深圳大气挥发性有机物(VOCs)污染特征研究

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大气中挥发性有机物(VOCs)是大气对流层非常重要的痕量组分,在大气化学反应过程中扮演极其重要的角色,对区域环境问题,如光化学烟雾、二次有机污染等都有重要影响;对人体健康也存在着潜在的威胁。因此,大气中VOCs的污染特征、变化规律及其来源解析正在成为国内外研究的热点问题。  本论文结合深圳市的实际情况,应用在线气相色谱分析仪和罐采样GC/MS分析技术,对2010年1、4、8和11四个月份(代表冬、春、夏、秋四个季节)大气VOCs进行监测,以了解深圳市’VOCs的污染状况。在大学城点位用在线气相色谱测得28种VOCs物种,包括11种烷烃、9种烯烃和8种芳香烃。VOCs的总浓度变化范围较大,为4.95~344 ppbv,年平均浓度为67.1 ppbv。从组成上来看,各个季节以烷烃为主,其次为芳香烃和烯烃,所占比例平均为45.7%、37.O%和17.3%。从单个物种来看,浓度居于前列的物种有乙烷乙烯、甲苯、2-甲基戊烷、丙烷、正己烷、间,对-二甲苯等,异戊二烯的含量在烯烃中最高。  大学城大气VOCs具有明显的日变化特征和季节变化特征。季节变化主要变现为冬季的最高值和夏季的最低值,异戊二烯的季节变化则表现出冬季的最低值和夏季的最高值。日变化规律表现出早高峰值的特征,而一天中浓度的最低值出现在下午14点左右,异戊二烯的日变化规律表现为下午13~15点左右的单峰值,主要与光照和温度有关。  对深圳市10个点位的VOCs观测采用罐采样-GC/MS分析技术,观测的VOCs物种为55种,包括烷烃9种、烯烃7种、芳香烃9种和卤代烃30种。分类组成以烷烃和芳香烃为主,甲苯是最主要的贡献物种。从空间分布来看,深圳大气VOCs的分布特征表现为西重东轻、关外重关内轻的特点,与深圳市的工业布局有一致性。坝光作为加强观测的背景区域,其大气VOCs浓度也远低于其它观测站点。  采用OH消耗速率和臭氧生成潜势衡量了VOCs的反应活性,分析表明,在大学城,烯烃是OH自由基消耗的最大贡献者(47.2%),甲苯、间,对-二甲苯和异戊二烯是对OH消耗贡献最大的三个物种。芳香烃的OFP最高(55.3%),其次是烯烃和烷烃,OFP最高的三个VOCs物种分别是甲苯(22.7%)、间,对-二甲苯(16.O%)和乙烯(10.1%)。从深圳10个观测点VOCs的活性来看,芳香烃对OH消耗速率和OFP都是主要的贡献者,OH消耗速率最大的物种为甲苯、异戊二烯和间,对-二甲苯,OFP最高的物种是甲苯(37.2%)和间,对-二甲苯(20.7%)。  对深圳市VOCs主要排放行业的部分企业进行废气监测,结果表明不同行业间VOCs排放相差较大。印刷和家具行业是VOCs的高排放行业,平均排放浓度超过4000 gg/m3,印刷业的排放物以甲苯和烷烃为主,家具行业的主要排放物种是乙苯和二甲苯。塑胶和制鞋两个行业的VOCs排放浓度在2000~3000μg/m3之间,塑胶行业的排放物以甲苯、乙苯和间,对-二甲苯为主,制鞋业的主要排放物种是甲苯和氯代烃。电子行业VOCs的平均浓度最低,为523μg/m3,主要排放物种则是烷烃和氯代烃。自行车制造业的主要排放物种是乙苯和二甲苯。  利用EPA PMF3.0受体模型对深圳市大学城点大气VOCs进行源解析,获得了6类VOCs污染源,分别为工业源、生物源、溶剂挥发、汽油蒸发、机动车排放和石油化工生产源。其年平均贡献率分别为18.2%、6.7%、22.5%、19.5%、20.6%和12.4%。对VOCs物种的主要来源分析表明,丙烷在汽油蒸发和机动车排放中有一定含量,C4和C5的烷烃主要来源于汽油蒸发和机动车排放,正己烷则主要富含于溶剂蒸发中,异戊二烯在生物源中的比例高达80%~90%。工业源中主要以芳香烃(BTEX)为主,而在机动车排放中,除了异戊二烯含量较低,对其它物种均有一定量的贡献。
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