焦作市环境空气VOCs污染特征初析

职 音，苑 丽，袁蒙杰，李生辉 ，李春铜

（1.焦作市环境监测站，河南 焦作 454003 2.郑州德析检测技术有限公司，河南 郑州 450000）

1.监测背景及监测概况

挥发性有机物（VOCs）是指能参加大气光化学反应的有机化合物，包括光化学反应活性较强或可能影响人类健康的烷烃、烯烃、芳香烃、含氧挥发性有机物（OVOCs）、卤代烃等，性质活泼，是形成臭氧污染的重要前体物，对复合型大气污染的形成贡献极大。了解VOCs的浓度水平和变化规律，是摸清生成臭氧的重点VOCs种类、针对性开展臭氧污染防治的基础。

焦作市2018年开展了环境空气VOCs监测。监测点位选择市区的一个环境空气质量国控站点；监测因子70种，包括57种挥发性有机物（原PAMS物质）、13种醛酮类物质（OVOCs）；监测时段为4~9月，监测频次为1次/6天（两次采样间隔5天），共31次。原PAMS物质用罐采样，采样时间为当天10:00~次日10:00，醛酮类物质用采样管采样，采样时间为当天12:00~15:00，分别按照《环境空气 挥发性有机物的测定 罐采样/气相色谱—质谱法》（HJ 759-2015）[1]、《环境空气 醛酮类化合物的测定 高效液相色谱法》（HJ 683-2014）测试[2]。

2.监测结果分析

目前，环境空气VOCs没有针对单个因子的评价标准，无法定量判断所测VOCs因子的污染水平。为了解VOCs变化趋势，探讨VOCs与臭氧生成的关系，本文进行了以下探讨。

2.1 监测因子浓度均值占比分析

分析监测因子的浓度均值，筛选出季度及半年在VOCs浓度总和中占比大的因子[2]。

2.1.1 监测因子浓度季度均值占比

2018年4~6月,VOCs浓度季均值之和为76.28 μg/m3。占比前十位为正丁醛20%、丙酮7%、正己烷6%、乙烷6%、乙炔6%、甲醛5%、丙烷5%、正丁烷4%、乙醛4%、甲苯4%，占比和67%。

2018年7~9月,VOCs浓度季均值之和为75.60 μg/m3。占比前十位为正丁醛33%、丙酮9%、甲醛8%、乙炔5%、乙烷4%、乙醛4%、丙烷4%、甲苯4%、正丁烷3%、异丁烷3%，占比和77%。

按两个监测季度统计，浓度季均值在VOCs浓度总和中占比在前十位的因子出现的频次分别为正丁醛2次、丙酮2次、甲醛2次、乙炔2次、乙烷2次、丙烷2次、乙醛2次、甲苯2次、正丁烷2次、正己烷1次、

2.1.2 监测因子浓度半年均值占比

2018年4~9月，70种VOCs因子浓度半年均值之和为75.95 μg/m3。浓度半年均值贡献率排名前十位的因子及所占比例依次分别为正丁醛26%、丙酮8%、甲醛7%、乙炔6%、乙烷5%、正己烷5%、丙烷4%、乙醛4%、甲苯4%、正丁烷4%，占比和73%，是监测期间影响市区监测点位环境空气的主要VOCs因子。

2.2 VOCs浓度变化趋势与气象参数变化趋势的关系

比较VOCs因子浓度总和的变化趋势与气温、气压、湿度等气象参数变化趋势，探讨VOCs浓度变化与气象参数的关系。

VOCs浓度变化趋势与气象参数变化趋势的关系见图1-3。

图1 VOCs浓度变化与大气压变化趋势关系

图2 VOCs浓度变化与气温变化趋势关系

2.3 VOCs浓度变化趋势与臭氧变化趋势的关系

比较VOCs浓度总和变化趋势与臭氧的变化趋势，探讨VOCs浓度变化与臭氧的关系。

图4 VOCs浓度变化与臭氧变化趋势关系

VOCs浓度变化折线与臭氧的变化折线相似，VOCs与臭氧的变化趋势形态较为吻合，除个别点位外，VOCs变化的峰值或谷值与臭氧变化的峰值或谷值基本对应。

2.4 臭氧生成关键 VOCs 前体物分析

以臭氧生成潜势 (Ozone Formation Potentials，OFP)来表征不同 VOCs 组分生成臭氧的潜能，OFP为VOCs因子的最大增量反应活性值（MIR）与其浓度的乘积。对比不同 VOCs组分的OFP，确定 OFP 较大的VOCs 为对臭氧生成贡献大的关键前体物。

依据MIR值[4]，57种原PAMS物质中，臭氧生成潜势高、对臭氧生成贡献大的前十位因子依次为乙烯、甲苯、间对-二甲苯、1,2,4-三甲苯、丙烯、2-甲基1,3-丁二烯、乙炔、正己烷、正丁烯、1,3,5-三甲苯。上述10个因子累计占57种原PAMS物质总浓度的38.67%，对臭氧生成潜势量的贡献率达68.38%，详见表1。

图3 VOCs浓度变化与湿度变化趋势关系

表1 57种原PAMS物质臭氧生成潜势

由上图初判，VOCs浓度变化趋势与大气压、气温的变化关系不明显，与湿度的变化有一定关系，二者的变化形态有相似之处，但峰值或谷值均不对应。

3.结论与建议

3.1 监测因子浓度均值占比

70种VOCs因子浓度半年均值和为75.95 μg/m3。占比前十位为正丁醛26%、丙酮8%、甲醛7%、乙炔6%、乙烷5%、正己烷5%、丙烷4%、乙醛4%、甲苯4%、正丁烷4%，占比和73%，是监测期间影响市区监测点位环境空气的主要VOCs因子。

3.2 VOCs浓度变化趋势与气象参数变化趋势的关系

VOCs浓度变化与大气压、气温的变化关系不明显,与湿度的变化形态有相似之处，但其峰值或谷值均不对应。

3.3 VOCs浓度变化趋势与臭氧变化趋势的关系

VOCs浓度与臭氧的变化趋势较为吻合，除个别点位外，VOCs浓度变化的峰值或谷值与臭氧变化的峰值或谷值基本对应。

3.4 臭氧生成关键VOCs前体物

57种原PAMS物质中，臭氧生成潜势居前十位、对臭氧生成贡献大的因子依次为乙烯、甲苯、间对-二甲苯、1,2,4-三甲苯、丙烯、2-甲基1,3-丁二烯、乙炔、正己烷、正丁烯、1,3,5-三甲苯，其累计浓度占57种原PAMS物质总浓度的38.67%，对臭氧生成潜势的贡献率达68.38%。

3.5 建议

挥发性有机物（VOCs）来源广泛，既有自然排放源，又有人为排放源。人为源中，石油、化工、医药、汽车制造、汽车涂装、机械制造、家具制造、包装、印刷等工业源以及化石燃料、汽油、溶剂（涂料、油漆）、化妆品、消毒剂使用等生活源排放的VOCs都可能影响环境空气质量[5-8]。

针对种类繁多、成分复杂的VOCs，建议：一是持续开展环境空气VOCs监测，了解环境空气中不同种类VOCs 的浓度水平与时空分布特性，确定 VOCs 重点控制物种，便于更全面地分析、追踪主要VOCs污染因子。二是进行源解析，建立全市VOCs企业排放源清单。一厂一策，结合原料构成、生产工艺、污染源排污状况等，识别各污染源排放的VOCs特征物质，逐步开展源谱分析，摸清主要污染因子的排放规律，摸清环境空气臭氧污染的主要来源，确定焦作市区及周边的VOCs重点控制行业与控制源，重点防治、重点减排，有效控制VOCs排放总量逐步下降。