面向喷染车间的挥发性有机物质量浓度预测方法及应用研究

以喷染车间挥发性有机物为研究对象,对喷染车间挥发性有机物(Volatile Organic Compounds, VOCs)质量浓度预测方法进行研究。首先,使用随机森林(Random Forest, RF)算法对影响喷染车间挥发性有机物质量浓度的特征变量进行权重分析。同时,构建基于长短期记忆神经网络(Long-Term and Short-Term Memory Neural Network, LSTM)的挥发性有机物质量浓度预测模型,并在此基础上引入麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm, SSA)进行参数优化选择。最后,以浙江省杭州市某汽车喷染车间7月29日—10月28日的数据为样本,将温度、相对湿度、室内大气压、室外大气压作为模型输入变量,并与LSTM模型、随机森林-长短期记忆神经网络(Random Forest-Long Short-Term Memory neural network, RF-LSTM)模型、随机森林-反向传播神经网络(Random Forest-BP neural network, RF-BP)模型进行对比试验。结果显示,基于随机森林-麻雀搜索算法-长短期记忆神经网络(Random Forest-Sparrow Search Algorithm-Long Short-Term Memory neural network, RF-SSA-LSTM)模型的预测效果最佳,平均绝对误差、均方根误差和决定系数分别为2.812 2、3.457 4、0.988。同时,为验证RF-SSA-LSTM模型性能,通过不同时间步长实现对喷染车间VOCs质量浓度预测,结果显示预测误差较小,在可接受范围内。RF-SSA-LSTM预测模型提高了挥发性有机物质量浓度的预测精度,为减少挥发性有机物排放提供科学依据。

尿中挥发性有机物作为肺癌诊断生物标志物的研究进展

肺癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一,早期的诊断对患者的治疗和预后至关重要。近年来,代谢组学中尿液挥发性有机物作为肺癌的潜在诊断标志物备受关注。该综述旨在总结近年来采用质谱技术检测的尿中挥发性有机物作为肺癌诊断标志物的研究进展,并探讨其潜在应用前景。

真空冻干/快速溶剂萃取-气相色谱-质谱法测定土壤中35种不同种类半挥发性有机物

建立了真空冻干/快速溶剂萃取-气相色谱-质谱法(GC-MS)测定土壤中35种不同种类半挥发性有机物(SVOCs)的方法。样品经真空冷冻脱水、快速溶剂萃取、旋转蒸发浓缩以及固相萃取SPE小柱净化后,氮吹定容,采用GC-MS上机测定。结果表明:土壤中35种SVOCs在10~1000μg/L范围内线性相关系数r^(2)≥0.991,方法检出限为0.034~0.40μg/kg,方法定量限为0.14~1.20μg/kg;以空白样品为基体进行加标回收实验,所得加标回收率为71.2%~113%,相对标准偏差(RSDs,n=7)为0.38%~13.3%,替代物荧蒽-D 10回收率为84.0%~92.5%;经实际样品检测验证,该方法灵敏、快速、准确可靠,适用于土壤中35种不同种类SVOCs的分析检测。

挥发性有机物和半挥发性有机物在环境中的分析与监测

挥发性有机物(VOCs)和半挥发性有机物(SVOCs)在环境中具有不同的来源和分布。VOCs主要来自燃料燃烧、工业生产、溶剂使用和农业活动等人类活动,而SVOCs则主要来自植物、土壤、废水、动物废弃物和汽车排放等自然过程和人类活动。本文主要探讨挥发性有机物和半挥发性有机物在环境中的分析与监测,包括其来源、分布、影响等,以期为相关学者带来一定参考。

油田挥发性有机物治理的对象分析及措施

为了适应“十四五”期间大气污染防治形势,有效控制油田挥发性有机物的排放,针对某油田地面生产系统现状、原油生产工艺以及油田挥发性有机物排放点多、排放无规律且组分复杂的特点,按照GB 39728—2020《陆上石油天然气开采工业大气污染物排放标准》要求,通过对油气生产、集输、储存各环节进行分析梳理,确定挥发性有机物治理对象,并研究相应的治理措施,其中挥发性有机液体储存排放控制对象为某采油A厂4座净化油储罐和7座沉降罐(含水油),装卸控制对象为某卸油点的装载系统,甲烷排放治理对象为某站1处拉油点。对于挥发性有机液体的储存排放采用恢复站内密闭生产流程的治理措施;装卸采用法兰快速接头的半密闭装载方式;拉油点甲烷的排放治理,采用集输工艺。通过对以上油田挥发性有机物的治理,确保某油田挥发性有机液体储存和拉油点甲烷的达标排放。

添加剂对堆肥过程中挥发性有机物(VOCs)的减排效果

为明确添加剂对堆肥挥发性有机物(Volatile organic compounds,VOCs)排放的减排效果和影响因素,通过文献筛选出吸附类添加剂(活性炭和沸石)与有机酸类添加剂(柠檬酸和草酸)开展实验研究。在鸡粪-玉米秸秆堆肥实验中,设置5个处理,分别为对照(CK)、添加活性炭、添加沸石、添加柠檬酸和添加草酸处理。研究对象包括115种VOCs、三甲胺和6种含硫有机挥发气体(二甲硫醚、二甲基二硫醚、二甲基三硫醚、甲硫醇、乙硫醇、乙硫醚)。结果表明:在28 d的好氧发酵中,所有处理均达到50℃并维持7 d,满足无害化标准。检出110种VOCs、三甲胺和3种含硫有机挥发气体(二甲硫醚、二甲基二硫醚,二甲基三硫醚)。VOCs的排放集中在前9 d,在第3天时VOCs达到峰值。5个处理在堆肥第3天检测到的VOCs浓度范围为169.22~548.26 mg·m^(-3)。4种添加剂对各类VOCs均有减排效果。在第3天,活性炭、沸石、柠檬酸和草酸对烷烃类的减排效率分别为79%、26%、77%和46%,对卤烃类的减排效率分别为96%、38%、93%和97%,对芳香烃类的减排效率分别为28%、11%、24%和53%。从堆肥第6天开始只有沸石对各类VOCs有减排效果,最高减排效率为30%。针对含硫有机挥发气体减排,减排效果依次是草酸>柠檬酸>沸石>活性炭。4种添加剂对含硫有机挥发气体均有减排效果,但是对三甲胺没有减排效果。综合堆肥前9 d VOCs的减排情况,4种添加剂中沸石对各类VOCs减排效果最好。堆肥过程中添加沸石有利于VOCs和其他气体的协同减排,并且对土壤和农作物不存在风险,所以沸石在堆肥工程中有广阔的应用前景。

汽车漆渣挥发性有机物释放特性及动力学研究

汽车油漆废渣(PS)是汽车制造喷漆环节产生的危险废物,由于存在挥发性有机物(VOCs)、重金属含量高和燃点低等危险特性,PS具有很高的环境污染风险.然而,PS在储存过程中释放的VOCs的环境风险尚未被探究.本文通过环境试验箱,考察了4种典型PS中VOCs的释放特性,并研究PS中VOCs的释放动力学.结果表明:PS的内扩散阶段在整个释放期间占主导地位,释放的VOCs中含氧化合物比芳香烃化合物更容易从PS中扩散到空气中,油基湿式油漆废渣(OBWPS)具有较高的总挥发性有机物(TVOC)和较长的释放时间.PS中个体以及TVOC的累积释放通量符合一级动力学方程,并且相关系数R^(2)>99%.

燃煤机组烟气挥发性有机物排放特征

为了解不同容量燃煤机组烟气挥发性有机物(VOCs)的排放特性和不同尾部空气污染物控制设备(APCDs)对VOCs的控制作用,在福建省国投云顶湄洲湾电力公司400 MW亚临界对冲燃烧机组和1 000 MW超超临界切圆燃烧机组进行在线法和离线法采样测试,获取烟气中甲烷、非甲烷总烃和其他VOCs的全流程浓度。结果表明,1 000 MW机组SCR前的非甲烷总烃质量浓度(24.66 mg/m^(3))低于400 MW机组(33.36 mg/m^(3))。由于1 000 MW机组负荷和炉膛温度高,且煤在切圆燃烧炉内比对冲燃烧停留时间长,故煤燃烧更彻底。两机组SCR系统均能脱除超过70%的非甲烷总烃,400 MW和1 000 MW机组的SCR脱除效果分别为88.43%和74.32%。而在静电除尘过程(ESP)中,高压静电场可能会导致飞灰释放部分VOCs,增加烟气VOCs浓度。经所有APCDs后,400 MW机组和1 000 MW机组的VOCs排放质量浓度分别为8.40和8.47 mg/m^(3),整体脱除率为73.98%和63.02%,几乎未检出甲烷。离线测试结果:印尼煤燃烧后VOCs主要为正己烷、苯系物和苯甲醛。各固体样品(如煤、灰、石膏)有机物浓度分析显示,VOCs种类与机组大小无明显关联。这些发现有助于深入理解燃煤电厂对空气质量影响及优化污染控制设备设计。燃煤电厂实际运营中需依具体情况优化污染控制设备,以达到最大脱除效果,也需考虑机组大小和运行效率,有效控制VOCs排放。

城市商业建筑地下车库挥发性有机物(VOCs)污染特征及健康风险评价

为研究城市商业建筑地下车库中挥发性有机物(VOCs)的污染特征及潜在影响,在所选取盐城市3个典型商场的地下车库里进行了VOCs采样监测,获得了VOCs浓度水平、组成和日变化特征,评价了人体健康风险.观测期间,3个地下车库在9:00—13:00时间段内所有样品的总挥发性有机物(TVOCs)平均值分别为(2547.9±1595.2)μg·m^(−3)、(1376.7±122.7)μg·m^(−3)、(1689.1±93.1)μg·m^(−3);在所分析的75种VOCs中3个地下车库VOCs检出率分别为52.0%、36.0%和34.7%.各地下车库所测VOCs占前几位的组分分别为甲苯(30.5%—48.2%)、异丙醇(4.5%—27.2%)、2-丁酮(3.8%—12.4%)、甲基环戊烷(2.2%—2.8%)、苯(1.5%—2.6%)、1,2-二氯乙烷(1.7%—2.2%).VOCs日变化浓度主要与车流量有关,在11:00和21:00时刻出现浓度峰值,分别为3785.4μg·m^(−3)、8694.3μg·m^(−3).健康风险评价结果表明,3个地下车库内所监测的VOCs的非致癌风险危害指数(HI)分别为4.1、4.3和7.4,均超过了美国环境保护局推荐的最大可接受水平(HI=1);苯和乙苯的终生致癌风险因子值(Risk)分别在(1.2×10^(−4)—6.2×10^(−4))、(3.8×10^(−6)—2.5×10^(−5)),均超出了安全阈值范围(Risk≤1×10^(−6)),3个地下车库均存在一定健康风险.

柴达木盆地南翼山地区油田卤水中挥发性有机物分析

柴达木盆地南翼山地区油田卤水中无机盐资源丰富,但油田卤水中高含量的有机物会对该地区卤水资源的开发利用产生一定的影响。挥发性有机物(VOCs)是油田卤水中广泛存在的一类物质,对VOCs的系统研究有助于全面了解油田卤水有机物的组成特征。文章采用单因素分析法,通过优化顶空-固相微萃取实验条件,建立非目标性分析油田卤水VOCs物质组成的方法。结果显示,四种不同萃取纤维头对油田卤水中VOCs的非目标性富集效果存在较大差别,富集效率由好到差依次为50/30μm Divinylbenzene/Carboxen/Polydimethylsiloxane(DVB/CAR/PDMS)、75μm CAR/PDMS、65μm PDMS/DVB和100μm PDMS。基于富集到的VOCs组分总峰面积和峰数目,选择50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取纤维头,最佳萃取条件为在80℃下恒温30 min、萃取50 min、解吸3 min。从南翼山地区油田卤水中共检出56种VOCs,主要包含苯系物、烷烃类化合物、多环芳烃类化合物以及部分含杂原子有机化合物。本研究结果可丰富南翼山地区油田卤水中有机物的物质组成数据,为该地区油田卤水综合利用过程中有机物的有效处理或去除提供科学依据,并为其他地区高盐油田卤水中VOCs的分析方法提供借鉴。

“罐采样-实验室分析”测定环境空气中117种挥发性有机物要点分析

“罐采样-实验室分析”是当前测定环境空气中挥发性有机物的主流方法。结合已有资料,针对方法涉及的采样、样品运输与保存、分析测试等环节,考察了环境空气中挥发性有机物监测的主要影响因素。罐选择、清洁度、气密性、惰性化是样品保存的先决条件;采样流量控制器的气密性、流量校准等是保证监测准确的基本要素;温度变化对样品保存产生影响;标准气体的湿度、配置平衡时间、保存时间、配制准确性和内标气体的保存时间等会导致校准和溯源产生偏差。样品中的水分及二氧化碳是分析过程中影响监测结果准确性的干扰因素,实验室有机溶剂也会干扰分析的准确性。

挥发性有机物检测应用于肺癌筛查的研究进展

肺癌是全世界发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一。呼出气中可挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)作为一类新型肺癌诊断的标识物,是一种无创、便捷的肺癌筛查理想介质。基于VOCs的检测方法已成为无创检测的新手段。本文针对肺癌患者呼出气体中VOCs的主要检测分析方法进行了综述,包括表面增强拉曼(surface enhancement of raman scattering,SERS)检测、电化学检测、质谱检测等方法,并介绍了这些不同检测方法在肺癌诊疗方面的各自特点及应用前景。科学研究发现新标志物的方法应以高精密质谱为主,而床旁检测的应用场景需要以更便携的光谱或小型化质谱为主。

南京北郊低对流层挥发性有机物垂直分布特征及对臭氧生成的潜在影响

在各地臭氧(O_(3))污染呈现多发态势的背景下,垂直方向上挥发性有机物(VOCs)对O_(3)生成的潜在贡献尚不明晰。利用南京北郊2020年10月17日至11月15日低对流层(高度为0~1000 m)强化探空数据,探讨了VOCs垂直分布特征及其对O_(3)生成的潜在影响。结果表明:①VOCs总含量(体积分数,下同)随着高度的升高而降低((73.4±26.1)×10^(-9)~(50.4±20.3)×10^(-9)),各高度上烷烃占比最大(64.3%~71.6%),烯烃占比随着高度的升高而逐渐减小(3.4%~9.9%),芳香烃、卤代烃和乙炔占比无显著变化;交通排放和低边界层致使早、晚VOCs廓线垂直梯度大,低层VOCs积累且烷烃占比增大,而午后VOCs各组分垂直分布较均匀。②受大气层结影响,白天混合层内以烷烃和烯烃的光化学反应为主,OH自由基损失率(L_(OH))分别为3.3和2.7 s^(-1),占比分别为42.8%和35.1%;稳定边界层和残余层内均以烷烃和芳香烃的光化学反应为主。③午后混合层内VOCs的OH自由基损失率、臭氧生成潜势(OFP)与O_(3)含量成正相关关系,代表局地VOCs和O_(3)关系特征;早晨稳定边界层和残余层内无显著相关性;光化学反应活性较大的VOCs组分对O_(3)生成的潜在贡献主要集中在低层,以乙烯和丙烯为主;低对流层上部对O_(3)光化学生成的潜在贡献主要以低活性的烷烃为主,二甲苯/乙苯比值(X/E)分析表明,高层气团老化程度较高,可反映区域大气特征。限制化工厂排放、提升机动车排放标准和燃油质量是改善南京地区O_(3)污染的关键。

6 种园林植物挥发性有机物成分分析

为探究北京市6种常见园林植物挥发性有机化合物(BVOCs)的组成,采用动态顶空套袋法采集和热脱附-气相色谱-质谱联用法对侧柏、雪松、矮紫杉、银杏、北京丁香以及月季的挥发性有机物进行分析鉴定,并利用离子峰面积归一化法对植物释放挥发性有机物的峰面积进行百分比标准化,测算化合物的相对含量。结果表明:侧柏BVOCs包括8类62种,雪松BVOCs包括8类64种,矮紫杉BVOCs包括7类65种,银杏BVOCs包括8类56种,北京丁香BVOCs包括8类57种,月季BVOCs包括9类56种;6种园林植物BVOCs均含有烯烃类、烷烃类、芳香烃类、醇类、醛类、酮类、酯类7类化合物,但各类别化合物的相对含量有明显差异且挥发性有机物中均含有(+)-α-蒎烯、(+)-柠檬烯、甲苯、正己醛、反式-3-己烯-1-醇5种共有成分,其含量分别占侧柏、雪松、矮紫杉、银杏、北京丁香和月季挥发性成分总量的12.24%、40.1%、2.44%、10.74%、24.32%、4.65%。研究结果对于北京市城市园林绿化树种的合理选择及科学配置具有参考意义。

上海西南某工业区夏季臭氧污染时期挥发性有机物特征及来源分析

于2020年8月1—31日在上海金山区省界工业区附近设置观测点,对空气中104种挥发性有机物(VOCs)、氮氧化物(NO_(x))和臭氧(O_(3))水平进行观测。观测期间,O_(3)小时质量浓度为17~262μg/m^(3),平均值为83μg/m^(3),期间出现两次O_(3)污染时段,O_(3)时均值分别为119、110μg/m^(3);观测期间总VOCs(TVOCs)体积分数为66.67×10^(-9),VOCs呈白天低、夜间高的变化趋势,各VOCs组分的日变化趋势与TVOCs一致;VOCs的总臭氧生成潜势(OFP)为578.85μg/m^(3),烯烃对OFP的贡献最大;源解析结果表明,两个污染时期的VOCs均与机动车尾气排放及涂料溶剂使用有关,应加强两个VOCs来源的管控;后向轨迹聚类分析表明,两污染时期VOCs高值气团均来自于海上,除周边城市的区域输送外,海上排放源也需加强关注。

纳米TiO_(2)光催化降解室内挥发性有机物的研究进展

随着人们生活水平的提高,室内空气质量越来越受到关注。挥发性有机物(VOCs)是影响室内空气质量的有害气体。因此,对于室内VOCs的有效去除已经成为空气治理中的研究热点。TiO_(2)光催化剂具有光转换和无二次污染等特点被广泛应用于治理VOCs领域中。然而其在可见光范围内的响应较弱和光生电荷载流子的分离效率低等问题,限制了其光催化降解效果。对TiO_(2)进行改性处理是当下改善其光催化作用的必要手段。简单介绍了TiO_(2)光催化的基本原理,基于光催化原理概述影响TiO_(2)光催化性能的因素,对近年TiO_(2)的改性设计研究进行归纳总结,同时表明了TiO_(2)降解室内VOCs具有广阔的应用前景。

泰安市区秋季大气挥发性有机物污染特征及来源解析

采用罐采样预浓缩/气相色谱-质谱联用法,对泰安市区秋季(2020年10月17日至27日)115种大气挥发性有机污染物(VOCs)进行观测。结果表明,采样期间泰安市区秋季VOCs体积分数为(67.50±25.55)×10^(−9),其中以烷烃(34.86%)和含氧挥发性有机物(OVOCs)(32.03%)为主。分别应用臭氧生成潜势(OFP)和OH消耗速率LOH评估观测期间VOCs的大气化学反应活性,发现秋季泰安市区的OFP为(241.50±6.91)×10^(−9),主要由OVOCs(39.92%)和芳香烃(33.03%)贡献。LOH为7.34±0.33 s^(−1),OVOCs贡献56.32%。使用气溶胶生成系数法(FAC)估算观测期间VOCs对二次有机气溶胶(SOA)生成潜势的贡献,结果表明SOA生成潜势为(366.58±37.80)×10^(−9),以芳香烃(98.79%)为主。特征物种比值分析结果显示,泰安市区秋季VOCs受机动车尾气、溶剂使用和燃烧源等本地源的影响较大。PMF源解析结果表明,机动车排放对VOCs的贡献占比最高为26.1%,其中来自汽油车尾气排放和柴油车尾气排放的贡献分别为19.4%和6.7%;溶剂使用和工业源对VOCs的贡献占比相当,分别为20.1%和19.9%;固定燃烧源和液化石油气(LPG)使用的贡献分别为16.2%和12.3%;植物源贡献占比最低,为5.4%。

典型石化企业地面火炬挥发性有机物及温室气体排放特征与环境影响

针对我国石化行业减污降碳形势严峻的现实,以具有百万吨乙烯裂解能力的某石化企业中2座地面火炬为研究对象,通过现场采样监测和模型计算,系统探讨了火炬燃烧过程中挥发性有机物(VOCs)和温室气体的排放特征。结果表明:A、B 2座火炬2021年VOCs排放量分别为310.56和77.38 t/a,烯烃是主要排放组分;温室气体排放以含碳化合物燃烧转化产生的CO_(2)为主,排放量约占火炬CO_(2)排放总量的99.98%;2座火炬的臭氧生成潜势(OFP)分别为3011.72和628.97 t/a,乙烯和丙烯分别是A、B火炬OFP的主要贡献者,贡献率分别为39.52%和44.91%;2座火炬年全球增温潜势(GWP)分别为5806.92和1148.46 t/a(以CO_(2)当量计),其中CO_(2)的贡献最大,其导致的直接温室效应是CH4的25.12~35.46倍,是VOCs排放间接导致温室效应的6.64~7.24倍。

西北某退役炼油厂地下水中挥发性有机物污染特征及健康风险评价

挥发性有机物(VOCs)可长期存在于地下水中,从而对人体产生危害。针对西北某退役炼油厂受有机物污染的浅层地下水,开展了地下水中挥发性有机物的污染特征调查,并对其可能产生的健康风险进行评价。研究结果表明,该场地地下水中共检出18种VOCs,VOC单体检出率范围为6.25%~56.25%。特征污染物以苯和1,2,4-三甲苯为主,两者检出率均为56.25%,对照我国《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)的Ⅲ类标准,苯和1,2,4-三甲苯超标率均达到50%。场地内污染物主要来自原液化气储罐区和原柴油灌区的垂向渗漏,表明这两个区域可能为该场地地下水的主要污染源,且污染物分布会受水文地质条件和地下水流向的综合影响,对场地下游地下水造成污染。健康风险评价结果表明,通过饮水途径造成的健康风险占据主导。83.3%的点位致癌风险值(CR)大于10^(-6),可能存在致癌风险,其中位于渣油罐区GW11点位的致癌风险值大于10^(-4),具有致癌风险;50%的点位危害商(HQ)大于1,会产生非致癌风险,对人体造成一定影响。因此,今后应加强对区域饮水问题的关注和管控。

国内外固定源大气挥发性有机物排放标准综述

系统综述了目前国内外涉及固定源大气挥发性有机物(VOCs)防控的政策法规与标准,全面梳理了当前发达国家与中国国家及地方VOCs标准体系,重点结合了几大主要行业的特征VOCs物种及对臭氧(O_(3))生成的贡献,提出固定源VOCs排放体系中指标设立存在管控模糊、缺乏针对性的问题。在此基础上,从借鉴国外管理方法及经验、及时修订现行标准和纳入更多O_(3)生成高贡献物种并分层管理等方面提出了进一步完善中国固定源VOCs排放标准体系的建议。