焦化污染區春季VOCs 的污染特征及其控制策略

李宏艷,張琰茹,付 國,黃時丹,李宏宇,崔 陽,高雪瑩,何秋生,白京靄,張國忠,溫 彪(.太原科技大學環境與資源學院,山西 太原 0002；2.生態環境部環境發展中心,國家環境分析測試中心,北京 00029；.蘭州大學資源環境學院,甘肅省環境污染預警與控制重點實驗室,甘肅 蘭州 70000；.澳大利亞國立大學芬納環境與社會學院,澳大利亞 堪培拉 2600)

大氣揮發性有機化合物(VOCs)經光化學氧化,易生成一系列對環境及人體有害的二次污染物,特別是對流層臭氧(O3)和二次有機氣溶膠(SOA)[1].研究表明,在中國,VOCs 貢獻了PM2.5質量的25%～30%(通過生成SOA)[2].厘清VOCs 的關鍵污染源是對其進行科學、合理、高效控制的重要前提.然而,各城市VOCs 的來源廣泛且每種來源排放的單體物質各不相同[3-4].燃燒源會排放大量的C2-C5 烷烴、烯烴、苯、甲苯和乙炔[3];液化石油氣排放的VOCs通常由C3-C5 烷烴和烯烴組成[3];石化工業會排放豐富的C2-C4 烷烴、C2-C3 烯烴、乙炔和芳香烴[4];溶劑使用排放的VOCs 以芳香烴為主[4].所以,在產業結構、能源消費水平、經濟發展程度等不同的情況下,VOCs 的優勢物種和占比組成在不同城市存在明顯區別[3-7].

由于不同VOCs 單體的大氣光化學反應活性和健康危害差異很大,在制定合理的O3和SOA 污染控制及健康防護方案前,一方面需充分了解VOCs 污染特征,另一方面還應同時考慮VOCs 反應活性和健康影響[8].目前大多數研究采用丙烯當量濃度(PEC)法、最大增量反應活性(MIR)法和分數氣溶膠生成系數(FAC)法、二次有機氣溶膠(SOAP)法來計算O3和SOA 生成[7,9-10],采用健康風險評價法來評估健康影響[11-13],再利用熵值法篩選出影響二次生成與健康的優先控制物種[14].

隨著城市工業化的發展,自2000 年以來,工業生產活動被認為是VOCs 排放的主要人為源,占所有人為源VOCs 排放總量的50%以上[15].近年來,一些學者對中國不同工業污染型城市環境空氣VOCs 的污染特征進行了研究,這些城市涵蓋了廣泛的工業類型,包括綜合工業、石油化工、鋼鐵工業和制造業等[14,16-19].然而,很少有研究關注焦化污染型城市VOCs 的污染特征.山西省是中國最大的焦炭生產省,焦化行業也是山西省最主要的VOCs 排放源之一,VOCs 排放量占該省工業源VOCs 排放總量的70%以上[20-21].鑒于此,同時為了減少采暖季燃煤、植物排放、沙塵天氣、強太陽輻射等其它污染源和氣象因素的干擾,本研究于春季在山西省典型焦化污染區介休(簡稱介休焦化區)和農業對照區方山(簡稱方山對照區)同步進行了大氣VOCs 樣品的采集與各VOCs 組分的分析,計算了各采樣點的臭氧生成潛勢(OFP)與二次有機氣溶膠生成潛勢(SOAFP),并對各VOCs 毒性組分的致癌風險與非致癌風險進行了評估.在此基礎上,采用熵值法篩選出研究區域影響二次生成與健康的主要VOCs 物種,進而利用正定矩陣因子源解析模型(PMF)分析了VOCs 的主要來源及各源對總VOCs(TVOCs)和優先控制污染物的貢獻,旨在為有關部門對焦化污染型城市大氣VOCs 及O3和SOA 污染的防治,以及居民的健康防護提供參考.

1 材料與方法

1.1 樣品采集與分析

焦化區采樣點(111.99°E,37.09°N)設在山西省介休市義安鎮一處居民建筑物的樓頂,距地面約6m,周圍無高層建筑等明顯障礙物和家用煙囪等近距離污染源.如圖1 所示,焦化區采樣點處在焦化廠分布密集的環境中,僅周邊1km 內就有兩家焦化廠和兩條省道,西部緊鄰孝義市梧桐鎮大型焦化工業園區,南部被山所包圍;對照區采樣點(111.33°E,37.73°N)設在方山縣北武當鎮下昔村一所農舍屋頂,距地面約5m,背靠北武當山,除了一些住宅外,周圍地區都是農田,無大型工業企業.采樣期間介休和方山的主導風向均為東南風,平均風速均為3.7m/s(圖 1).

圖1 采樣點位及各采樣點的風玫瑰圖Fig.1 Map of sampling sites and wind rose diagram at each sampling site

利用帶限流閥(Entech, USA)的3.2L 蘇瑪罐采集VOCs,每次連續采集2h,樣品采集完成后于20d內完成分析,采用預濃縮(Entech 7100)對樣品進行前處理,兩級冷肼去除水、二氧化碳、氮氣等后,再經深冷聚焦之后由高純氦注入色譜柱進行分離,并利用氣相色譜-質譜/氫離子火焰檢測器聯用儀(GC-MS/FID,Agilent,7890A-5975C)檢測.采樣時間為2017 年4 月23 日～2017 年5 月11 日,為了避開早、晚高峰近地面VOCs 高強度排放的直接影響,兼顧光照對VOCs 濃度的影響,本研究分別選擇一天之中早、晚高峰結束后的時間段(9:00～11:00 和21:00～23:00)和光照強度最高的時間段(14:00～16:00)進行了采樣.因存在天氣惡劣導致的采樣失敗等情況,介休焦化區和方山對照區分別采集到有效樣品45 份和30 份.本文共測定了56 種VOCs 組分,包括29 種烷烴、10 種烯烴、1 種炔烴和16 種芳香烴.

為保證實驗結果的有效性,樣品采集及分析過程中均執行嚴格的質量保證與質量控制措施.采樣前,對蘇瑪罐反復4 次加壓加濕沖入氮氣后抽真空;運輸空白中目標物的濃度均低于檢出限;每10 個樣品或每批次(少于10 個樣品/批)分析1 個現場平行,現場平行樣品的相對偏差均小于30%;標準曲線的建立中,C2-C3 目標化合物校準曲線相關系數均大于99%,其余目標化合物校準曲線相對標準偏差均小于30%;在中等濃度為2.5×10-9的標準樣品下進行連續校準,最終,使每個化合物的響應與初始校準之間百分比偏差的絕對值均小于30%;儀器空白、實驗室空白、罐清洗空白中目標物的濃度也均低于檢出限;每10 個樣品或每批次(少于10 個樣品/批)樣品進行1 次實驗室平行分析,平行樣分析時目標化合物的相對偏差應小于30%;樣品內標化合物峰面積在標曲中間濃度點內標化合物峰面積的60%～140%之間.

1.2 VOCs 對二次生成的影響評估

利用PEC 和MIR 兩種方法來評估VOCs 對O3生成的影響,利用FAC 與SOAP 兩種方法來評估VOCs 對SOA 生成的影響,使用的具體計算公式及參數均引自文獻[7,10,22-23].

1.3 健康風險評價

通過吸入單位風險(IUR)及吸入參考濃度(RfC)對VOCs 造成的終身致癌風險(LCR)和非致癌風險(HQ)進行評估. LCR 評估的單體物質為苯和乙苯,HQ 評估包含的單體物質包括正戊烷、正己烷、環己烷、正庚烷、正壬烷、丙烯、苯、甲苯、乙苯、間/對二甲苯、鄰二甲苯、異丙苯、1,3,5-三甲基苯、1,2,4-三甲苯、1,2,3-三甲苯和苯乙烯.

暴露濃度(EC)計算公式如下:

式中:CA 代表環境濃度,μg/m3;ET 代表暴露時間,h/d,選擇3.7h/d;EF 代表暴露頻率,d/a,每年活動天數,選擇365d/a;ED 代表暴露持續時間,a,選擇74.8a;AT 代表平均暴露時間,h,選擇(74.8×365×24)h[24].EF 值取自美國環保署綜合風險信息系統(IRIS),ET、ED 和AT 的值取自《中國人群暴露參數手冊(成人卷)》.

LCR 計算公式如下:

式中:IUR 為吸入單位風險,m3/μg.

HQ 計算公式如下:

式中:RfC 為吸入參考濃度,μg/m3.

各毒性VOCs 的IUR 和RfC 的值取自美國環保署的綜合風險資訊系統(https://iris.epa.gov/).

1.4 熵值法篩選優先控制VOCs 物種

熵值法是一種根據各指標信息載量大小來確定指標權重的方法.本文基于6 項指標值在56 種VOCs 物種中的變異程度,以熵值法作為計算手段,來計算6 個指標的權重,從而實現二次生成與健康風險優控物種的篩選.具體的指標權重計算方法與VOCs 控制分級表參考武蕾丹等[14]的研究.

1.5 分歧系數(CD)

CD 是一種歸一化參數,常被用于評估2 組數據的分散程度[25],本研究采用CD 系數來探討2 個采樣點VOCs 組分的相似程度,計算方法如下:

式中:CD 表示采樣點j 和k 之間的離散系數;p 表示VOCs種類數;xij和xik分別表示采樣點j和k中VOCs種類i 的平均質量占比.CD 為0～0.2 表示2 個采樣點的VOCs 組成具有高度相似性;CD 為0.2～0.5 表示具有一定程度的相似性;CD>0.5 表示存在顯著差異[26].

1.6 正定矩陣因子(PMF)模型

PMF 模型是一種根據排放源的特征標識物和化學構成來識別和量化不同環境污染物主要來源及源貢獻組成的受體模型.考慮到本研究中單個采樣點樣品數量較少,而2 個采樣點的VOCs 組成又具有一定的相似性(CD 為0.38),提示污染來源較為相似,因此將2 個采樣點的觀測數據合并后一起導入EPA-PMF 5.0 軟件進行源解析運算,共計75 個樣品.

當受體濃度(C)低于檢出限(MDL)時,不確定度(Unc)計算如下:Unc=5/6×MDL.當C 高于MDL 時,Unc 用以下公式計算:Unc=[(誤差分數×C)2+((MDL)2)1/2.對于誤差分數,本文參考其他文獻將該值設為20%[27].

本研究對3～7 范圍內的因子數進行模擬,發現最優因子數為6.在該因子數下,Q(ture)(445.178)與Q(robust)(448.933)偏差最小,解析結果穩定并能合理解釋污染源類別,多數物種的殘差值呈正態分布,并保持在-3～+3 范圍內.為了進一步評估PMF 結果的準確性,本文采用自舉法(BS)和替換法(DISP)進行了不確定性分析.BS 分析中,所有解析因子的可接受度都>80%;DISP 結果顯示無交換,說明解析結果穩定.因此,本研究的PMF 源解析方案被認為是可靠的.

2 結果與討論

2.1 VOCs 的濃度水平

從圖 2(a)可以看出,研究期間,介休焦化區TVOCs 的濃度范圍為(27.3～122.2)×10-9,平均值為(74.8±26.5) ×10-9,是方山對照區的2.7 倍.介休市TVOCs 濃度也遠高于其他工業污染型城市,如武漢(66.1×10-9)和成都(46.7×10-9)等地[28-29].

在本研究中,將所測得的56 種VOCs 組分按濃度水平從高到低的順序排列,篩選出介休焦化區排名前10 的物種分別為乙烷、異戊烷、甲苯、乙烯、乙炔、正戊烷、苯、丙烷、丙烯及正丁烷(圖2(b)).方山排名前10 的物種中有9 種與介休相同,區別在于介休的苯和方山的異丁烷物種.介休采樣點周圍焦化廠分布密集,苯的高濃度可能與焦化排放有關[30];方山采樣點位于農村,其異丁烷的高濃度則可能與采樣點附近使用液化石油氣(LPG)和天然氣(NG)作為家庭和餐飲燃料的活動有關.介休焦化區排名前10 位的物種加和對TVOCs 濃度的貢獻為81.5%,方山對照區的占比更高,為85.8%.

圖2 采樣期間介休焦化區和方山對照區VOCs 濃度水平Fig.2 VOCs concentrations in coking polluted area and control area during sampling

雖然2 個站點大氣VOCs 濃度排名前10 的物種有極大相似性,但2 個站點前10 位物種的濃度水平存在顯著差異(圖2).介休的乙烷、異戊烷、甲苯、乙烯、乙炔、正戊烷和苯的濃度都遠高于方山,分別是方山的2.4、3.4、11.6、7.0、2.7、3.8 和9.3 倍;丙烯和正丁烷的濃度略高于方山,2 個地區的比值均在1.7 以下;丙烷的濃度低于方山,是方山的0.8 倍.在所有檢測物種中,介休除丙烷、順-2-丁烯和異丁烷的污染濃度低于方山外,其余53 種VOCs 單體的濃度均高于方山(圖3).

圖3 介休焦化區與方山對照區各VOCs 物種的濃度比值Fig.3 Concentration ratios of VOCs species between coking polluted area and control area

Jia 等[31]鑒定了兩種焦爐煉焦過程無組織排放的VOCs,發現主要排放組分為乙烯、乙烷、丙烯以及苯等;董艷平等[30]對南京市2 家鋼鐵企業焦化工藝的VOCs 無組織排放監測結果表明,主要特征污染物包括苯、甲苯、二甲苯等;Zhang 等[32]對中國河北省一焦化廠焦爐煙氣的采樣分析發現,乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、苯、乙炔等為主要的VOCs 排放物種.結合介休密集的焦化廠分布,推測介休大氣環境中的乙烷、乙烯、乙炔和苯的高濃度可能受焦化活動的影響較大,甲苯受溶劑使用的影響較大[33],異戊烷和正戊烷的高濃度則可能與煤、焦運輸和居民日常私家車出行相關.方山對照區丙烷濃度較高可能與LPG、NG 和汽車尾氣的排放有關[34].

2.2 VOCs 的組成特征

如表1 所示,在介休焦化區VOCs 各類物質濃度貢獻中,烷烴(51.1%)占比最高,芳香烴(22.9%)和烯烴(19.8%)占比相似,炔烴(6.2%)占比最小.與方山對照點進行比較可以發現,介休烷烴占比比方山(70.4%)低19.3%,芳香烴占比明顯高于方山(5.8%),是方山的3.8 倍;烯烴占比也比方山(17.7%)高2%左右.與國內其它城市相比(表1),介休也體現出明顯的烷烴占比低而芳香烴和烯烴占比高的特點.介休與方山的濃度氣泡圖也呈現出明顯的差異(圖4),隨著芳香烴與烯烴占比的增加,介休TVOCs 濃度有顯著增加,而方山TVOCs 濃度與各組分占比之間的相關性則并不顯著.前期研究發現,焦化源排放VOCs 中活性物質芳香烴和烯烴占比很高,如Wang等[26]發現烯烴對焦爐煙囪排放的TVOCs 的貢獻最大(49.1%),芳香烴對焦爐頂部TVOCs 的貢獻率最高(52.9%),導致受到焦化污染的介休大氣中這些活性物質的占比很高,而這些物質的大量存在會引起高溫、強光照天氣O3的大量生成;芳香烴還是SOA 最重要的人為源前體物.因此對這些物質排放的控制需要引起高度重視.

表1 國內部分城市春夏季VOCs 組分占比Table 1 Proportions of VOCs in spring, and summer in some cities of China

圖4 介休焦化區和方山對照區烷烴、烯烴和芳香烴的濃度氣泡Fig.4 Concentration bubble diagrams of alkanes, alkenes, and aromatics in coking polluted area and control area

2.3 VOCs 的環境與健康影響

從圖5(a)可以看出,焦化區和對照區的TVOCs濃度比值為2.7,通過PEC 和MIR 方法計算的OFP比值(2.7 和3.2)與TVOCs 濃度的比值相差不大,但通過FAC 與SOAP 方法計算的SOAFP 比值(8.1 和9.5)以及LCR 和HQ 的比值(8.7 和8.9)要遠高于2個地區之間TVOCs 濃度的比值,提示相比于對TVOCs 濃度的影響,焦化排放VOCs 對SOA 生成和健康的影響更大,對O3生成的影響接近于對TVOCs濃度的影響.由此推斷,介休高水平的OFP 主要受TVOCs 濃度所控制,SOAFP 和健康風險則受焦化區特征排放物種的影響更大.

2.3.1 VOCs 對O3和SOA 的影響 如圖5(b)所示,不論是PEC 法還是MIR 法,烯烴都是介休OFP 的最主要貢獻者,其次是芳香烴和烷烴,炔烴的貢獻相對較小.在方山,烯烴也是OFP 的最主要貢獻者.雖然焦化區和對照區OFP 的貢獻物種都是烯烴占主導地位,但是2 個站點間各VOCs 組分對OFP 的貢獻占比大小略有不同.其中,通過PEC 法計算的烷烴和芳香烴在介休的OFP 貢獻占比分別是方山的0.9 和4.3 倍,通過MIR 法計算的倍數為0.6 和3.4 倍,這些結果與濃度占比趨勢相符.因此,在介休大氣VOCs的O3污染治理中不僅要重點控制對OFP 影響最大的烯烴的排放,還應重視芳香烴的排放.

圖5 介休焦化區和方山對照區TVOCs、OFP、SOA 與健康風險的對比Fig.5 Comparison of TVOCs, OFP, SOA, and health risks between coking polluted area and control area

通過FAC 法與SOAP 法計算的介休焦化區對SOAFP 貢獻最大的VOCs 組分都為芳香烴,烷烴和烯烴占比很小(圖5(b)).方山SOAFP 的貢獻占比與介休類似.研究發現,VOC 單體的環境濃度水平不能決定它們對SOAFP 的貢獻.例如,芳香烴在環境濃度中的貢獻比烷烴低得多,但是它們作為高活性物種在SOAFP 中的貢獻卻很高.因此,削減芳香烴的排放是控制SOA 形成的有效途徑.

2.3.2 VOCs 對健康的影響 美國EPA 規定LCR的可接受風險閾值為1×10-6,當LCR 高于1×10-6時被認為對人體有致癌風險.芳香烴特別是苯和乙苯是VOCs 中已被明確具有致癌性的主要組分.介休苯和乙苯的平均致癌風險均高于安全閾值,分別是方山的8.5 和10.7 倍;方山苯的平均致癌風險也稍高于安全閾值,乙苯的平均致癌風險則低于安全閾值.

HQ<1 說明污染物沒有明顯的非致癌風險;如果>1,則可能發生非致癌風險.如圖5(b)所示,芳香烴和烷烴是造成非致癌風險的主要VOCs 組分,但介休與方山16 種毒性VOCs 的HQ 值均低于安全水平,說明污染物沒有明顯的非致癌風險(圖5(a)).

2.4 優先控制VOCs 物種

以PEC 法、MIR 法、FAC 法、SOAP 法、LCR與HQ 中的2 種、4 種和6 種指標分別作為采樣點優先控制物種的篩選指標,通過熵值法對2 個地區在O3生成、SOA 生成與健康風險控制中所需要優先控制的VOCs 物種進行了篩選,將前3 級控制污染物作為優先控制VOCs 物種,結果如表2 所示.

表2 熵值法優先控制VOCs 污染物種Table 2 The priority control species involved in VOCs according to the entropy method

根據分級標準,聯合控制O3、SOA 與健康風險時,介休焦化區的一級控制物種為苯、甲苯,三級控制物種為乙烯,其余物質為四級控制污染物.當單獨控制O3時,除了上述提到的3 種物種,還需控制丙烯、異戊二烯、苯乙烯與異戊烷.甲苯為單獨控制SOA 時的一級控制污染物,對SOA 生成潛勢的貢獻最大.聯合控制O3與SOA 時,甲苯和乙烯為優先控制污染物.苯是健康風險控制中的一級控制物.方山綜合來看需要優先控制的污染物為苯、甲苯、丙烯、乙苯、順-2-丁烯、乙烯和正十二烷.

2.5 優先控制污染源

通過PMF 運算最終得到6 個因子結果,如圖6所示,因子1 中乙烯、乙炔、乙烷和苯的比例較高,這些物種都與煉焦過程的指紋特征相符合[27],且該因子中B/T 的比值為8.4,較高的B/T 比值也是焦化排放的一個典型特征,Li 等[39]選擇了山西兩座具有代表性的焦化廠來調查,發現焦爐煙氣B/T 的平均比值為6.1,Zhang 等[32]在河北省的一個側裝式搗固機械化濕焦淬火焦爐煙氣研究中,發現焦爐煙囪的B/T 比值為8.1,因此將因子1 識別為焦化源.因子2的特征物為異丁烷、正戊烷、異戊烷、環戊烷、2-甲基戊烷和3-甲基戊烷等長鏈烷烴,幾種物質都是典型的汽油型尾氣示蹤劑[40],且B/T 比值為0.4,接近于機動車排放的典型比值0.5,故推測因子2 為汽油型尾氣源;因子3 的特征物為苯系物,其中甲苯、乙苯、間/對-二甲苯、鄰-二甲苯和苯乙烯等物質常被用作涂料、油漆和清洗劑等溶劑[41],故推測因子3為溶劑使用源;因子4 中,丙烷、順-2-丁烯、正丁烷、異丁烷和1-丁烯的貢獻較高,據Na 等[42]和任義君等[43]報道,LPG 和NG 的使用會釋放丙烷、異丁烷、正丁烷和順-2-丁烯,1-丁烯也是LPG 的成分之一[44],且該因子中正戊烷、異戊烷等油氣揮發示蹤物的貢獻率較低[45],故排除油氣揮發源的可能,識別為LPG/NG 使用源;因子5 中具有高豐度的正十一烷和正十二烷,高碳烷烴與柴油型尾氣的排放密切相關[46],因此,將因子5 標記為柴油型尾氣.因子6 中異戊二烯貢獻較大,異戊二烯被認為是植物源排放的示蹤物[47],因此標記因子6 為植物源.

圖6 PMF 來源解析成分譜Fig.6 Chemical profiles decomposed by PMF source apportionment model

由圖7 可以看出,介休TVOCs 濃度受焦化源和汽油型尾氣源的影響最大,貢獻占比分別高達32.4%和29.0%,其次為溶劑使用源(16.9%)、LPG/NG使用源(10.5%)和柴油型尾氣源(8.4%),植物源(2.8%)的占比則相對較少.在焦化廠分布密集的地區,較為發達的經濟導致人口比較密集,機動車保有量較高,因此焦化源和車輛尾氣源的貢獻都會很高.與介休不同,方山LPG/NG 的使用是第一大污染源(39.8%),其次為柴油型尾氣(28.2%),這可能與采樣點附近居民使用LPG 和NG 作為家庭和餐飲業燃料,及農村居民多使用柴油型機動車和非道路農用機械有關.方山本地無焦化廠,但焦化源的貢獻有10.9%(圖7).采樣期間東南風盛行,方山的焦化污染可能與其東南方向分布的焦化廠的遠距離污染傳輸有關(圖1).

圖7 PMF 模型中介休焦化區和方山對照區各源對TVOCs濃度的貢獻Fig.7 Source contributions of TVOCs concentrations in coking polluted area and control area with PMF model

為了進一步確定優先控制污染源,本文基于PMF模型源解析結果計算了各源對2個地區優控物種的貢獻,將對優控物種貢獻最大的前2 種污染源作為優控污染源.如圖8 所示,焦化源和汽油型尾氣源是介休苯和異戊烷的主要來源;汽油型尾氣源和溶劑使用源是甲苯的主要來源;焦化源和柴油型尾氣源是乙烯的主要來源;丙烯和苯乙烯主要來源于焦化源和溶劑使用源;異戊二烯主要來源于溶劑使用源和柴油型尾氣源.綜合而言,介休的優控污染源主要包括焦化源、汽油型尾氣源、溶劑使用源與柴油型尾氣源.方山苯主要來自焦化源和汽油型尾氣源;甲苯主要來自汽油型尾氣源和柴油型尾氣源;丙烯主要來自焦化源和柴油型尾氣源;LPG/ NG 使用源和柴油型尾氣源是乙苯、順-2-丁烯和正十二烷的主要來源.考慮到方山焦化源主要來自于傳輸,因此,方山本地需要優先控制的污染源應該是LPG/NG 使用源、柴油型尾氣源和汽油型尾氣源.

圖8 PMF 模型中介休焦化區和方山對照區各源對優先控制污染物的貢獻Fig.8 Source contributions of the priority control pollutants in coking polluted area and control area with PMF model

研究報道,京津冀和長三角(如北京和上海等)大城市VOCs 主要來源于交通源,烷烴是優勢物種[48-50];對山東德州等農村地區的研究結果表明生物質燃燒對當地大氣VOCs 的組成有顯著的影響,其主要物種為甲苯、異戊二烯、乙烯和丙烯等[51];在中國西北部石化污染型城市奎屯市的研究發現,VOCs 主要來源于煤炭、汽油和LPG 的使用,烷烴和烯烴是優勢物種,尤其是乙炔、乙烷和丙烷的高濃度[16].可以發現,不同污染類型城市VOCs 的污染源和排放特征不同.但是,單一的VOCs 濃度特征并不能決定它們對環境和健康的影響,本研究中焦化采樣點乙烷濃度最高,但是對O3、SOA 和健康風險貢獻最大的物種卻分別為乙烯、甲苯和苯,本研究提示未來的研究應該更多的從環境和健康影響的角度為各個城市和地區篩選優控污染物和優控污染源.

3 結論

3.1 介休焦化區VOCs 污染嚴重,主要污染物種為乙烷、異戊烷、甲苯、乙烯、乙炔、正戊烷和苯,且濃度明顯高于方山對照區.方山總體污染并不嚴重,但其丙烷濃度較高.

3.2 介休焦化區VOCs 組成具有明顯的烷烴占比低而芳香烴和烯烴占比高的特點,且OFP、SOAFP與健康風險都遠高于方山.

3.3 苯、甲苯、乙烯、丙烯、異戊二烯、苯乙烯和異戊烷是介休的優控污染物,苯、甲苯、丙烯、乙苯、順-2-丁烯和正十二烷是方山的優控污染物.

3.4 介休需優先控制對大氣污染與人體健康影響較大的焦化企業、汽油型尾氣、溶劑使用源和柴油型尾氣源的VOCs排放.方山應優先控制LPG/NG使用源、柴油型尾氣源、汽油型尾氣源和焦化源,在加強排放管控的同時需注意污染物傳輸的影響.

致謝：本實驗現場采樣工作由張智清、郭聰等協助完成,在此表示感謝.