徐葉凈

（北京綠長(zhǎng)城環(huán)?？萍加邢挢?zé)任公司，北京 102200）

隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)和深化，以往粗放化的工業(yè)發(fā)展所帶來的弊病越發(fā)凸顯。近年來，空氣污染作為工業(yè)化推進(jìn)流程中最明顯弊端之一越來越受到人們的關(guān)注。其中，大氣揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是造成空氣污染的最重要的前段過程狀態(tài)物。研究表明，隨著中國(guó)工業(yè)化和城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市空氣中的大氣VOCs 的種類和濃度呈現(xiàn)了時(shí)空的差異化特性，這對(duì)人們健康生活產(chǎn)生了嚴(yán)重的威脅。因此，進(jìn)行大氣VOCs 的有關(guān)深入研究迫在眉睫。

1 大氣VOCs 的來源分析

通過對(duì)中國(guó)33 個(gè)大中城市進(jìn)行的不同時(shí)間下的空氣指數(shù)測(cè)量和相關(guān)的化學(xué)成分分析，發(fā)現(xiàn)組成大氣VOCs 的主要化學(xué)成分總計(jì)有56 種之多[1]，含量較多的物質(zhì)具體如表1 所示?？諝馐占椒ㄖ饕腔钚蕴脊芊╗2]，并結(jié)合氣袋采樣法。分析方法主要是對(duì)采集的樣本進(jìn)行氣象色譜分析。在線分析過程中定期對(duì)分析系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，系統(tǒng)校準(zhǔn)分為內(nèi)部校準(zhǔn)和外部校準(zhǔn)，內(nèi)部校準(zhǔn)物質(zhì)為正丁烷、苯[3]，外部校準(zhǔn)物質(zhì)為56種VOCs 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，校準(zhǔn)頻率為每月一次，系統(tǒng)的準(zhǔn)確度高于90%。經(jīng)過測(cè)算，含量占比最多的主要是乙烷、丙烷、正庚烷、正己烷、乙烯等烷烴類物質(zhì)。通過對(duì)收集的空氣樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)形成VOCs 的主要有燃燒物燃燒、汽車尾氣、化學(xué)制劑揮發(fā)、工業(yè)廢氣等源頭。其中，燃燒物燃燒所形成的VOCs 的種類占比超過50%，質(zhì)量占比超過30%；汽車尾氣形成的VOCs 的種類占比超過45%，質(zhì)量占比超過25%。

表1 大氣VOCs 的主要化學(xué)成分

VOCs 在不同地域、不同時(shí)間，其主要成分的種類和濃度均呈現(xiàn)不同的呈現(xiàn)形態(tài)。如表2 所示，就VOCs的時(shí)間性來看，濃度維持在高點(diǎn)狀態(tài)的情況主要集中在每年的10 月份到次年的2 月份，原因在于上述時(shí)間段天氣較為寒冷，多數(shù)地區(qū)尤其是北方地域開始進(jìn)行供暖工作，大量的燃料燃燒和熱量排放導(dǎo)致了VOCs的大量排放，同時(shí)，由于寒冷天氣的緣故，大量的居民出行選擇汽車代步，因此汽車尾氣的排放也是這個(gè)時(shí)間段內(nèi)使得VOCs 濃度維持高位的重要原因[4]。VOCs濃度在同一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，每天出現(xiàn)濃度峰值和谷值的時(shí)間基本相同，濃度數(shù)值有所差別。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，每天出現(xiàn)濃度的峰值狀態(tài)基本維持在日出后的2 h 左右。原因在于上一個(gè)自然天的VOCs 尚未消散，第二天由于工業(yè)和汽車尾氣產(chǎn)生的VOCs 與其產(chǎn)生疊加效應(yīng)。經(jīng)過測(cè)算統(tǒng)計(jì)，峰值質(zhì)量濃度范圍在30 μg/m3～40 μg/m3。每天出現(xiàn)濃度谷值的時(shí)間基本出現(xiàn)在日落前2 h～3 h 左右，質(zhì)量濃度在5 μg/m3～15 μg/m3。原因在于VOCs 有一定的耗散作用，而在此刻后出現(xiàn)濃度上升的原因在于晚高峰的到來使得汽車尾氣的排放量加大。以00：00 為起點(diǎn)計(jì)算的一天的VOCs 的質(zhì)量濃度變化范圍基本在5 μg/m3～40 μg/m3。

表2 各季節(jié)平均濃度最高的VOCs 種類及比例%

2 大氣VOCs 的來源評(píng)估分析

根據(jù)33 個(gè)城市的空氣樣本的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并進(jìn)行整理，將相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編入PMF3.0 進(jìn)行運(yùn)行解析，模擬計(jì)算進(jìn)行的技術(shù)點(diǎn)連接流程，如圖1 所示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，4 個(gè)模糊狀態(tài)因子。對(duì)于因子1 來說，其貢獻(xiàn)最大的揮發(fā)性有機(jī)物為正丁烷和異丁烷，對(duì)乙烷和乙烯的貢獻(xiàn)率為0，對(duì)芳香烴也產(chǎn)生了較大的移動(dòng)貢獻(xiàn)率。通過對(duì)比最高幾項(xiàng)有效成分，可以確定該項(xiàng)因子為機(jī)動(dòng)車尾氣；對(duì)于因子2 來說，其貢獻(xiàn)率最高的物質(zhì)丙烷，對(duì)乙烷和甲苯的貢獻(xiàn)率為0，通過對(duì)比最高幾項(xiàng)有效成分，可以確定該項(xiàng)因子為化學(xué)制劑的揮發(fā)[5]；對(duì)于因子3 而言，其貢獻(xiàn)率順序?yàn)橐蚁⒁彝?、、?2-丁烯、異戊烷、異丁烷、苯、甲苯。其中苯、甲苯、二甲苯作為特征污染物在整體比重較大。確定因子3 為工業(yè)廢氣；對(duì)因子4 而言，其貢獻(xiàn)最大是乙烷、乙烯、鄰二甲苯、間/對(duì)二甲苯、丙烷、苯、環(huán)戊烷、甲苯、丙烯。我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)主要是以煤炭為主，因此燃燒源也主要是以燃燒煤炭所產(chǎn)生的氣體為主，煤炭燃燒的氣體中高碳鏈中正構(gòu)烷烴所占比例很大，本研究的樣本測(cè)試數(shù)據(jù)的模擬結(jié)果顯示苯/ 甲苯比例為1.015＞1，明顯高于移動(dòng)源，因此確定因子4 為燃燒源。

圖1 分析處理技術(shù)點(diǎn)連接圖

3 精準(zhǔn)化管控措施

大氣揮發(fā)性有機(jī)物的主要組成成分較多，源頭復(fù)雜，且濃度分布呈現(xiàn)明顯時(shí)空差異[6]。要想對(duì)VOCs 從根本上進(jìn)行有效的管控，必須實(shí)現(xiàn)對(duì)其源頭和分布途徑的精準(zhǔn)化調(diào)控與系統(tǒng)性調(diào)節(jié)。經(jīng)過上述的源頭分析可知，造成大氣VOCs 的源頭主要是燃燒污染物的排放，汽車尾氣，工業(yè)廢氣和化工有機(jī)物的揮發(fā)。因此，需要對(duì)4 個(gè)源頭開展精準(zhǔn)化的防控措施。

對(duì)于燃燒物燃燒導(dǎo)致的VOCs，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，其主要的燃燒源頭有工業(yè)燃煤、居民個(gè)體燃煤、農(nóng)作物秸稈燃燒等?；谏鲜鲈搭^，對(duì)燃燒物燃燒導(dǎo)致的VOCs，其主要在于減少工業(yè)和個(gè)體燃煤量，如通過減少以燃煤為能量供應(yīng)的工業(yè)和個(gè)體的供應(yīng)數(shù)量，提升天然氣和電能在相關(guān)企業(yè)和個(gè)體的供能比例，實(shí)現(xiàn)天然氣和電能對(duì)化學(xué)燃燒供能的等量替代。

對(duì)于汽車尾氣引起的VOCs，應(yīng)加大對(duì)VOCs 濃度高峰期的道路行車數(shù)量的調(diào)控力度，減少非必要的路上燃油汽車的數(shù)量[7]。據(jù)研究表明，汽車在怠速時(shí)期所排放的VOCs 數(shù)量是正常時(shí)速行駛的3 倍以上，所以應(yīng)減少大量汽車的怠速時(shí)長(zhǎng)，提升城市道路的暢通程度。同時(shí)，應(yīng)該提升燃油品質(zhì)，減少因燃油燃燒不充分或者燃燒效果不理想導(dǎo)致的VOCs 的排放。并且加大混動(dòng)型汽車和電動(dòng)汽車的市場(chǎng)占有比例，加快推出新型能源車輛，減少汽車尾氣導(dǎo)致的VOCs 的排放。

對(duì)于化工揮發(fā)物和工業(yè)廢氣導(dǎo)致的VOCs 的排放，應(yīng)進(jìn)行細(xì)化分析。減少甚至取締粗放式、外露式的化工處理流程和平臺(tái)以及落后的工業(yè)化產(chǎn)能，努力實(shí)現(xiàn)化工和其他工業(yè)產(chǎn)物和流程的集中化和密閉化的處理。同時(shí)加大化工和其他工業(yè)行業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新力度，努力實(shí)現(xiàn)處理過程的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)從根源上減少化工揮發(fā)物和工業(yè)廢氣所導(dǎo)致的VOCs 排放。

對(duì)于上述的防控政策的開展和實(shí)施，應(yīng)該因地制宜，根據(jù)不同的地域、時(shí)間和產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)開展細(xì)化的對(duì)應(yīng)措施。如在工業(yè)產(chǎn)業(yè)較少，但是汽車保有量巨大的城市，應(yīng)該著重加大在汽車上路量的高峰期時(shí)刻的限行力度、減少堵車等情況。對(duì)于工業(yè)產(chǎn)業(yè)較為集中的城市，要重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的過剩產(chǎn)能的化解，提升工業(yè)處理工藝，減少VOCs 的排放。由于空氣的對(duì)流和擴(kuò)散效應(yīng)，為了實(shí)現(xiàn)整體的城市群間的VOCs 的有效防控，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)城市和城市群間關(guān)于空氣污染防控措施的聯(lián)動(dòng)效應(yīng)。

4 結(jié)論

由于城市化和工業(yè)化進(jìn)程在時(shí)間上的累積和不斷推進(jìn)，所導(dǎo)致的大氣可揮發(fā)性產(chǎn)物的空氣污染問題日益嚴(yán)重，越來越引起學(xué)者們的關(guān)注。開展VOCs 的排放的防控治理，不僅要進(jìn)行各源頭的精細(xì)化的防控措施，還要進(jìn)行不同源頭的防控措施的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行不同城市和城市群的防控措施的協(xié)調(diào)配合，以實(shí)現(xiàn)VOCs 的有效防治。