平邑縣走航監測及VOCs污染特征分析

摘要：2022年5～9月，對山東省臨沂市平邑縣工業企業及其周邊區域開展VOCs質譜走航，并對VOCs污染特征進行了分析。結果表明，平邑縣工業企業VOCs組分以芳香烴（甲苯/乙苯、苯乙烯）、鹵代烴（1，2二氯丙烷）、烷烴為主，其中甲苯的濃度最高，不同企業VOCs主要組分不同。同時，對臭氧生成潛勢（OFP）分析結果表明，甲苯、間amp;對-二甲苯、苯乙烯等物質的臭氧生成貢獻顯著，建議將其作為平邑縣防治臭氧污染的優先控制物種。

關鍵詞：VOCs走航監測；組分特征；污染源排查；臭氧生成潛勢

引言

近年來環境空氣質量呈改善趨勢，但臭氧形勢依然嚴峻[1]。以山東省臨沂市平邑縣為例，2021年臭氧的綜合指數占比為22.9%，以臭氧為首要污染物的超標天數占全年總超標天數的46.2%，臭氧第90百分位數達到176μg/m3，

為《環境空氣質量標準》（GB 3095-2012）二級標準限值的1.1倍。

臭氧的生成受前體物排放、區域傳輸等多重因素影響，其中揮發性有機物（VOCs）是生成臭氧的重要前體物質之一[2]。近年來，學者對臭氧源解析、臭氧前體物等進行了大量研究[3～5]。楊雪等[6]發現夏季典型時段臨沂市臭氧體積分數整體上受VOCs影響較大；潘本鋒等[7]發現控制好VOCs的排放是控制京津冀地區臭氧污染的有效途徑；趙燕等[8]發現在廣東省珠海市金灣區對臭氧的貢獻最高的是烷烴和芳香烴。2022年11月，生態環境部發布《深入打好重污染天氣消除、臭氧污染防治和柴油貨車污染治理攻堅戰行動方案》（環大氣〔2022〕68號）要求，“完善監測體系，臭氧超標城市要開展VOCs組分監測，加強涉VOCs重點工業園區、產業集群的VOCs監測”。

走航監測是定量分析區域大氣污染特征的重要方法，以移動車作為載具，配備VOCs監測設備，進行移動監測的新技術手段[9～11]。走航監測可以實時反映區域的污染狀況，并且具有靈活性好、覆蓋面廣的特點。白笑晨[12]采用飛行時間質譜走航對陜西省西安市高新區工業企業VOCs污染源進行排查。章宜潔等[13]采用飛行時間質譜走航對安徽省安慶市VOCs污染特征進行分析。王靈劍[14]利用雙通道質譜對福建省廈門市某工業區開展了VOCs走航監測，發現芳香烴和含氧有機物是貢獻較高的2個物種。

平邑縣位于山東省沂蒙山區腹地。從工業產業布局來看，平邑縣工業產業中涉VOCs行業主要有生物醫藥、先進裝備制造、紡織、高端木業和食品產業等行業，并形成卞橋高端木業家居產業園、新材料（石材）低碳示范園和高端手套產業園等多個產業集群，產排污特征明顯。對平邑縣進行VOCs走航監測，及時快速掌握重點區域的污染狀況和時空分布，發現問題區域，實現污染防治精細化管理，有利于該地區臭氧的精準管控。

本研究采用具有氣相色譜-質譜聯用分析（GC-MS）法和直接進樣質譜法2種模式的VOCs雙通道走航監測系統，對平邑縣工業產業園區進行VOCs走航監測，既能發揮GC-MS法定性定量準確、靈敏度高、監測因子覆蓋范圍廣的優勢，也能發揮直接進樣質譜法分析速度快的優勢。鑒于夏季是臭氧污染的高發季[15][16]，走航監測集中在5～9月進行。

1 監測設備與監測方案

1.1監測設備

走航監測選用的雙通道質譜分析儀集成有雙通道質譜分析、氣象五參數和GPS定位等系統。雙通道質譜分析中，一個通道為直接進樣質譜分析通道，實現快速質譜分析；另一個通道是GC-MS通道，實現多種VOCs因子的準確定性和定量分析。

利用該走航監測系統在區域或工業企業周邊巡航，可實時采集各類VOCs并進行準確定性定量分析，得出多種VOCs污染物濃度，并對區域VOCs污染進行快速畫像，獲得區域VOCs污染時空分布和變化規律，以及企業污染排放情況，掌握VOCs排放重點區域、重點企業VOCs排放狀況及來源。

1.2監測方案

2022年5～9月，日間對平邑縣工業產業園區進行走航監測，共計走航8次，每次走航時間約3h。走航期間走航車車速控制在15km/h

左右，走航時如遇到高值，則駐車7～10min用GC-MS對高值進行定量定性分析。根據平邑縣涉VOCs工業企業分布特征，制定走航監測實施方案，如表1所示。

為進一步精準監管VOCs，平邑縣環境綜合執法支隊人員和走航監測人員對VOCs高值點附近的企業入廠進行現場檢查、指導和幫扶，找出高值產生的原因，并對發現的問題及時回饋企業，令其限期整改，促進企業廢氣治理水平進一步提升。

2 VOCs污染分布特征

單質譜走航期間，平邑縣工業企業VOCs污染濃度參數如表2所示，平邑縣工業企業VOCs污染均值質量濃度變化范圍不大，為221.47～390.17μg/m3；峰值質量濃度變化范圍較大，為801.12～2823.27μg/m3。走航期間不同區域、不同企業周邊的VOCs濃度不同，表明不同企業不同生產環節排放對大氣VOCs污染貢獻亦有所不同，平邑縣縣城加油站周邊的均值濃度最高為390.17μg/m3，文化路及周邊企業的峰值濃度最高為2823.27μg/m3。

3 VOCs污染高值點位及組分分析

3.1 VOCs污染高值點位

參照《長三角生態綠色一體化發展示范區揮發性有機物走航監測技術規范》，VOCs監測值在600μg/m3以上的為高值點，走航時若發現高值點則采用GC-MS進行定點監測，對VOCs成分進行定性定量分析，并結合監測現場周邊情況、風向等進入可疑廠區開展監測和排查，初步判斷污染來源?，F場排查情況如表3所示，有3次污染高值由涂膠作業廢氣無組織排放產生，有2次污染高值由噴漆作業廢氣無組織排放產生，還有3次污染高值分別由路面道路劃線施工廢氣無組織排放、加油站桶裝汽油廢氣無組織排放和膠水上料和攪拌廢氣無組織排放產生。

3.2 VOCs污染組分

采用GC-MS對高值點位VOCs組分進行檢測，累計檢出23種組分，各組分占比如圖1所示。平邑縣工業企業VOCs組分排前3位的為芳香烴、鹵代烴和烷烴，其中芳香烴占比最大為55%，鹵代烴和烷烴占比次之分別為22%和11%。進一步對VOCs物種分析，按濃度由高到低排前6位的物種分別為甲苯、1，2-二氯丙烷、苯乙烯、間amp;對-二甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、環己烷，總占比達到82%，如圖2所示。其中，芳香烴中濃度較高的為甲苯和苯乙烯，鹵代烴中濃度較高的為1，2二氯丙烷，烷烴中濃度較高的為環己烷。

對平邑縣工業企業VOCs組分做進一步分析。 從表4可以看出，平邑縣不同區域、不同企業VOCs主要組分各不相同，原因為不同企業采用了不同的原輔材料和生產工藝等。另外，平邑縣走航高值點位中有6個高值點位排前3位的VOCs組分中均含有芳香烴（主要為甲苯/乙苯、間amp;對-二甲苯、苯乙烯），芳香烴的產生集中在噴漆和涂膠工序的無組織排放。

4臭氧生成潛勢計算與分析

4.1臭氧生成潛勢分析計算

臭氧生成潛勢（OFP）綜合衡量了各VOCs物種的反應活性，用于估算各種VOCs物質對臭氧生成的貢獻。OFP計算如式（1）所示。

OFPi=VOCsi×MIRi" " " " " " " " "（1）

式中" "OFPi—物種i的臭氧生成潛勢；VOCsi—第i種組分的VOCs濃度；MIRi —物種i的最大增量反應系數（采用文獻[17][18]研究中的數值）。

4.2 臭氧生成潛勢分析

通過OFP分析平邑縣工業企業VOCs主要組分對于臭氧生成的貢獻。平邑縣工業企業走航期間峰值點位VOCs排前6位的物種OFP分布情況如圖3所示，且6種物質占總臭氧生成潛勢的89%。

OFP分析結果可以看出，走航監測高值點位前6的物種中有5個物種為芳香烴，分別為甲苯、間amp;對-二甲苯、苯乙烯、1，2二甲苯和乙苯。因此，平邑縣工業企業VOCs主要組分中以芳香烴的臭氧生成貢獻為主，特別是甲苯、間amp;對-二甲苯、苯乙烯等物質的貢獻顯著。

結論

2022年5～9月在平邑縣進行了VOCs走航監測，走航車在高值點位進行了駐點監測，篩選出VOCs特征因子，并進行現場排查，找出高值產生原因、提出管控建議及措施，為生態環境執法部門監管VOCs提供技術支持。平邑縣工業企業VOCs主要組分中，按濃度由高到低排前6位的物種分別為甲苯、1，2-二氯丙烷、苯乙烯、間amp;對-二甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、環己烷，總占比達到82%。

平邑縣工業企業VOCs主要組分的臭氧生成潛勢分析結果表明，芳香烴的臭氧生成貢獻最大，特別是甲苯、間amp;對-二甲苯、苯乙烯等物質的貢獻顯著。建議結合平邑縣的企業產品類型和生產工藝，將芳香烴作為平邑縣臭氧污染防治的優先控制物種。

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作者簡介

馬歡歡（1989—），女，漢族，山東菏澤人，工程師，碩士，主要研究方向為大氣污染防治。