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。

我国汽车制造行业活性有机碳(ROC)排放研究

以汽车制造行业为对象,选取8家典型企业,采集109个涂料、胶粘剂等原辅料样品,检测其活性有机碳(ROC),建立汽车制造行业ROC源成分谱.通过最大增量反应活性法和二次产物的参数化产率法,量化样品中ROC对臭氧(O_(3))和SOA的生成贡献.结果表明:①不同类型原辅料中VOCs含量差异较大,水性和溶剂型汽车涂料平均ρ(VOCs)为289.92和490.32g/L;水性、本体型及溶剂型胶粘剂平均ρ(VOCs)为27.00,27.50和196.67g/L;水性和溶剂型清洗剂平均ρ(VOCs)为116.60和831.20g/L.②水性涂料的主要组分为醇醚及醚酯类、酯类和醇类,溶剂型涂料的主要组分为芳香烃、酯类和醇类,本体型胶粘剂和溶剂型胶粘剂的主要组分均为烷烃.③水性涂料中,各种类型有机物质量占比依次为SVOCs(36.03%)、IVOCs(37.77%)和VOCs(26.21%);溶剂型涂料中,主要为VOCs(95.41%),仅含少量IVOCs(4.59%),未检出SVOCs;本体型胶粘剂中仅检测出VOCs;溶剂型胶粘剂中,主要为VOCs(97.36%),含少量IVOCs(2.64%),未检出SVOCs.④水性涂料、溶剂型涂料、本体型胶粘剂和溶剂型胶粘剂中ROC的OFP值分别为93.67,2679.27,25.82和41.82g O_(3)/(L原辅料),首要贡献物种分别为二乙二醇丁醚(42.03%)、1,2,3-三甲苯(28.29%)、2,2,4,6,6-五甲基庚烷(52.20%)和2,2,4,6,6-五甲基庚烷(78.63%).⑤水性涂料、溶剂型涂料、本体型胶粘剂和溶剂型胶粘剂中ROC的SOA值分别为18.49,16.70,4.82和4.28g SOA/(L原辅料),水性涂料中IVOCs和SVOCs物种对SOA生成贡献率最高;溶剂型涂料及胶粘剂中VOCs物种对SOA生成贡献率最高.⑥本研究加入IVOCs和SVOCs物种对SOA生成贡献的评估后,发现单位体积水性涂料所生成的SOA值高于溶剂型涂料和胶粘剂,应在污染防治政策制定中重视水性涂料中SVOCs和IVOCs对大气环境的影响.

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.

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.

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.

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%.

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%.

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%。

环境空气中不同挥发性有机化合物的离线吸附采集方法综述

环境空气中有机化合物按照挥发性不同可分为:VOCs(包括HMHC和OVOCs)、IVOCs和SVOCs。在环境空气中VOCs和IVOCs一般呈气态,SVOCs由于挥发性较低,会同时呈气态和颗粒态存在。由于不同化合物的存在状态和分子组成的不同,其相应的离线吸附采集方法也各不相同,本文主要综述了环境空气中不同挥发性有机化合物的离线吸附采集方法。

典型生物质燃烧排放酚类有机物的大气液相氧化动力学

生物质燃烧排放有机物是大气二次有机气溶胶(SOA)的重要前体物,但相关反应参数仍较为匮乏。选择其中4种代表性物质,间苯二酚(RES)、4-乙基苯酚(4-EP)、丁香酚(Eug)和2,4,6-三甲基苯酚(Trmp),利用相对速率法测定了其与·OH在液相(云雾条件)中的二级反应动力学参数,并估算了其在实际大气条件下的液相反应寿命。在pH=5.4,T=298 K条件下,测定以上4种前体物液相氧化的二级动力学常数(K)分别为(7.68±0.04)×10^(9),(18.12±0.56)×10^(9),(23.11±0.60)×10^(9),(16.90±0.58)×10^(9)L/(mol·s),所得到的K值不确定性为3.5%~12%。此外,还测定了体系在T=293,288 K时的K值,发现288 K时的K值比298 K时的低了22%~38%,说明温度对于酚类液相反应的双分子速率常数有一定影响。研究还发现,反应过程中前体物浓度为初始值1/2时,pH降低,说明反应过程中可能生成一定量的有机酸;这些化合物在不同情境下使用CAPRAM 3.0多相机制计算得到的大气寿命在数十秒到数十小时之间,进一步说明生物质燃烧排放酚类化合物对SOA的生成贡献值得重视。