石化工业区中等挥发性有机物排放特征

选择典型石化工业区为研究对象,采集夏季(2021年7-8月)厂区空气IVOCs颗粒相及气相样品,探讨石化工业源排放IVOCs的污染特征,并估算其SOA生成潜势,得到如下结果。1)典型石化工业区的IVOCs颗粒相的平均浓度为4.22±1.54μg/m^(3),气相的平均浓度为108.87±78.93μg/m^(3)。不论是在气相中还是在颗粒相中,IVOCs白天的平均浓度均高于夜间。2)气相的正构烷烃集中在C12~C22区间,而颗粒相的正构烷烃集中在C_(22)~C_(35)区间。多环芳烃气相集中在萘和菲,颗粒相集中在芴。3)对石化工业区的IVOCs进行定量拆解,其浓度集中在B_(18)~B_(21)区间,4个分区的质量浓度加和占总体IVOCs质量的60.41%。

中等挥发性有机物研究进展

中等挥发性有机物是挥发性介于气态挥发性有机物和颗粒态难挥发性有机物的一类重要的有机物,其可以在气相和颗粒相进行配分,根据其结构可分为脂肪族及脂环族化合物、芳香族化合物以及杂环化合物等.近年来的研究发现其对大气氧化性及二次有机气溶胶的生成具有重要贡献,但由于测量技术及机理研究的局限,使得针对其研究和认识还处于起步阶段.本文从中等挥发性有机物的定义、测量技术、外场观测、实验室机制以及模型模拟等方面进行了综述.进一步针对已有关于中等挥发性有机物所面临的问题和挑战进行了展望.

环境大气中半/中等挥发性有机物(S/IVOCs)的测量技术进展

总结了环境大气中半/中等挥发性有机物(S/IVOCs)的主要测量技术及其进展,重点介绍了基于气相色谱技术和化学电离质谱技术的测量方法.S/IVOCs的测量主要由气相色谱技术开始发展,并随着质谱技术的发展而不断发展.基于气相色谱技术的测量方法,能够直接测量非极性化合物,但在面对组分多达千万种的复杂体系时,传统的一维色谱相对耗时,而且由于峰容量不够,峰重叠现象十分严重,难以实现全组分的准确分离.新近发展的多维分离系统如全二维气相色谱,通过正交的分离系统,能够实现复杂体系中物种组分的准确、快速分离.目前基于化学电离质谱技术的在线测量方法已经逐渐应用于S/IVOCs的测量,虽然在物种定性方面相对较弱,但其可提供高时间分辨率的测量结果,帮助分析S/IVOCs在大气中的快速变化.在未来的研究中,高时间分辨率和全组分准确测量是S/IVOCs研究的关键.

化工区中等/半挥发性有机物污染特征研究简述

中等挥发性有机物(IVOCs)和半挥发性有机物(SVOCs)是臭氧(O_(3))和二次有机气溶胶(SOA)的重要前体物质,其污染特征亟待深入研究,特别是在人为排放源集中的化工区。通过调研国内外不同化工区的中等/半挥发性有机物(I/SVOCs)的污染水平和排放特征,发现各污染物浓度水平差异与化工区入驻企业的规模、企业生产方式和自然地理气象条件等密切相关。调研发现I/SVOCs的浓度水平低于挥发性有机物(VOCs)的浓度水平2∼3个数量级,但最近的烟雾箱实验、模型预测和外场观测研究结果均显示I/SVOCs对O_(3)和SOA的生成贡献与VOCs相当,甚至高于VOCs。梳理该类污染物的排放特征可为化工区I/SVOCs的污染机理研究和精准防治提供参考。

长江三角洲2010~2018年生物质燃烧中等挥发性有机物(IVOCs)排放清单

中等挥发性有机物(IVOCs)是一类重要的二次有机气溶胶(SOA)的前体物.其中,生物质燃烧是IVOCs的重要来源之一,但目前尚未包括在传统的排放清单中.本研究基于卫星火点排放清单(FINN)以及IVOCs/POA比例法对长三角地区2010至2018年生物质燃烧IVOCs的排放量进行估算,构建长三角地区2010~2018年基于卫星火点的生物质燃烧IVOCs排放清单,并分析其不确定性,为后续模拟长三角地区SOA的来源提供重要的基础数据.结果表明,在2010~2018年期间,长三角地区火点数整体呈现下降趋势,在过去3年(2016~2018年)火点数维持在6000次左右,较2016年之前下降了约60%.从火点数的月分布来看,火点发生最多的月份是5~8月,其次在10月有个小高峰.基于IVOCs/POA比例系数法的计算结果表明,由不同的POA/OC以及IVOCs/POA比例得到的长三角地区生物质燃烧IVOCs排放总量结果差别巨大,平均值为73.4万t(10.5~305.7万t).基于蒙特卡罗的不确定性模拟,长三角地区生物质燃烧IVOCs排放量的不确定范围在-99%~68%之间.

广东省移动源中等挥发性有机物(IVOCs)排放清单及不确定性分析

中等挥发性有机物(Intermediate Volatility Organic Compounds,IVOCs)是二次有机气溶胶(SOA)的重要前体物.然而,当前我国IVOCs排放清单研究相对较少,现有研究大多采用基于IVOCs/POA比值法估算,导致IVOCs排放表征存在很高的不确定性.以移动源为研究对象,在优先采用本土实测的排放因子的基础上,构建了基于实测排放因子的广东省2019年移动源IVOCs排放清单,并与基于IVOCs/POA比值法建立的排放清单进行对比评估.结果显示:2019年广东省移动源IVOCs总排放量为2.1万t,其中,道路移动源IVOCs排放量为1.5万t,占总排放量的70%,主要来自柴油重货(33%)、柴油轻货(23%)、汽油小客(14%).其中,道路移动源IVOCs汽油车主要以国四、国五标准车型为主,分别占汽油车排放的36%和49%,而柴油车主要以国三、国四标准车型为主,分别占柴油车排放的53%和28%.相比实测因子法,比值法计算的道路移动源IVOCs排放整体偏高了100%~200%,但计算的非道路移动源IVOCs排放整体偏低了近1/3.通过不确定性量化对比也发现,实测因子法建立的IVOCs排放清单不确定性整体比比值法平均降低了60%,表明实测排放因子能够提高IVOCs表征的可靠性.此外,本土和国外实测排放因子建立的道路移动源IVOCs排放也有明显差异,采用国外实测排放因子可能会导致广东省2019年道路移动源IVOCs排放低估30%~50%.

热脱附-气相色谱-质谱法测定机动车尾气中气相烷烃和多环芳烃含量

采用热脱附结合气相色谱质谱联用仪(TD-GC-MS),建立了机动车尾气中30种正构烷烃(C7—C36)、2种支链烷烃(植烷、姥鲛烷)和19种多环芳烃(PAHs)的分析方法.利用Tenax-TA吸附管采集机动车尾气样品,加入定量的内标物;热解吸后经HP-5色谱柱分离、在选择性离子监测(SIM)模式下用GC-MS检测,内标法定量.为提高方法的灵敏度、精准度等指标,优化了脱附管解吸温度、解吸时间,冷阱捕集温度、脱附温度、脱附时间和GC-MS分析条件.结果表明,51种目标物在1—50 ng范围内线性良好,相关系数(R^(2))均大于0.994,方法检出限为0.05—0.48μg.m^(-3),定量下限为0.20—1.90μg.m^(-3),在低、中、高的3个加标水平下的回收率为86.7%—119.9%,相对标准偏差(RSD,n=7)为1.0%—5.7%,将其应用于轻型柴油车尾气样品的测定,共检测出44种目标物,包括28种正构烷烃、2种支链烷烃、14种PAHs.该方法简便快速、稳定灵敏、准确度高,可满足机动车尾气中烷烃和PAHs的测定需求.

上海洋山港环境空气IVOCs的浓度、组成和G20期间变化特征

中等挥发性有机物(IVOCs)作为二次有机气溶胶的重要前体物倍受关注。柴油机(包括船舶)是重要的IVOCs排放源,但其排放特征和环境影响亟待研究。本文选择船舶活动密集的上海洋山港为研究区,采集夏季(2016年8月~9月)和冬季(2017年1月~2月)环境空气IVOCs样品,分析其浓度、组成和季节变化特征,探讨船舶排放对港口环境空气IVOCs的贡献,并评估杭州G20峰会期间船舶管控措施的实际效果。结果表明:(1)上海洋山港环境空气IVOCs平均浓度为(5.1±0.8)μg/m^3,其中,正构烷烃和多环芳烃分别占4.3%±0.8%和1.6%±0.5%,其余为不能单体识别的组分(UCM),包括支链烷烃(26.9%±3.9%)和剩余UCM(67.2%±4.4%);(2)时间上,洋山港IVOCs浓度夏季((5.7±0.3)μg/m^3)高于冬季((4.6±0.7)μg/m^3),"上午"(采样时段7:30~15:30)高于"下午"(15:30~23:30)和"夜晚"(23:30~7:20),显示船舶活动对港口环境空气的重要影响;(3)杭州G20会期(2016年9月4日~5日)相比于会前(8月22日~29日),洋山港IVOCs、OC、SO_2和NO_2浓度分别下降了8%、47%、31%和19%,表明船舶排放管控措施具有较显著的减排效果。

机动车尾气二次有机气溶胶生成研究

二次有机气溶胶(SOA)是大气细颗粒物(PM2.5)的重要组分,对大气能见度、公众健康以及区域或全球气候变化具有重要影响。在城市地区,机动车尾气排放的气态前体物在大气中氧化产生高浓度SOA,是城市空气质量下降的重要因素。本文综述了近些年机动车尾气SOA生成的相关研究成果,重点关注关键前体物的识别与排放表征、SOA生成特征、演化过程与影响因素,对比了不同研究得到的机动车SOA生成因子的差异,并提出新测量技术、新反应机制和新参数化方案将是未来研究重点关注的方向。

江苏省2019年S/IVOCs排放清单及分布特征

通过收集各类S/IVOCs排放源的活动水平数据,选取合适的排放因子和估算方法,建立了2019年江苏省半/中等挥发性有机物(S/IVOCs)排放清单,分析了江苏省各地市以及各排放源的排放特征.结果表明,2019年江苏省排放S/IVOCs约637.31 Gg,其中工业源排放最多,占比达到63.42%,其次为道路移动源(22.23%),非道路移动源占比最少(0.06%).江苏省13地市中,苏州市S/IVOCs排放量最高(161.86 Gg),占江苏省S/IVOCs排放总量的25.40%;单位面积排放强度苏州市最高(18.70 t·km^(-2)),而单位GDP排放强度连云港市最高(22.45 t·亿元^(-1)).江苏南部S/IVOCs的排放量较中部和北部地区高,各地市S/IVOCs总排放量、单位面积排放强度和单位GDP排放强度相差均较大.全省S/IVOCs排放量的不确定范围在-88.46%~224.38%,其中生物质燃烧源的不确定范围最大,为-96.40%~277.17%.

长江三角洲2017年机动车IVOCs排放清单构建及其对SOA的生成影响

中等挥发性有机物(IVOCs)对大气中二次有机气溶胶(SOA)的生成有重要贡献,但尚未包括在目前的排放清单中.本研究以长三角地区为研究对象,分别基于排放因子法和IVOCs/POA比例系数法对长三角地区2017年机动车IVOCs的排放量进行估算,构建长三角地区2017年机动车IVOC排放清单,分析其不确定性并估算其对SOA生成潜势的影响.基于排放因子法的结果表明,2017年长三角地区机动车IVOCs排放总量为3. 58万t,SOA的生成潜势为695 t,其中载货汽车的IVOCs排放量在长三角大部分城市的占比均超过70%;从燃料类型来看,柴油车的IVOCs排放量远高于汽油车.基于IVOCs/POA比例系数法的结果表明,由不同的IVOCs/POA比例以及不同的POA/PM2. 5占比得到的排放清单结果差别巨大,最大值可达64. 2万t,最小仅为5. 2万t,造成的SOA生成潜势分别为1. 55万t和1 032 t.本研究表明基于不同的估算方法构建的IVOCs排放清单结果差别巨大,具有很大的不确定性,将直接影响后续空气质量模型对SOA的模拟结果.因此,需进一步将不同清单结果用于空气质量模型中对SOA进行模拟,通过与观测值的比较,从而获得较为准确的长三角地区机动车IVOCs排放清单.

民用固体燃料源的IVOCs排放特征及燃烧温度的影响

中等挥发性有机物(intermediate-volatility organic compounds,IVOCs)是近年备受关注的二次有机气溶胶的重要前体物,但目前急需包括民用固体燃料燃烧在内的源排放数据.本文选择两种成熟度不同的烟煤(灵武煤和徐州煤)和两种生物质(稻秆和松木)为研究对象,结合石英管式炉和稀释通道开展7个温度点(300~900℃,以100℃为间隔)的燃烧实验,采集和分析烟气中的IVOCs,探讨煤和生物质燃烧的IVOCs排放因子、组成以及燃烧温度的影响.结果表明,生物质燃烧的IVOCs平均排放因子[(483±182) mg·kg-1]比烟煤[(190±108) mg·kg-1]高2. 5倍;组成方面,生物质和煤的IVOCs均以剩余UCM占主导[分别为(81±11)%和(68±6)%],而生物质排放的正构及支链烷烃占比明显低于烟煤,但芳香烃略高;燃烧温度对两类燃料的影响存在显著区别:烟煤(以灵武煤为例)的IVOCs在500℃[(340±113) mg·kg-1]比900℃[(63±15)mg·kg-1]高5. 4倍,而生物质在400~500℃和800~900℃时呈现两个含量相当的峰值;随着燃烧温度提升,松木IVOCs中芳香烃的占比从1%增加到29%,剩余UCM则从92%降低到61%,烟煤的变化幅度则很小.进一步结合校正燃烧效率对两类燃料和燃烧温度影响IVOCs排放的机理进行了解释.