南京市印染行業(yè)VOCs成分譜特征分析

謝軼嵩，楊 峰，王 艷

(南京市生態(tài)環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，江蘇 南京 210013)

1 引言

現(xiàn)有研究表明，VOCs參與大氣環(huán)境中臭氧和二次氣溶膠的形成，其對區(qū)域性大氣臭氧污染、PM2.5污染具有重要的影響[1]。目前，我國逐漸出現(xiàn)細(xì)顆粒物污染改善緩慢的現(xiàn)象，其中硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和二次有機氣溶膠等二次組分濃度出現(xiàn)反彈惡化的勢頭，以臭氧為代表的大氣氧化性的增加可能造成二次顆粒物污染的生成[2]。揮發(fā)性有機物作為大氣光化學(xué)過程的主要參與者，是對流層大氣O3和二次有機氣溶膠生成的關(guān)鍵前體物。因此，VOCs是控制臭氧和二次顆粒物污染的關(guān)鍵。

紡織行業(yè)是我國的傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)之一，印染行業(yè)作為紡織行業(yè)的關(guān)鍵行業(yè)，生產(chǎn)過程較為復(fù)雜，為改善產(chǎn)品的外觀、表面特性和染色質(zhì)量，需要使用大量揮發(fā)性助劑。紡織品在通過染色和漂洗后，還需在定型機內(nèi)進(jìn)行烘干拉幅和熱處理，以達(dá)到定型的目的。由于這種高溫和使用多種助劑的行業(yè)特性，在帶來經(jīng)濟利益的同時也造成了較為嚴(yán)重的VOCs污染[3～5]。近年來，關(guān)于印染行業(yè)VOCs排放對大氣環(huán)境影響的研究逐步開展起來，東東等[6]選取浙江某典型印染企業(yè)作為研究對象，調(diào)查了該企業(yè)主要VOCs污染源的廢氣產(chǎn)生特征及廢氣處理裝置對VOCs的去除效果，結(jié)果表明，該企業(yè)產(chǎn)生的典型VOCs包括苯甲酸芐酯、五氟丙酸三十八烷酯、乙二醇單丁醚、十六烷、異喹啉等。石崇等[7]對常州市天寧區(qū)紡織印染類企業(yè)開展摸底調(diào)查，結(jié)果表明，能耗、水耗、單位產(chǎn)值排污量大的小型企業(yè)仍然占較大比重。浙江省對省內(nèi)印染企業(yè)進(jìn)行了調(diào)研分析[8]，總結(jié)出印染定型機廢氣具有排放溫度高、含油顆粒物高、粘稠性強、無機污染物濃度低、顆粒物粒徑小和有機污染成分復(fù)雜多變(醛、酮、雜環(huán)化合物)等特點。

為掌握南京市印染行業(yè)VOCs排放源譜，本研究選取2家典型企業(yè)進(jìn)行采樣分析，獲取南京市該行業(yè)VOCs源成分特征譜數(shù)據(jù)，以期進(jìn)一步完善本地VOCs源譜，為臭氧污染控制措施的制訂提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

2 材料與方法

2.1 樣品采集

本研究采用蘇瑪罐進(jìn)行采樣，有組織采樣點為印染企業(yè)廢氣處理設(shè)施進(jìn)口和排口，無組織采樣點為印染企業(yè)定型車間、染色車間和污水處理站。

2.2 樣品分析

本研究分析儀器為大氣揮發(fā)性有機物監(jiān)測系統(tǒng)。通過蘇碼罐采樣-冷阱富集，氣相色譜-質(zhì)譜法對樣品中揮發(fā)性有機物進(jìn)行測定。使用TO-15標(biāo)氣和PAMS標(biāo)氣分別對樣品進(jìn)行定性定量測定。檢測器為FID檢測器與TOF檢測器。定性是化合物經(jīng)質(zhì)譜得到的質(zhì)譜圖，通過軟件和國際標(biāo)準(zhǔn)NIST譜庫進(jìn)行比對，NIST含有20萬種化合物的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖，分析樣品的質(zhì)譜和NIST譜庫的相似程度來判斷具體化合物，一般取相似度70%以上的化合物。TOF檢測器定量離子參照氣質(zhì)分析定量離子選擇原則，即選取響應(yīng)最大和特征明顯的作為定量物質(zhì)。同時，通過平行樣、多點校準(zhǔn)和檢出限與重復(fù)性測試進(jìn)行質(zhì)量控制。

3 結(jié)果與分析

3.1 VOCs成分與濃度

本研究對典型印染企業(yè)的采樣分析結(jié)果表明，南京市印染行業(yè)VOCs源成分譜組分共有43種，其中苯系物18種，烷烴10種，烯烴4種，鹵代烴5種，酯類3種，醚類1種，其他2種。從質(zhì)量百分比來看(圖1)，印染行業(yè)主要污染物為苯系物，占比48.6%；其次為烷烴，占比25.3%，烯烴占比19.9%；鹵代烴占比2.6%，酯類占比2.5%，醚類和其他均占比0.6%。

圖1 印染行業(yè)VOCs 各類組分占比情況

如圖2所示，質(zhì)量百分比占比前10的成分有氯代甲苯、丙烯、2，3-二甲基丁烷、3-甲基戊烷、鄰二甲苯、乙基苯&三溴甲烷、正癸烷、對/間-二甲苯、異戊烷和正己烷，占比合計為79.6%。其中，氯代甲苯和丙烯這兩種組分質(zhì)量百分比較高，分別為25.3%和18.8%。

圖2 印染行業(yè)VOCs組分前10的物質(zhì)(合計占比79.6%)

3.2 各廢氣源VOCs組分特征

現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，2家企業(yè)廢氣源主要來自定型車間、染色車間和污水處理站3處。其中定型機廢氣主要來自胚布表面溶劑的受熱揮發(fā)；染色車間生的廢氣主要是來自于染色過程中助劑染料的揮發(fā)；污水處理站廢氣主要產(chǎn)生單元包括集水井、厭氧池等。因此，根據(jù)污染源對VOCs組分特征進(jìn)行分析。

3.2.1 定型車間

定型車間VOCs組分共有43種，其中苯系物18種，烷烴10種，烯烴4種，鹵代烴5種，酯類3種，醚類1種，其他2種。從圖3中可以看出，定型車間主要污染物為苯系物，占比58.7%；其次為烷烴和烯烴，占比分別為18.5%和17.6%，其余類別組分占比較小(圖3)。

圖3 定型車間VOCs各類組分占比情況

3.2.2 染色車間

染色車間VOCs組分共有8種，其中烷烴4種，烯烴2種，鹵代烴1種，酯類1種。烷烴和烯烴是定型車間主要污染物(圖4)，占比分別為46.1%和44.8%。

圖4 染色車間VOCs各類組分占比情況

3.2.3 污水處理站

污水處理站VOCs組分共有16種，其中苯系物3種，烷烴7種，烯烴2種，鹵代烴1種，酯類2種，其他1種。如圖5所示，主要污染物為烷烴，占比為54.7%。其次為烯烴，占比26.8%。

圖5 污水處理站VOCs各類組分占比情況

4 結(jié)論

(1)南京市印染行業(yè)VOCs源成分譜共有組分43種，其中苯系物18種，烷烴10種，烯烴4種，鹵代烴5種，酯類3種，醚類1種，其他2種。苯系物是該行業(yè)的主要污染物，占比為48.6%，其次是烷烴和烯烴，占比分別為25.3%和19.9%。

(2)從污染源來看，定型車間VOCs組分共有43種，主要污染物為苯系物，占比58.7%。染色車間VOCs組分共有8種，烷烴和烯烴是主要污染物，占比分別為46.1%和44.8%。污水處理站VOCs組分共有16種，主要污染物為烷烴，占比為54.7%。