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我国挥发性有机物(VOCs)排放源成分谱分析

作者: 来源: 发布时间:2017-02-28 15:34:55
一、我国典型排放源成分谱特征
1、汽车尾气中的不完全燃烧产物
我国油品种类、质量、车型、行驶工况等因素都影响汽车尾气的排放,导致不同条件下建立的机动车尾气成分谱存在差异。由于隧道实验和道路实验都有可能受到其他排放源的影响,而台架试验采集的汽车尾气直接反映尾气VOCs化学组成,因此更有助于识别影响汽车排放组成的关键因素。我国汽油车尾气源谱中烷烃占29.08%-43.32%,芳香烃占21.33%-39.12%,烯烃占17.70%-27.92%,炔烃占2.21%-5.88%。
除了碳氢化合物,大量研究表明汽车尾气中也排放出较多醛酮化合物等不完全燃烧的产物。而今年来乙醇和甲醇汽油、生物质柴油含有含氧有机物燃油的使用,使醛酮化合物成为了汽车尾气更为突出的一类化合物,甲醛、乙醛、丙酮、丙醛是这些醛酮化合物的主要组分。这些组分的排放会随着燃油类型、行驶速度、负载条件、尾气处理装置等不同而产生变化。
2、油品挥发中的烯烃类和芳香烃类化合物
随着我国油品标准的不断加严,车载燃油质量产生了快速变化。虽然我国油品质量有很大改善,但与国外油品相比,我国汽油仍呈现高硫、高烯烃含量的特点,这是由于我国石油加工行业普遍使用催化裂化、催化重整等工艺所决定的。此外,芳烃的含量也是我国油品挥发排放的重要特征,这是由于芳烃类化合物能提高汽油抗爆性能,因而油品中含有一定量的芳烃类化合物。总的来说,目前我国油品挥发源仍呈现烯烃类和芳烃类化合物比例高的特点,与国外油品挥发源存在明显差异。
3、溶剂使用源中的含氧VOCs
我国溶剂使用源包括较为广泛的行业类别,可分为喷涂工艺行业和非喷涂工艺。以往很多研究都表明苯系物是溶剂使用源最重要的特征VOCs,比例超过80%。但近年我国加强了对溶剂行业VOCs的管理,溶剂行业排放成分产生了显著的变化。在珠三角地区测量的典型溶剂使用行业排放成分谱显示,在非喷涂工艺如印刷和制鞋业中,含氧VOCs是最重要的组分,所占比例达80%以上,特别是乙酸乙酯、丙酮、异丙醇的排放比例很高。脂类和酮类等物质在近年来作为苯系物溶剂的代替成分,它们的使用量大大增加,特别是一些稀释剂和清洗剂,是造成含氧VOCs比例增大的重要原因。含氧VOCs很可能成为我国溶剂使用源的排放成分,是过往溶剂源成分谱研究中容易忽视的一类组分。因此在以后溶剂使用行业源成分谱研究中,需要加强对含氧VOCs的检测,识别该行业VOCs排放的变化特征。
4、燃烧源中的醛酮和卤代烃
近年来生物质燃烧和居民燃煤的VOCs排放特征受到广泛关注。研究表明居民燃煤和生物质燃烧中排放的甲醛、丙酮、乙醛、丁酮的比例占总VOCs的29.8%;氯甲烷所占比例很高,在玉米秸秆燃烧排放源谱中高达20%,可见卤代烃也是生物质燃烧的重要组分。目前我国针对生物质燃烧源的研究已越来越多,醛酮和卤代烃在生物质燃烧排放中的角色将得到进一步了解。
5、工业行业排放的VOCs成分
    工业行业排放的VOCs组分多样,行业间组分差异很大,烷烃、烯烃和苯系物是最典型的化合物。
二、源成分谱研究的不足与展望
我国源成分谱研究分散且不规范,测量方法多参考国外研究,因此仍存在较大的局限。源成分谱报道的VOCs组分不统一,大部分源谱都包含碳氢化合物,但缺乏含氧VOCs和卤代烃的测量;部分排放源研究不足,尤其是工业源排放,如石油和化工生产等;源谱的采集与测试没有质量控制与质量保证,不同源谱差异较大,难以比较;过时的源谱并不能反映当前污染源的排放特征,需要进行更新等。
2.1 将含氧VOCs纳入测量
从组分的测量上,我国报道的源成分谱多以碳氢化合物为主,较少测量含氧VOCs。然而,柴油车尾气、溶剂使用源和生物质燃烧源等排放较高水平的含氧VOCs,占总VOCs的比例高达20%-70%。针对这些重点排放源,将OVOCs纳入测试将有助于更准确地识别VOCs的排放特征。
2.2 开展重点工业行业的源谱测量
从源谱测量的源类别上,工业排放特别是石油化工的成分谱研究仍有有欠缺,依据个别地区的少量样品所建立的源谱具有较大的不确定性。为了解工艺复杂的石化工业源排放特征,需要依据生产工艺、生产产品等信息,建立与生产过程相对应的源排放成分谱,才能为准确估算石油化工工业VOCs排放贡献提供可靠的信息。
2.3 动态更新重点排放源谱
重要排放源VOCs排放处于不断变化中,如机动车燃料的改进,机动车尾气排放特征已有较大的改变,过往所建立的源谱不能代表当前机动车排放的特征。因此机动车尾气和汽油挥发研究今后应着眼于源谱的更新,识别源谱特征的变化趋势。
2.4 识别影响源谱特征的关键因素
影响源谱特征的因素有很多,如原辅材料、工艺过程、控制措施、采样和分析条件等,例如柴油车尾气源谱,国内外源谱差异明显。了解造成这些源谱差异的关键因素将有助于在测量源谱时抓住各排放源主要特征,建立具有代表性的源谱,减少源谱的不确定性。
2.5 规范源成分谱测量方法和构建本地化源成分谱数据库
源成分谱的测量方法尚未形成规范,质量控制与质量保证难以评价,应从采样流程、测试组分、数据后处理和不确定性分析等方面进行规范化。
在规范源谱测试的基础上,归纳整理排放源测试数据,从而构建一个适用于我国大气污染研究和控制的规范化的源成分谱数据库平台,为编制我国基于组分的排放清单和应用空气质量模型提供可靠的数据支撑,从而为我国制定科学的大气污染防治政策提供指导。
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