南京市印染行业VOCs成分谱特征分析

谢轶嵩，杨 峰，王 艳

(南京市生态环境保护科学研究院，江苏 南京 210013)

1 引言

现有研究表明，VOCs参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成，其对区域性大气臭氧污染、PM2.5污染具有重要的影响[1]。目前，我国逐渐出现细颗粒物污染改善缓慢的现象，其中硫酸盐、硝酸盐、铵盐和二次有机气溶胶等二次组分浓度出现反弹恶化的势头，以臭氧为代表的大气氧化性的增加可能造成二次颗粒物污染的生成[2]。挥发性有机物作为大气光化学过程的主要参与者，是对流层大气O3和二次有机气溶胶生成的关键前体物。因此，VOCs是控制臭氧和二次颗粒物污染的关键。

纺织行业是我国的传统支柱产业之一，印染行业作为纺织行业的关键行业，生产过程较为复杂，为改善产品的外观、表面特性和染色质量，需要使用大量挥发性助剂。纺织品在通过染色和漂洗后，还需在定型机内进行烘干拉幅和热处理，以达到定型的目的。由于这种高温和使用多种助剂的行业特性，在带来经济利益的同时也造成了较为严重的VOCs污染[3～5]。近年来，关于印染行业VOCs排放对大气环境影响的研究逐步开展起来，东东等[6]选取浙江某典型印染企业作为研究对象，调查了该企业主要VOCs污染源的废气产生特征及废气处理装置对VOCs的去除效果，结果表明，该企业产生的典型VOCs包括苯甲酸苄酯、五氟丙酸三十八烷酯、乙二醇单丁醚、十六烷、异喹啉等。石崇等[7]对常州市天宁区纺织印染类企业开展摸底调查，结果表明，能耗、水耗、单位产值排污量大的小型企业仍然占较大比重。浙江省对省内印染企业进行了调研分析[8]，总结出印染定型机废气具有排放温度高、含油颗粒物高、粘稠性强、无机污染物浓度低、颗粒物粒径小和有机污染成分复杂多变(醛、酮、杂环化合物)等特点。

为掌握南京市印染行业VOCs排放源谱，本研究选取2家典型企业进行采样分析，获取南京市该行业VOCs源成分特征谱数据，以期进一步完善本地VOCs源谱，为臭氧污染控制措施的制订提供基础数据支撑。

2 材料与方法

2.1 样品采集

本研究采用苏玛罐进行采样，有组织采样点为印染企业废气处理设施进口和排口，无组织采样点为印染企业定型车间、染色车间和污水处理站。

2.2 样品分析

本研究分析仪器为大气挥发性有机物监测系统。通过苏码罐采样-冷阱富集，气相色谱-质谱法对样品中挥发性有机物进行测定。使用TO-15标气和PAMS标气分别对样品进行定性定量测定。检测器为FID检测器与TOF检测器。定性是化合物经质谱得到的质谱图，通过软件和国际标准NIST谱库进行比对，NIST含有20万种化合物的标准质谱图，分析样品的质谱和NIST谱库的相似程度来判断具体化合物，一般取相似度70%以上的化合物。TOF检测器定量离子参照气质分析定量离子选择原则，即选取响应最大和特征明显的作为定量物质。同时，通过平行样、多点校准和检出限与重复性测试进行质量控制。

3 结果与分析

3.1 VOCs成分与浓度

本研究对典型印染企业的采样分析结果表明，南京市印染行业VOCs源成分谱组分共有43种，其中苯系物18种，烷烃10种，烯烃4种，卤代烃5种，酯类3种，醚类1种，其他2种。从质量百分比来看(图1)，印染行业主要污染物为苯系物，占比48.6%；其次为烷烃，占比25.3%，烯烃占比19.9%；卤代烃占比2.6%，酯类占比2.5%，醚类和其他均占比0.6%。

图1 印染行业VOCs 各类组分占比情况

如图2所示，质量百分比占比前10的成分有氯代甲苯、丙烯、2，3-二甲基丁烷、3-甲基戊烷、邻二甲苯、乙基苯&三溴甲烷、正癸烷、对/间-二甲苯、异戊烷和正己烷，占比合计为79.6%。其中，氯代甲苯和丙烯这两种组分质量百分比较高，分别为25.3%和18.8%。

图2 印染行业VOCs组分前10的物质(合计占比79.6%)

3.2 各废气源VOCs组分特征

现场调研发现，2家企业废气源主要来自定型车间、染色车间和污水处理站3处。其中定型机废气主要来自胚布表面溶剂的受热挥发；染色车间生的废气主要是来自于染色过程中助剂染料的挥发；污水处理站废气主要产生单元包括集水井、厌氧池等。因此，根据污染源对VOCs组分特征进行分析。

3.2.1 定型车间

定型车间VOCs组分共有43种，其中苯系物18种，烷烃10种，烯烃4种，卤代烃5种，酯类3种，醚类1种，其他2种。从图3中可以看出，定型车间主要污染物为苯系物，占比58.7%；其次为烷烃和烯烃，占比分别为18.5%和17.6%，其余类别组分占比较小(图3)。

图3 定型车间VOCs各类组分占比情况

3.2.2 染色车间

染色车间VOCs组分共有8种，其中烷烃4种，烯烃2种，卤代烃1种，酯类1种。烷烃和烯烃是定型车间主要污染物(图4)，占比分别为46.1%和44.8%。

图4 染色车间VOCs各类组分占比情况

3.2.3 污水处理站

污水处理站VOCs组分共有16种，其中苯系物3种，烷烃7种，烯烃2种，卤代烃1种，酯类2种，其他1种。如图5所示，主要污染物为烷烃，占比为54.7%。其次为烯烃，占比26.8%。

图5 污水处理站VOCs各类组分占比情况

4 结论

(1)南京市印染行业VOCs源成分谱共有组分43种，其中苯系物18种，烷烃10种，烯烃4种，卤代烃5种，酯类3种，醚类1种，其他2种。苯系物是该行业的主要污染物，占比为48.6%，其次是烷烃和烯烃，占比分别为25.3%和19.9%。

(2)从污染源来看，定型车间VOCs组分共有43种，主要污染物为苯系物，占比58.7%。染色车间VOCs组分共有8种，烷烃和烯烃是主要污染物，占比分别为46.1%和44.8%。污水处理站VOCs组分共有16种，主要污染物为烷烃，占比为54.7%。