四川盆地人為源VOCs排放特征分析

張江鵬 明鎮洋 付 虹 李 迪

(西南交通大學 四川省大氣環境模擬實驗室，成都 610031)

揮發性有機物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是近地面O3形成的重要前體物，雖然不能直接生成臭氧，但在光照的前提下，可通過復雜的大氣化學反應促進O3濃度大幅度升高。四川盆地特殊的地形地貌和不利的氣象條件影響，導致大氣稀釋擴散能力弱，逐步形成了以城市為中心的O3區域復合污染、污染時空分布不均勻等特征。盆地內建立高精度VOCs排放清單，了解該區域的VOCs排放水平，對利用化學傳輸模式探究污染形成過程及制定VOCs減排方案具有重要意義。但是，目前國內大多數VOCs排放清單的研究工作只進行到排放總量的計算和時空分布，對VOCs組分排放的研究不夠細致，針對VOCs各組分和組分的研究相對較少。因此，本研究先估算了2017年四川盆地人為源VOCs排放清單，再通過VOCs源排放成分譜計算VOCs組分排放，深度分析VOCs總量排放特征與組分排放特征。

1 研究方法

清單以2017年為基準年，研究區域覆蓋四川盆地17個地區(成都、綿陽、德陽、南充、達州、廣元、廣安、資陽、眉山、樂山、宜賓、自貢、瀘州、遂寧、雅安、內江、巴中)。參考《大氣揮發性有機物源排放清單編制技術指南》[1]中的源排放分類，將盆地內人為源分為生物質燃燒源、化石燃料燃燒源、工業過程源、溶劑使用源、道路移動源、非道路移動源、儲存和運輸源和其他源8大類源，結合排放因子法對各污染源的VOCs排放量進行估算。

生物質開放燃燒、民用燃料燃燒的成分譜地域性強且國內研究充分，因此選取Zhang Y S等[2]、Zhang J等[3]的測試結果；各類道路機動車的成分譜來源于陸思華等[4]、梁寶生等[5]、Liu等[6]的研究結果；摩托車信息參考臺灣地區Tsai等[7]測試實驗；機械、土法煉焦過程排放的VOCs化學組分取自何秋生等[8]的研究；油品運輸過程各環節排放油氣成分譜來自苗秀生等[9]、程平等[10]和Liu等[6]的研究結果；煉油過程的VOCs排放較為分散，包括儲罐的呼吸逸散、管道的泄露逸散、加工過程中處理排放等，本研究參考了Centin等[11]、Chen等[12]、Liu等[6]、Pandya等[13]的研究成果，給出了煉油廠整體排放VOCs化學成分譜；吸煙過程的排放參考謝覺新[14]的研究。其余缺乏的源譜信息，直接采用SPECIATE 4.5數據庫中的信息[15]。

2 結果分析

2.1 VOCs排放總量

四川盆地排放清單根據搜集到的2017年四川統計年鑒和其他環境統計數據計算建立的。如表1所示，2017年四川盆地人為源VOCs排放總量為80.13萬噸，生物質燃燒源VOCs排放總量148.12 kt，化石燃料燃燒源VOCs排放總量47.37 kt，工業過程源VOCs排放總量130.99 kt，溶劑使用源VOCs排放總量271.45 kt，道路移動源VOCs排放總量141.41 kt，非道路移動源VOCs排放總量10.62 kt，儲運源VOCs排放總量22.62 kt，其他源VOCs排放總量18.73 kt。

表1 四川盆地人為源VOCs排放清單 單位：kt

2.2 不同地區VOCs總量排放特征

圖1顯示了各地區VOCs排放量的占比情況，成都市是四川盆地VOCs排放量最高的地區，其VOCs排放量為21.82萬噸，貢獻了盆地排放總量的27.21%；宜賓、綿陽、眉山和樂山4個地區的排放量在5～8.15萬噸之間，貢獻了盆地VOCs總量的31.45%；內江、南充、瀘州、廣安、德陽和達州6個地區年排放量在2～5萬噸之間，總和占比30%；其余地區由于社會經濟水平和工業發展落后等原因，VOCs年排放量不足2萬噸。

圖1 2017年四川盆地不同地區VOCs總排放量占比

2.3 不同污染源VOCs總量排放特征

8類VOCs排放源的貢獻率如圖2所示，2017年四川盆地人為源VOCs排放總量為80.13萬噸。8類排放源中，排放量最大的污染源是溶劑使用源，占盆地內人為源排放總量的35.12%,主要原因是在工業以及其他行業的生產活動中，各類溶劑的使用量大；另一方面原因是溶劑中VOCs含量較大，使用過程中VOCs排放因子高，同時污染源涵蓋的范圍最廣，使得溶劑使用源貢獻了最多的VOCs排放量。生物質燃燒源、道路移動源和工業過程源排放的VOCs貢獻率差異不大，均在16%～19%之間。

圖2 2017年四川盆地8類排放源VOCs排放總量貢獻率

2.4 VOCs組分排放特征

由于VOCs組分數量太多，在分析組分排放特征時將VOCs按官能團的不同劃分為烷烴、烯炔烴、芳香烴、含氧有機物(OVOC)、鹵代烴和其他組分6大類對VOCs排放組分特征進行分析。

2017年四川盆地人為源排放總VOCs為80.13萬噸，6大類化學成分譜中，烷烴貢獻了排放總量的29.07%，烯炔烴貢獻為14.81%,芳香烴排放量最多，占總排放的38.75%，含氧有機物(OVOC)排放占比為13.47%，鹵代烴排放較少，只有2.07%，其他組分的排放量占比1.83%。從具體VOCs組分排放占比來看，源排放較多的組分及他們的占比分別是苯(12.56%)、甲苯(7.71%)、乙烯(4.93%)、乙烷(4.89%)、丙烯(4.01%)、間/對二甲苯(3.91%)、異戊烷(3.14%)、乙苯(2.89%)、丙烷(2.72%)、異丁烷(2.32%)，這10種VOCs貢獻了2017年四川盆地人為源VOCs排放總量的49.05%。

從四川盆地人為源VOCs個體組分占比排序來看，有26種組分對VOCs總量貢獻超過了1%，這些組分總共占人為源VOCs排放總量的78.56%。圖3列出了VOCs排放占主要的組分。其中苯的貢獻最大，占比12.56%，甲苯占比7.74%，乙烯、乙烷、丙烯、間/對二甲苯和異戊烷的排放量占比在3%～5%之間，乙苯、丙烷、異丁烷、丁烷、二乙苯和乙炔的排放量占都在2%～3%之間，鄰二甲苯、正己烷和甲醛等13種組分的排放量占比在1%～2%之間。其余的VOCs組分排放量貢獻均不足1%。

圖3 2017年四川盆地主要排放VOCs組分

2.5 不同污染源VOCs組分排放特征

四川盆地8大類源的6類VOCs化學組分排放量貢獻情況如圖4所示，各類排放源組分貢獻存在差異。生物質燃燒源中各類VOCs組分貢獻率較為平均，其中芳香烴和OVOC均貢獻29.16%，其次烯炔烴貢獻24.69%，烷烴排放較少，占比12.95%；化石燃料燃燒源主要排放組分為烷烴和芳香烴，其次烯炔烴，分別占比41.98%、37.5%和20%；芳香烴和烷烴是工業過程源和溶劑使用源的主要排放組分，總和在兩類源中的貢獻率分別為73.34%和71.22%，其中溶劑使用源中的OVOC貢獻率比烯炔烴高，工業過程源中OVOC貢獻率比烯炔烴低；道路移動源中的主要排放組分也是芳香烴，其次是烷烴，分別占比45.47%和41.83%；非道路移動源中主要排放組分為OVOC，貢獻率40.16%，其次烯烴貢獻率30.34%；溶劑揮發源中，烷烴貢獻率為57.35%，芳香烴貢獻率26.02%；其它源中的主要排放組分為OVOC，貢獻率58.73%，其次為烷烴和芳香烴。

圖4 四川盆地8類人為源化學組分排放量貢獻情況

3 結論

為研究四川盆地人為源VOCs總量和組分排放的區域特征和源排放特征，應用排放因子法計算了2017年四川盆地17個地區8類源的VOCs排放清單，并結合污染源成分譜將清單細化到各類VOCs組分排放量，研究結論如下：

(1)2017年四川盆地人為源VOCs排放總量為80.13萬噸，成都市是四川盆地VOCs排放量最高的地區，貢獻了盆地排放總量的27.21%；其次宜賓、綿陽、眉山和樂山4個地區貢獻了盆地VOCs總量的31.45%。

(2)8類排放源中，排放量最大的污染源是溶劑使用源，占盆地內人為源排放總量的35.12%；排放量最小的污染源是非道路移動源，僅占人為源排放總量的1.33%。

(3)6大類化學成分譜中，烷烴貢獻了排放總量的29.07%，烯炔烴貢獻為14.81%,芳香烴排放量最多，占總排放的38.75%，含氧有機物(OVOC)排放占比為13.47%，鹵代烴只有2.07%，其他組分的排放量占比1.83%。從具體VOCs組分排放占比來看，源排放前十的組分及他們的占比分別是苯(12.56%)、甲苯(7.71%)、乙烯(4.93%)、乙烷(4.89%)、丙烯(4.01%)、間/對二甲苯(3.91%)、異戊烷(3.14%)、乙苯(2.89%)、丙烷(2.72%)、異丁烷(2.32%)。