鎮(zhèn)江市東部片區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測分析與來源解析

王古月 劉曄

（江蘇省鎮(zhèn)江環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇鎮(zhèn)江 212000）

1 引言

隨著城市化建設(shè)及人們對物質(zhì)要求的不斷增加，各地排放的空氣中揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）［1］越來越多，引起的環(huán)境污染事件也在不斷增加。揮發(fā)性有機(jī)物VOCs 是臭氧和二次有機(jī)氣溶膠的重要前體物，在大氣化學(xué)中扮演著極其重要的角色［2］。我國《煉油與石油化工工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》對VOCs 的定義是：在20 ℃條件下，蒸汽壓≥0.1 kPa，或者在特定條件下具有相應(yīng)揮發(fā)性的全部有機(jī)化合物的總稱［3-4］。VOCs 主要包括烴類、酮類、酯類、醇類、酚類、醛類、胺類、腈（氰）類等?？諝庵械腣OCs 濃度雖然不高，但是成分特別復(fù)雜，具有毒性和致癌性，并且會引發(fā)光化學(xué)污染［5-9］。

環(huán)境空氣中VOCs 在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠連續(xù)采集樣品并分析［10］，實時反映環(huán)境空氣中VOCs 的變化情況，本研究應(yīng)用法國科馬克GC866 的VOCs 在線連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)，對鎮(zhèn)江東部片區(qū)VOCs 進(jìn)行實時連續(xù)觀測，分析其濃度變化、組成特征及對臭氧的生成貢獻(xiàn)，并利用PMF 模型對VOCs 的來源進(jìn)行解析，以期為控制本地臭氧污染、改善環(huán)境空氣質(zhì)量提供數(shù)據(jù)支撐和理論支持。

2 實驗部分

采樣地點位于鎮(zhèn)江東部地區(qū)鎮(zhèn)江新區(qū)人力資源中心樓頂（119°40′14.27″E，32°11′16.90″N），距地面約20 m，采樣點東側(cè)臨近主干道港中路，西側(cè)約8 km為國家級綠色新材料產(chǎn)業(yè)園區(qū)。觀測設(shè)備為法國科馬克公司生產(chǎn)的GC866 的VOCs 在線連續(xù)自動監(jiān)測設(shè)備，利用氣相色譜分析系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)測。該系統(tǒng)包括2 套獨立的分析儀以及檢測器，分別用來檢測低碳和高碳的濃度，具有時間分辨率高、分析精度高等優(yōu)點。分析設(shè)備內(nèi)部自帶校準(zhǔn)儀，由3 根裝有正丁烷、正己烷和苯的滲透管組成，每日進(jìn)行自校準(zhǔn)，每月進(jìn)行1 次在線監(jiān)測儀的標(biāo)準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)。

3 結(jié)果與討論

3.1 濃度水平特征

2018 年和2019 年1—6 月57 種臭氧前驅(qū)物（PAMS）組分平均濃度水平分別為11.20，9.62 ppbv，且月均濃度水平均在16 ppbv 以下，見圖1。通過月均濃度的比對發(fā)現(xiàn)，2019 年的3—6 月的月均濃度水平均相比2018 年有所下降，尤其是在4 月份濃度差異較大，而在1 月和2 月，2019 年的PAMS 月均濃度相比2018 年略有上升，這基本與同期臭氧濃度變化吻合。

圖1 2018 和2019 年1—6 月57 種PAMS 組分月均濃度變化

3.2 化學(xué)組成特征

將57 種PAMS 組分分為29 種烷烴、10 種烯烴、1 種炔烴（乙炔）、17 種芳香烴，分析2018 年和2019 年1—6 月PAMS 的化學(xué)組成特征，見圖2。

圖2 2018 和2019 年1—6 月57 種PAMS 組分化學(xué)組成特征

從圖中2 可以看出，烷烴和芳香烴是鎮(zhèn)江市東部地區(qū)57 種PAMS 組分中的主要組分。除4 月份以外，其他月份同期相比，PAMS 化學(xué)組成構(gòu)成特征差異明顯。2018 年和2019 年4 月份的化學(xué)組成情況基本一致，烷烴占比最大，達(dá)到60%左右，其次是芳香烴，占比在20%左右。

3.3 臭氧生成貢獻(xiàn)

臭氧生成潛勢OFP 常用來表征VOCs 組分對臭氧生成的貢獻(xiàn)程度［11］。與化學(xué)組成特征不同的是，芳香烴是對臭氧生成貢獻(xiàn)最大的組分，其次是烯烴。這是因為芳香烴在大氣光化學(xué)中反應(yīng)活性較高，生成臭氧能力較強(qiáng)。整體來看，2019 年P(guān)AMS 的臭氧生成潛勢低于2018 年，見圖3。

圖3 2018 和2019 年1—6 月57 種PAMS 臭氧生成潛勢

3.4 關(guān)鍵物種

對PAMS 組分中關(guān)鍵物種的篩選是對揮發(fā)性有機(jī)物管控的重要依據(jù)。根據(jù)體積濃度和OFP 值，篩選其中排名前10 位的物種。從PAMS 體積濃度來看，丙烷是57 種PAMS 組分中濃度最高的物種，并且與其他物種濃度水平差最大，2018 年和2019 年濃度水平均高于2 ppbv。丙烷主要來自于液化石油氣。2018 年和2019 年體積濃度前10 位的物種一致，只是濃度順序不一樣。

2018 年和2019 年對臭氧生成貢獻(xiàn)排名前3 位的組分分別是甲苯，間、對—二甲苯，丙烯。甲苯和間、對—二甲苯主要來源于溶劑涂料的使用和揮發(fā)，丙烯除了來源于化石燃料燃燒，還可用作工業(yè)原料。對臭氧生成的貢獻(xiàn)最大的前10 種組分中，芳香烴占絕大多數(shù)，包含6 種組分；其次是烯烴，2018 年前10種組分中有4 種烯烴，2019 年有3 種烯烴。

3.5 正定矩陣因子（PMF）模型源解析

通過PMF 源解析模型計算，各污染源對VOCs的貢獻(xiàn)率見圖4。由圖4 可知，機(jī)動車尾氣占比為39.2%，為污染的最主要來源之一；其次是工業(yè)源，占比為24.6%；溶劑涂料占比為22.5%；油氣揮發(fā)及柴油車尾氣排放占比為13.8%。從源解析結(jié)果可知，4個污染源中有2 個與尾氣排放有關(guān)，占比合計超過60%，需關(guān)注站點周邊機(jī)動車、柴油車等尾氣排放問題；另外2 個污染源與化工過程有關(guān)，受周邊工業(yè)企業(yè)影響較大，占比約40%，也值得關(guān)注。

圖4 2019 年上半年VOCs 貢獻(xiàn)率解析結(jié)果

4 結(jié)論

（1）2018 年和2019 年1—6 月57 種PAMS 組分的月均濃度水平均穩(wěn)定在16 ppbv 以下，且2019 年濃度水平低于2018 年，變化基本與同區(qū)域臭氧濃度變化吻合。

（2）烷烴和芳香烴是東部地區(qū)PAMS 組分中的主要組分類別，其中丙烷是體積濃度最高的物種；芳香烴是57 種PAMS 組分中對臭氧生成貢獻(xiàn)最大的組分，從單個物種上看，甲苯，間、對—二甲苯，丙烯對臭氧的生成貢獻(xiàn)最大；PMF 源解析顯示機(jī)動車尾氣影響較大。

（3）東部地區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物管控應(yīng)有效落實到甲苯，間、對—二甲苯，丙烯等對臭氧生成影響較大的重點物種及其來源上。甲苯和間，對—二甲苯主要來源于溶劑涂料使用和揮發(fā)，丙烯除了來源于化石燃料燃燒，還可用作工業(yè)原料，因此應(yīng)重點關(guān)注這些污染源，尤其是對溶劑涂料使用量大的企業(yè)重點管控，同時加強(qiáng)機(jī)動車特別是柴油車的管理。