫下降而減少；苯系物穩(wěn)定存在于各功能區(qū)，濃度秋季最高。交通區(qū)污染最嚴(yán)重。

2 揮發(fā)性有機(jī)物的來(lái)源

揮發(fā)性有機(jī)物的來(lái)源主要有人為源和天然源，就全球尺度而言，天然源對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的貢獻(xiàn)超過(guò)了人為源。天然源包括植物釋放、火山噴發(fā)、森林草原火災(zāi)等，其中最重要的排放源是森林和灌木林，最重要的排放物是異戊二烯和單萜烯。

人為源可分為固定源、流動(dòng)源和無(wú)組織排放源三類，其中固定源括化石燃料燃燒、溶劑(涂料、油漆)的使用、廢棄物燃燒、石油存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)運(yùn)以及石油化工、鋼鐵工業(yè)、金屬冶煉的排放；流動(dòng)源包括機(jī)動(dòng)車、飛機(jī)和輪船等交通工具的排放，以及非道路排放源的排放；無(wú)組織源包括生物質(zhì)燃燒以及汽油、油漆等溶劑揮發(fā)。交通運(yùn)輸是全球最大的揮發(fā)性有機(jī)物人為排放源，溶劑使用是第二大排放源。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的天然源和人為源研究比較廣泛。

2.1 揮發(fā)性有機(jī)物的天然源研究

揮發(fā)性有機(jī)物天然源主要為植物的排放，國(guó)內(nèi)外的研究主要包括植物揮發(fā)性有機(jī)物排放速率、排放量估算以及不同類型植被的揮發(fā)性有機(jī)物排放特征等。大量研究表明，天然源最重要的排放物是異戊二烯和單萜烯、甲醇、丙麗、倍半蔭痛。其中，甲醇、異戊二烯和單萜烯是主要的揮發(fā)性有機(jī)物成分。

2.2 揮發(fā)性有機(jī)物的人為源研究

揮發(fā)性有機(jī)物的污染源分為固定源、流動(dòng)源和無(wú)組織排放源。煤、石油和天然氣或以煤、石油和天然氣為燃料或原料的工業(yè)與它們有關(guān)的化學(xué)工業(yè)是揮發(fā)性有機(jī)物產(chǎn)生的三大重要來(lái)源。

如石油開采與加工，煉焦與煤焦油加工，煤礦、木材干餾，天然氣開采與利用；化工生產(chǎn)，包括石油化工、染料、涂料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、炸藥、有機(jī)合成、溶劑、試劑、洗滌劑、粘合劑等生產(chǎn)工藝；各種內(nèi)燃機(jī)(包括交通運(yùn)輸)；燃煤、燃油、燃?xì)忮仩t與工業(yè)爐；油漆涂皮革、毛的加工部門；糞便池、沼氣池、發(fā)酵池及垃圾處理站。

以上生產(chǎn)工藝過(guò)程中排放揮發(fā)性有機(jī)物的種類復(fù)雜，其中芳徑類、醇類、脂類、醛類等作為工業(yè)溶劑廣泛使用，因?yàn)榕欧帕烤薮蟆?/p>

2.2.1 揮發(fā)性有機(jī)物的工業(yè)來(lái)源

各行業(yè)的揮發(fā)性有機(jī)物濃度差異較大。據(jù)調(diào)查，遼寧城市工業(yè)源排氣中總揮發(fā)性有機(jī)物的檢出物種濃度一般在0.152mg/m3～60mg/m3，濃度最高的是印刷行業(yè)，其次是船舶及相關(guān)裝置制造行業(yè)，排放量最大的是精煉石油化工行業(yè)，揮發(fā)性有機(jī)物排放量為13.8萬(wàn)噸/年，約占城市揮發(fā)性有機(jī)物排放總量的50%；其次是倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)，其揮發(fā)性有機(jī)物排放量遠(yuǎn)低于精煉石油化工行業(yè)；船舶及相關(guān)裝置制造行業(yè)排名第三，揮發(fā)性有機(jī)物排放量約為6000噸/年。

2.2.2 揮發(fā)性有機(jī)物的機(jī)動(dòng)車來(lái)源

目前，交通運(yùn)輸是全球最大的揮發(fā)性有機(jī)物人為排放源，美國(guó)學(xué)者對(duì)高速公路周圍的揮發(fā)性有機(jī)物組成進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)，高速路周圍的揮發(fā)性有機(jī)物濃度是遠(yuǎn)離高速路位置的2倍，主要物種依次為乙烯、丙烷、乙烷、異戊烷、甲苯和正丁烷。

陸思華等[4]通過(guò)對(duì)北京交通路口機(jī)動(dòng)車揮發(fā)性有機(jī)物的排放特征研究，得出北京機(jī)動(dòng)車排放的揮發(fā)性有機(jī)物中以丙烷、異戊烷、1-丁烯、苯、甲苯、二甲苯等化合物為主，且隨著無(wú)鉛汽油的使用，芳香烴的含量有較大程度的增加。

更有研究表明，交通干道大氣揮發(fā)性有機(jī)物的主要物種為苯、甲苯、乙苯、二甲苯、1，2，4-三甲苯、1，3，5-三甲苯、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烷，且1.5m高度處受機(jī)動(dòng)車影響影響顯著，揮發(fā)性有機(jī)物的濃度最高。

2.2.3 揮發(fā)性有機(jī)物的生活來(lái)源

生活源揮發(fā)性有機(jī)物排放量約占城市揮發(fā)性有機(jī)物排放總量的14.1%。生活源的調(diào)查類別包括餐飲、干洗、加油站、汽車維修和建筑涂料。其中汽車維修的揮發(fā)性有機(jī)物排放占生活源總排放量的一半以上。其次為建筑涂料使用揮發(fā)性有機(jī)物排放。而加油站排放也占有一定的比例，位居生活源揮發(fā)性有機(jī)物排放量第三位。

3 揮發(fā)性有機(jī)物的來(lái)源分析

環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的來(lái)源、污染源的排放量以及對(duì)環(huán)境空氣的貢獻(xiàn)研究是控制大氣揮發(fā)性有機(jī)物的基礎(chǔ)性研究。揮發(fā)性有機(jī)物經(jīng)采樣分析后常采用受體模型來(lái)判斷主要污染來(lái)源以及各污染源對(duì)大氣揮發(fā)性有機(jī)物污染的相對(duì)貢獻(xiàn)，其中美國(guó)國(guó)家環(huán)保署(EPA)推薦的PMF模型和化學(xué)質(zhì)量平衡受體(CMB)模型是應(yīng)用最為廣泛的源解析技術(shù)。

國(guó)內(nèi)外已廣泛開展了環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的來(lái)源研究，尤其是近年來(lái)國(guó)內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物的源解析研究發(fā)展迅速，獲得了不同城市和地區(qū)的污染源特征。郝吉明等預(yù)測(cè)2020年中國(guó)大氣揮發(fā)性有機(jī)物的來(lái)源變化，溶劑將成為最大的貢獻(xiàn)源，工業(yè)源將由17%上升為24%，而機(jī)動(dòng)車尾氣、燃料燃燒將分別由25%、23%下降至11%和16%。