环境空气挥发性有机物的特征及来源

张 玲

(葫芦岛市环境监测中心站，辽宁 葫芦岛 125000)

1 挥发性有机物的特征

张靖等[1]采用苏码罐采样，使用GC/MS方法分析了北京市大气中挥发性有机物(VOCs)的组成，共检测出108种，其主要成分是饱和烷烃(33%)、芳香烃(21%)、烯烃烃(16%)、卤代烷烃(20%)、卤代烯烃(9%)和卤代芳香烃(1%)，总挥发性有机物平均质量浓度为(163.7+39.0)μg/m3。更重要的是，在检出物中有54种是有毒有害的物质，主要成分是苯系物和卤代烃，其中苯，甲苯，丙烯，1，3-丁二烯，氯乙烯和1，2-二氯乙烷是含量最高的组分。

魏思棋等[2]参照美国EPA TO-17的方法对天津市不同城市功能区中环境空气中挥发性有机物(VOCs)夏季和冬季中的组成及浓度水平，共检出62种挥发性有机物，冬季挥发性有机物浓度水平低于夏季；苯系物稳定存在于各功能区且所占比例最高；挥发性有机物的主要来源是机动车尾气。最大的关键活性物种为丙烯乙烯甲苯二甲苯以及丁烯类物质。

杭维玲等[3]用安装分流旁路的KB-6A采样器及不锈钢气体采样管采样，用菲尼根GCQ气质联用仪分析。得出南京市不同功能区(交通区、商业旅游区、居住区、工业区和清洁对照点)环境空气中挥发性有机物(VOCs)在一年四季中的组成及浓度水平。共检出189种挥发性有机物，并随气温下降而减少；苯系物稳定存在于各功能区，浓度秋季最高。交通区污染最严重。

2 挥发性有机物的来源

挥发性有机物的来源主要有人为源和天然源，就全球尺度而言，天然源对挥发性有机物的贡献超过了人为源。天然源包括植物释放、火山喷发、森林草原火灾等，其中最重要的排放源是森林和灌木林，最重要的排放物是异戊二烯和单萜烯。

人为源可分为固定源、流动源和无组织排放源三类，其中固定源括化石燃料燃烧、溶剂(涂料、油漆)的使用、废弃物燃烧、石油存储和转运以及石油化工、钢铁工业、金属冶炼的排放；流动源包括机动车、飞机和轮船等交通工具的排放，以及非道路排放源的排放；无组织源包括生物质燃烧以及汽油、油漆等溶剂挥发。交通运输是全球最大的挥发性有机物人为排放源，溶剂使用是第二大排放源。目前国内外对挥发性有机物的天然源和人为源研究比较广泛。

2.1 挥发性有机物的天然源研究

挥发性有机物天然源主要为植物的排放，国内外的研究主要包括植物挥发性有机物排放速率、排放量估算以及不同类型植被的挥发性有机物排放特征等。大量研究表明，天然源最重要的排放物是异戊二烯和单萜烯、甲醇、丙丽、倍半荫痛。其中，甲醇、异戊二烯和单萜烯是主要的挥发性有机物成分。

2.2 挥发性有机物的人为源研究

挥发性有机物的污染源分为固定源、流动源和无组织排放源。煤、石油和天然气或以煤、石油和天然气为燃料或原料的工业与它们有关的化学工业是挥发性有机物产生的三大重要来源。

如石油开采与加工，炼焦与煤焦油加工，煤矿、木材干馏，天然气开采与利用；化工生产，包括石油化工、染料、涂料、医药、农药、炸药、有机合成、溶剂、试剂、洗涤剂、粘合剂等生产工艺；各种内燃机(包括交通运输)；燃煤、燃油、燃气锅炉与工业炉；油漆涂皮革、毛的加工部门；粪便池、沼气池、发酵池及垃圾处理站。

以上生产工艺过程中排放挥发性有机物的种类复杂，其中芳径类、醇类、脂类、醛类等作为工业溶剂广泛使用，因为排放量巨大。

2.2.1 挥发性有机物的工业来源

各行业的挥发性有机物浓度差异较大。据调查，辽宁城市工业源排气中总挥发性有机物的检出物种浓度一般在0.152mg/m3～60mg/m3，浓度最高的是印刷行业，其次是船舶及相关装置制造行业，排放量最大的是精炼石油化工行业，挥发性有机物排放量为13.8万吨/年，约占城市挥发性有机物排放总量的50%；其次是仓储业，其挥发性有机物排放量远低于精炼石油化工行业；船舶及相关装置制造行业排名第三，挥发性有机物排放量约为6000吨/年。

2.2.2 挥发性有机物的机动车来源

目前，交通运输是全球最大的挥发性有机物人为排放源，美国学者对高速公路周围的挥发性有机物组成进行分析，研究发现，高速路周围的挥发性有机物浓度是远离高速路位置的2倍，主要物种依次为乙烯、丙烷、乙烷、异戊烷、甲苯和正丁烷。

陆思华等[4]通过对北京交通路口机动车挥发性有机物的排放特征研究，得出北京机动车排放的挥发性有机物中以丙烷、异戊烷、1-丁烯、苯、甲苯、二甲苯等化合物为主，且随着无铅汽油的使用，芳香烃的含量有较大程度的增加。

更有研究表明，交通干道大气挥发性有机物的主要物种为苯、甲苯、乙苯、二甲苯、1，2，4-三甲苯、1，3，5-三甲苯、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烷，且1.5m高度处受机动车影响影响显著，挥发性有机物的浓度最高。

2.2.3 挥发性有机物的生活来源

生活源挥发性有机物排放量约占城市挥发性有机物排放总量的14.1%。生活源的调查类别包括餐饮、干洗、加油站、汽车维修和建筑涂料。其中汽车维修的挥发性有机物排放占生活源总排放量的一半以上。其次为建筑涂料使用挥发性有机物排放。而加油站排放也占有一定的比例，位居生活源挥发性有机物排放量第三位。

3 挥发性有机物的来源分析

环境空气中挥发性有机物的来源、污染源的排放量以及对环境空气的贡献研究是控制大气挥发性有机物的基础性研究。挥发性有机物经采样分析后常采用受体模型来判断主要污染来源以及各污染源对大气挥发性有机物污染的相对贡献，其中美国国家环保署(EPA)推荐的PMF模型和化学质量平衡受体(CMB)模型是应用最为广泛的源解析技术。

国内外已广泛开展了环境空气中挥发性有机物的来源研究，尤其是近年来国内挥发性有机物的源解析研究发展迅速，获得了不同城市和地区的污染源特征。郝吉明等预测2020年中国大气挥发性有机物的来源变化，溶剂将成为最大的贡献源，工业源将由17%上升为24%，而机动车尾气、燃料燃烧将分别由25%、23%下降至11%和16%。