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    天津中心城区环境空气挥发性有机物污染特征分析

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    2018-11-16
    简介
    文章研究天津中心城区挥发性有机物的污染特征,主要从环境空气中重要VOCs物质浓度进行了分析,在天津中心城区布点26个,分别对春、夏、秋、冬四季进行了系统采样。详细内容,请阅读文章!

    文档内容部分截取

    近些年,中国挥发性有机物(volatileorganiccompounds,VOCs)年排放量呈现逐步上升趋势[1].预计到2020年,中国VOCs排放量将比1990年增长60%[2~4].挥发性有机物是臭氧和二次有机颗粒物的重要前体物,在大气化学反应过程中扮演着极其重要的角色,同时,部分挥发性有机物危害人体健康[5].2012年底出台的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》中首次明确提出控制挥发性有机物,为挥发性有机物的全面控制治理提供了重要的机遇和条件.2013年1月以来,我国中东部地区多次出现大范围的雾霾天气,北京更是连续4次遭遇侵袭.除了气象因素外,雾霾频发与空气污染的加剧密不可分,以臭氧、细颗粒物(PM2.5)、酸雨为特征的区域性大气复合污染问题日益突出,因此作为臭氧和二次有机颗粒物的重要前体物,挥发性有机物受到越来越多的关注[6].有关挥发性有机污染的研究已经引起政府、地方、企业和科研人员密切的关注.目前国内关于VOCs排放规律及时空分布特点的报导主要集中在长三角、珠江三角区等区域及部分一线城市(如香港、北京、上海、杭州等)[7~14],而天津这方面的研究数据较少.魏恩棋等[15]针对2008年6月和2009年1月的采样数据对天津大气中挥发性有机物的分布特征作了初步的研究,阐明了天津大气中挥发性有机物在夏季和冬季的质量浓度变化和分布特征,对挥发性有机物的可能来源也进行了分析.曹文文等[16]针对2008年4月~2009年1月的采样数据对天津和沈阳这两个北方典型城市大气中VOCs的组成及分布特征进行了分析.为研究天津中心城区挥发性有机物的污染特征,本研究在天津中心城区布点26个,分别对春、夏、秋、冬四季进行了大规模系统采样,以期进一步分析挥发性有机物的浓度水平及组成特征.1样品采集与分析1.1采样点的设置及采样周期采用网格布点法,在天津市区共布点26个,其中红桥区4个(1~4号);南开区6个(5~10号);河北区4个(11~14号);和平区2个(15号、16号);河东区5个(17~21号);河西区5个(22~26号).覆盖的功能区全面,包括文教区,居住区,商业区,交通密集区,风景区,居住商业交通混合区等.点位分布如图1所示.在2011年6月、2011年9月、2012年4月和2012年11月,分别对天津中心城区26个采样点进行了夏季、秋季、春季和冬季采样,其中冬季选取了13个代表点位进行采样,每个采样点位连续采样3次.春季、夏季和秋季分别获得有效数据78个、78个和75个,冬季39个.图1天津市区采样点分布示意Fig.1DistributionofsamplepointsinTianjin1.2主要仪器和试剂1.2.1主要仪器:真空不锈钢罐(美国ENTECH公司);Entech罐采样-低温冷阱浓缩系统(美国ENTECH公司7100型号);自动清罐仪(美国ENTECH公司3100A型号);Agilent7890A/5975C气相色谱质谱联用仪(美国安捷伦科技公司).1.2.2主要试剂①美国EPAVOCs标准气体,内含65种体积分数为1×10-6的挥发性有机物,主要为卤代烃、芳香烃和含氧有机物.②美国EPAPAMs标准气体,内含57种体积分数为1×10-6的挥发性有机物,主要为烷烃、烯烃和芳香烃.③硫化物标准气体,内含硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、乙硫醇、乙硫醚、二甲二硫醚,除硫化氢外其余硫化物体积分数均为10×10-6,硫化氢体积分数为20×10-6.④三甲胺标准气体,体积分数为10×10-6.⑤萜烯类标准气体,内含柠檬烯、α-蒎烯、β-蒎烯,体积分数为10×10-6.⑥内标气体:含溴氯甲烷、1,4-二氟苯、氯苯-d5、4-溴氟苯,体积分数为1×10-6.1.3样品采集和分析方法1.3.1样品采集采用体积为6L,内壁硅烷化的不锈钢苏码罐采集全空气样品.采样前使用自动清罐仪清洗至经MS分析无杂质,抽真空至10mTorr(1333.22mPa)以下,放在平稳的地方,用扳手拧开采样进口螺母,连接限流阀、不锈钢过滤头和采样管.设置采样时间为2h,控制采样流量为50mL·min-1.1.3.2分析方法用内壁硅烷化的苏玛罐采集空气样品,样品在预浓缩系统一级冷阱中经液氮低温冷冻浓缩除去空气中的氧气和氮气后,经二级冷阱去除样品中的水蒸气和大部分二氧化碳,最后经第三级冷阱冷聚焦后瞬间升温将待测组分导入气相色谱,经色谱柱分离后,由质谱对恶臭物质进行定性定量分析.分析方法参照美国EPATO-15方法[17],并且对该方法进行了优化,目前能对115种物质进行定量.2结果与讨论2.1天津中心城区VOCs物质组成分析在对天津中心城区26个采样点环境空气的定量检测中,共检出挥发性有机物80余种,涵盖了烷烃、烯烃、卤代烃、苯系物、含氧有机物和硫化物等六类物质.从检出物质数量来看,冬季检出物质数量最多,共检出88种物质,其中烷烃26种;烯烃10种;卤代烃20种;苯系物18种;含氧有机物8种以及硫化物6种.春季检出物质数量最少,共检出46种,其中烷烃9种;烯烃6种;卤代烃10种;苯系物14种;含氧有机物5种;硫化物2种.夏季和秋季检出物质数量相差不大,但检出的物质种类有一定差别,夏季共检出物质64种,其中烷烃23种;烯烃9种;卤代烃7种;苯系物17种;含氧有机物6种;硫化物2种.秋季共检出物质59种,其中烷烃13种;烯烃6种;卤代烃15种,苯系物17种;含氧有机物5种;硫化物3种.表1给出了天津中心城区全年总检出率大于80%的物质名单,从中可以看出,检出率大于80%的物质主要包括苯系物、卤代烃和烷烃,其中苯系物有3种,卤代烃有4种,烷烃有5种,此外还包括含氧有机物1种.苯、甲苯、乙苯和二氯甲烷均被列入了“中国环境优先污染物黑名单”[18],另外苯、甲苯、乙苯、二氯甲烷和氯甲烷均属于美国环境?;ぞ种氐憧刂莆廴疚?
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