基于走航监测系统的某工业区VOCs污染分布及组成特征分析

刘红斌

(山西省长治市武乡县环境监测站，山西 武乡 046300)

挥发性有机物(VOCs)指在常温状态下容易挥发的有机化合物。VOCs能够参与大气光化学反应，是臭氧(O3)和细颗粒物(PM2.5)生成不可或缺的前体物[1]。同时根据调查了解，VOCs会对人体的眼角膜、呼吸道和皮肤等部位产生强烈刺激，还可能会对中枢神经系统产生影响，甚至产生癌变。我国空气中存在的VOCs就主要来源于人为排放，具体主要来自燃料燃烧和工业废气、汽车尾气、光化学污染等。然而，工业VOCs排放时具有强度大、浓度高、污染物种类多等特点，极大提高了VOCs后续治理的难度[2]。环境监测是开展一切环境工作的前提，是推进切合我国实际国情真正有效治理VOCs的重要手段[3]。本研究基于在线挥发性有机物质谱仪(SPIMS2000)检测系统，对某工业区VOCs进行走航监测，并分析其污染分布及组成特征，从而为其VOCs合理减排及有效环境监管提供科学依据。

1 某工业区概述

某工业区存在JC石化工业区、HF石化工业区、MY涂装工业区、DY集团工业区等4个重点VOCs污染区域。其中，JC石化工业区主要包括JC石化、HL化工等企业。

2019年7月20日至7月24日，分别于上午、下午、夜间3个时段，围绕JC石化工业区、HF石化工业区、MY涂装工业区、DY集团工业区等4个重点VOCs污染区域开展高时空分辨率的VOCs走航监测示范服务。

2 区域VOCs污染分布特征分析

2.1 JC石化工业区

通过高时空分辨率走航监测系统的走航监测发现，JC石化工业区共出现6次TVOC质量浓度异常值(>500 μg/m3)，有3次超过所在地省地方标准规定的质量浓度限制2 000 μg/m3。锁定重点污染点位3处，周边企业为JC石化、HL化工。其中，JC石化周界的主要污染物为C4～C6的烯烃类，HL化工周界的主要污染为三苯类，此类物质光化学反应活性较强，对臭氧或PM2.5贡献较大，建议重点排查相关生产装置或工段。JC石化工业区异常点位统计分析如第188页表1所示。

2.2 HF石化工业区

HF石化工业区共出现 7 次 TVOC 质量浓度异常值(>500 μg/m3)，有 4 次超过该省地方标准规定的质量浓度限制 2 000 μg/m3。锁定重点污染点位 4 处，周边企业为HF石化、XG燃气。其中，HF石化西北侧 C4～C6 的烯烃类物质浓度较高，南厂界苯系物浓度较高，且高值出现在夜间，经现场排查，夜间HF石化多进行化工品、油品装卸作业，为疑似排放源。XG燃气附近以苯、苯烯酸丁酯/萘为主。建议重点排查临近相关装置或工段。HF石化工业区异常点位统计分析如第188页表2所示。

表1 JC石化工业区异常点位统计分析

表2 HF石化工业区异常点位统计分析

2.3 MY涂装工业区

MY涂装工业区企业相对较少，主要为家具制造行业，走航期间TVOC 峰值质量浓度为666 μg/m3，主要物质为二甲苯、丁烯，上风向企业为BS家具公司。

2.4 DY集团工业区

DY工业区仅出现2次TVOC质量浓度异常值(>500 μg/m3)，该点位于DY集团北部货车停车场北侧道路，TVOC质量浓度峰值为1 055 μg/m3，主要物质为二硫化碳；DY高分子材料附近TVOC质量浓度峰值为672 μg/m3，主要物质为三氯乙烷、三氯乙烯；夜间走航期间区域整体TVOC浓度较低，疑似夜间没有生产。DY集团工业区异常点位统计分析如表3所示。

表3 DY集团工业区异常点位统计分析

3 区域 VOCs 污染组成特征分析

3.1 TVOC 浓度分布特征

由四大工业区TVOC 浓度分布箱型图可知，JC石化工业区及HF石化工业区TVOC浓度水平大体相似，与DY集团工业区、MY涂装工业区相比，TVOC浓度集中区间相对偏高，应强化管控。

3.2 区域类源解析

四大工业区由于辖区内企业生产工艺不同，呈现不同的VOCs排放特征。JC石化以烯烃(35%)、苯系物(28%)、烷烃(23%)为主，HF石化以苯系物(40%)、烯烃(16%)、含氧含氮烃(19%)为主，MY涂装工业区苯系物为首要污染物，卤代烃、烷烃、烯烃、含氧含氮烃占比较均衡，DY集团附近偶然出现一次二硫化碳/丙硫醇高值，拉高了区域内有机硫占比，其余污染源项占比较均衡。四大工业区域类源解析结果如图1所示。

3.3 优控物种筛选

对四大工业区筛选各工业区平均浓度排名，前十的 VOCs 物种如图2所示。

图1 四大工业区域类源解析结果

图2 四大工业区优控物种筛选

依据2019年6月环保部印发的《重点行业挥发性有机物综合治理方案》，其中多种 VOCs 组分属于应重点管控物质，各工业区应有针对性地制定相关管控方案。重点控制的 VOCs 物质如表4所示。

表4 重点控制的 VOCs 物质

4 结论

通过对JC石化工业区、HF石化工业区、MY涂装工业区、DY集团工业区等4个重点VOCs污染区域开展高时空分辨率的VOCs走航监测服务，得出如下结论：

1) 发现TVOC浓度异常点位12处(>500μg/m3)：JC石化工业区4处、HF石化工业区5处、MY涂装工业区1处、DY集团工业区2处。

2) 发现厂界超标点位7处(>2 000μg/m3)：JC石化工业区3处，HF石化工业区3处，DY集团工业区1处。

3) JC石化工业区TVOC 浓度高值主要出现在JC石化(以C4～C6 的烯烃类为主)、HL化工(以三苯类物质为主)周界。

4) HF石化工业区 TVOC 浓度高值主要出现在HF石化(以C4～C6 的烯烃类为主)、XG燃气(以苯、苯烯酸丁酯/萘为主)周界。

由此可见，地区苯系物、烯烃类物质浓度较高，此类物质具有较强的光化学反应活性，对臭氧及PM2.5的贡献较高，应强化管控。同时，夜间VOCs浓度普遍高于白天，一方面是由于白天受辐射强度的影响，VOCs迅速转化为O3；另一方面，建议加强针对夜间生产、油品装卸等过程的排查。