南京市江北工业区秋冬季重污染天VOCs污染特征

论文总字数：15881字

目 录

摘要 I

Abstruct II

1 绪论 1

1.1研究背景和意义 1

1.2挥发性有机物的简介 1

1.2.1挥发性有机物的性质 1

1.2.2挥发性有机物的来源 1

1.3国内外VOCs研究进展 1

1.4 VOCs对人体健康的影响 2

2 采样方案及样品的采集和分析 3

2.1 实验方案 3

2.1.1 采样地点 3

2.1.2采样时间 3

2.1.3实验仪器介绍 3

2.2数据处理方法 4

3 结果与讨论 4

3.1 南京秋冬季江北地区环境空气VOCs浓度特征 4

3.2 TVOCs浓度日变化特征 5

3.2.1南京市江北地区月均TVOCs浓度日变化特征 5

3.3 环境空气典型挥发性有机物的污染特征 6

3.4 气象因素对环境空气中VOCs浓度变化的影响 8

3.4.1 环境空气VOCs浓度与风速关系 9

3.4.2 环境空气VOCs浓度与降雨量的关系 10

3.4.3 环境空气VOCs浓度与相对湿度的关系 10

3.4.4 环境空气VOCs浓度与温度关系 11

3.4.5 环境空气VOCs浓度与风向关系 12

4结论 13

参考文献 14

致谢 15

南京江北工业区秋冬季重污染天VOCs的污染特征

王珊

，China

Abstract: This paper is studied pollution characteristics of VOCs in winter and autumn heavy pollution days in Nanjing Jiangbei industrial zone. Selecting a rooftop of NUIST as an observation site, using AMA’s GC 5000 analytical system for online monitoring of VOCs. By monitoring the VOCs from November to December in 2013, combined with the same period of meteorological data to analysis the air pollution characteristics of VOCs and investigated the effect of weather condition and industrial source. The conclusion is that the main VOCs in Nanjing Jiangbei in winter and autumn are alkanes, alkenes and aromatics. Diurnal variation of TVOCs concentration have bimodal trend, the peak appeared at 8:00 and 17:00 in the morning, whereas the lowest value appeared at 14:00 pm. Within a certain threshold the greater of wind speed the more conductive to the spread of VOCs. Rain is also helpful to remove the VOCs in the environment. However, relative humidity as a necessary condition of rainfall have a positive correlation with VOCs. While an elevated temperature will be accompanied by increased concentrations of VOCs. What’s more, the changing of wind direction in the short term will affect the concentration of VOCs within a certain period of monitoring sites. When the wind was coming from the industrial sources (a northeast wind), higher concentrations of alkene were observed at the monitoring site.

Key words: winter and autumn；VOCs；pollution characteristics；meteorological factors

1 绪论

1.1 研究背景和意义

近年来由于我国社会和经济的飞速发展以及人们生活水平的提高，城市环境空气污染问题已经上升成为我国污染治理问题的重中之重，而由于在监测、管理、和规范制定方面仍然却在缺陷导致部分挥发性有机物尚未进行处理处置就排放入环境大气中从而造成其污染问题更加严峻。

作为一类有机化合物的总称，挥发性有机物（volatile organic compounds，VOCs）在常规温度下它们的蒸发速率大，易挥发。对于VOCs，在国际范围内并没有统一定义。但是对于总挥发性有机物（TVOCs）的定义，世界卫生组织（WHO）却有一个明确的定义：沸点在50~260℃之间而熔点却低于室温的挥发性有机化合物的总称。有些VOCs是无毒无害的，有些则是有毒有害的。VOCs对环境与人体健康所造成的危害正在被人们逐步的了解，自然界中许多污染现象与危害都与其有关。VOCs的人为排放源大量来源于交通运输，石油化工行业以及有机溶剂使用过程等。因此在国家环境保护“十二五”规划中分别从这三个来源方面指出要加强和完善对挥发性有机污染物的控制^[1]。

南京作为长三角地区的重点城市，近几年经济发展迅猛，而作为以南钢，南化为首的化学工业企业是江北地区主要VOCs的来源，同时大量机动车尾气的排放使得近几年江北空气环境污染问题越来越严重。因此，本文以南京江北地区为研究区，选择秋冬季典型重污染天（2013年11~12月），分析空气中VOCs污染特征并探讨气象条件和工业源对其产生的影响，有助于了解重污染天影响VOCs浓度的因素，从而对减轻VOCs污染具有一定意义。

1.2 挥发性有机物的简介

1.2.1挥发性有机物的性质

美国国家环境保护局（EPA）将VOCs定义为除CO、CO2、碳酸、金属碳化物或碳酸盐之外的，任何能参加大气光化学反应的含碳化合物。大气环境中VOCs的浓度虽低，却在大气化学过程中扮演着极为重要的角色，影响着大气的氧化性、二次气溶胶的形成和大气辐射平衡等，对一些区域或全球气候环境问题有着重要影响^[1]。目前已检测出300多种挥发性有机物，最常见的有乙烷、丙烷、苯、甲苯、乙苯、乙烯等。

1.2.2 挥发性有机物的来源

VOCs的排放分为天然源和人为源两种，前者主要代表物为异戊二烯、甲基丁烯醇等，主要来自植物挥发。后者则主要源于人类生产生活中的不完全燃烧过程和涉及有机产品的挥发散逸，其化学组分极为丰富。人为源主要来自汽车尾气的排放、汽油的挥发、工业的排放 、燃烧源、室内源这五类。和天然源相比，VOCs人为源排放量较低，但是由于城市中心区域道路日常有大量的机动车排放汽车尾气以及工业区日常排放大量VOCs进入大气使得人为排放源成为城市区域大气VOCs的主要来源。

1.3 国内外VOCs研究进展

由于污染的加剧，如今的人们越来越重视环境的保护，国外率先开展对挥发性有机物的特征研究。五十年代初Haggen-Smit^[2]研究得出光化学烟雾中的刺激性气体是臭氧并得出了它的形成理论，他认为由于汽车尾气的排放导致城市大气中VOCs和NOx剧增。Marr等^[3]在阿伯丁市中心研究证实了在该市中心所测得的VOCs中主要是芳香族化合物，而测得的这些VOCs主要来源于机动车尾气的排放；在码头所测得的VOCs中以是烷烃和烯烃为主，出现这种现象的原因是码头每天有大量的柴油车经过以及轮船的停靠，他们都会排放出大量的尾气，但是和全市所有排放源相比，柴油车和轮船所占的比重却比较低。Khoder等^[4]在埃及开罗的拉美西斯和哈拉姆所作关于挥发性有机物的研究结果表明这两个城市苯系物的来源主要是汽车尾气的排放。Srivastava^[5]在孟买的研究中发现空气中的 VOCs 的主要排放形式是蒸汽态，而这种蒸汽态的排放主要来源于海洋表面的汽油废气挥发和机动车尾气。由此可总结，在国外的研究中城市大气VOCs 的主要来源就是由各类交通设施所排放的尾气。在关注挥发性有机物主要来源于汽车尾气的排放的同时，还应注意溶剂挥发和液化石油气的泄漏也会导致空气中挥发性有机物浓度的增加，这些都体现了国外学者对挥发性有机物的重视程度^[6]。

从兰州市发生我国第一次较为严重的光化学烟雾开始，我国学者开始了研究空气环境中VOCs的污染问题。八十年代以前，我国居民在生产生活中主要采用煤等化石燃料作为主要的能源，故而当时的空气污染问题主要表现为煤烟型污染。八十年代后期，由于我国社会经济水平不断发展，城市化进程的加快，除兰州以外其他城市如北京、上海、广州等也相继出现光化学烟雾的污染问题，因此从90年代开始，我国学者就开始了对VOCs污染问题的研究。如白郁华^[7]等人在90年代对北京城郊大气NMHC（非甲烷挥发性有机物）监测，发现它的日变化呈现出双峰变化规律，并且测出了大气中烷烃、烯烃、芳香烃占比分别为60%，21%以及19%^[8]；而2004年张爱东^[9]在上海市所做的研究中发现，冬季上海市交通干道中VOCs的主要成分是芳香烃和烷烃，这主要是由于上海市交通拥堵，机动车尾气排放量大导致当地苯系物的检测量比较高；常青^[10]在石家庄市对冬、春两季环境空气中VOCs的污染特征研究不仅指出了VOCs的来源还说明了VOCs和PM_2.5具有一定的相关性以及翟增秀^[11]对天津中心城区环境空气中挥发性有机物污染特征的研究表明VOCs的季节变化特征且季节不同其挥发性有机物的组成存在一定的差异。而综合他们的研究最后可以得出大气中 VOCs 主要组分是芳香烃、烷烃和烯烃；冬季与夏季检测到的挥发性有机物浓度普遍高于春季和秋季，文教类地区的VOCs浓度比工业区和交通区的浓度要低，挥发性有机物的浓度高峰值分别出现在早晚交通高峰期呈现出双峰变化的规律且由于VOCs组成结构的复杂性与多变性，城市空气中挥发性有机物的种类越来越多，而来自汽车尾气的比例明显增加。

随着社会经济的飞速发展，人们的生活水平也逐步提高导致大量的工业企业兴起，私家车持有量的不断增加，环境空气中VOCs的污染问题也更加严峻。如今，越来越多的国内学者开始展开对VOCs污染问题的研究，分析 VOCs的污染特征及其来源，这对未来维护大气环境及对污染的防护和治理也具有重要意义^[6]。

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