湖北省主要固定燃燒源大氣顆粒物及VOCs排放特征研究

陳 娟，程繼雄，曾 艷，程勝高

(1．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)環(huán)境學(xué)院，湖北武漢430074;2．湖北省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，湖北武漢430072;3．黃石市環(huán)境保護(hù)局，湖北黃石435000)

湖北省主要固定燃燒源大氣顆粒物及VOCs排放特征研究

陳 娟1，程繼雄2，曾 艷3，程勝高1

(1．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)環(huán)境學(xué)院，湖北武漢430074;2．湖北省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，湖北武漢430072;3．黃石市環(huán)境保護(hù)局，湖北黃石435000)

于2014年1月至12月對(duì)湖北省9個(gè)城市21家典型企業(yè)的固定燃燒源進(jìn)行了典型大氣顆粒物及揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的監(jiān)測(cè)工作，研究了固定燃燒源大氣顆粒物及VOCs的排放特征及其物質(zhì)組成。結(jié)果表明:大氣顆粒物年排放總量與裝機(jī)容量呈正相關(guān)關(guān)系，顆粒物粒徑越細(xì)占總顆粒物的質(zhì)量百分比越低;不同燃料的鍋爐廢氣中的PM10和PM2．5質(zhì)量濃度表現(xiàn)為:石油焦＞煤＞生活垃圾，燃?xì)忮仩t廢氣中只檢出PM1．0;焦化廠和煉鐵廠鍋爐廢氣中的VOCs以烯(炔)烴為主，各占79．21%和81．09%，乙烯占總VOCs的百分比最高，分別為69．13%和68．88%;燃油鍋爐廢氣中的VOCs以烯(炔)烴(91．74%)為主，燃?xì)忮仩t廢氣中的VOCs以烯(炔)烴(37．96%)和醛脂(38．79%)為主;鍋爐廢氣中VOCs的組分和濃度受鍋爐使用類型和燃料類型差異的影響，排放廢氣中的VOCs濃度水平表現(xiàn)為:焦化廠鍋爐＞煉鐵廠鍋爐，燃油鍋爐＞燃?xì)忮仩t，且組分更復(fù)雜。

固定燃燒源;大氣顆粒物;揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs);排放特征;湖北省

Key words:stationary combustion source;air particulate matter;volatile organic compounds(VOCs);emission characteristics;Hubei province

近年來(lái)，大氣污染已成為影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人類健康的重大環(huán)境問(wèn)題。其中，大氣顆粒物已成為城市大氣污染的重要來(lái)源，并受到國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注［1-4］。為切實(shí)改善城市大氣環(huán)境，如何有效地控制大氣細(xì)顆粒物的排放成了當(dāng)前社會(huì)和學(xué)界的一大難點(diǎn)和挑戰(zhàn)。作為PM2．5重要來(lái)源之一的固定燃燒源，對(duì)其排放特征及其物質(zhì)組成展開(kāi)研究可以為有針對(duì)性的大氣顆粒物減排提供參考。

固定燃燒源以鍋爐為排放載體，燃料在鍋爐內(nèi)高溫燃燒直接向大氣排放一次顆粒物及大量的氣態(tài)前體物［揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)、硫化物、NOx和NH3］，并在大氣中通過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成硫酸鹽類、硝酸鹽類及半揮發(fā)性有機(jī)物(SVOCs)等二次顆粒物，導(dǎo)致大氣中可吸入顆粒物含量增加［5-7］。煤是主要的鍋爐燃料之一，是影響大氣顆粒物排放數(shù)量和化學(xué)成分的重要因素，大氣中大量的顆粒物直接或間接地來(lái)自于煤的燃燒過(guò)程［8-9］。已有研究表明，約有33%的總懸浮顆粒物(TSP)由燃煤生成［10］，燃煤對(duì)大氣PM2．5的直接貢獻(xiàn)為7．0% ～16．4%［11-12］。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)不同燃料污染源排放大氣顆粒物的成分、粒徑分布進(jìn)行了研究［13-15］，結(jié)果顯示:燃油鍋爐排廢對(duì)大氣污染有一定的貢獻(xiàn)，燃油鍋爐廢塵主要以碳黑和絮狀物為主，廢塵粒徑較細(xì)、有一定的黏性，且溫度較高，難以治理［16］。目前關(guān)于固定燃燒源VOCs的研究主要集中在排放控制、治理技術(shù)分析評(píng)估［17-18］、VOCs的組分及區(qū)域分布特征［19］、行業(yè)VOCs排放特征［20-22］以及源解析［23-24］等方面。

隨著我國(guó)中部崛起、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)的推進(jìn)，湖北省社會(huì)經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢(shì)，伴隨而來(lái)的大氣環(huán)境問(wèn)題也日漸嚴(yán)重。為研究湖北省固定燃燒源大氣顆粒物及VOCs的排放特征，本文選取了省內(nèi)9個(gè)地級(jí)市21家典型企業(yè)的固定燃燒源進(jìn)行了TSP、PM10、PM2．5、PM1．0及VOCs等排放因子的監(jiān)測(cè)工作，系統(tǒng)地分析了不同企業(yè)典型大氣顆粒物及VOCs的排放特征，對(duì)認(rèn)識(shí)大氣顆粒物污染及制定相關(guān)防治對(duì)策具有至關(guān)重要的作用，同時(shí)VOCs的監(jiān)測(cè)結(jié)果可為今后湖北省各城市大氣VOCs源解析提供參考。

1 材料與方法

1．1 大氣顆粒物采樣地點(diǎn)及方法

根據(jù)湖北省各工業(yè)類型比例和能源結(jié)構(gòu)特征，選擇涉及鋼鐵、化工、建材、電力、民用五大類共21家企業(yè)的固定燃燒源進(jìn)行了 TSP、PM10、PM2．5和PM1．0等排放因子的監(jiān)測(cè)工作。采樣對(duì)象均是該行業(yè)主要的龍頭企業(yè)或單位，其中包括鋼鐵行業(yè)1個(gè)(燃料為煤)、石油化工行業(yè)1個(gè)(燃料為瓦斯)、玻璃行業(yè)1個(gè)(燃料為石油焦)、水泥行業(yè)1個(gè)(燃料為煤)、電力行業(yè)14個(gè)(燃料為垃圾2個(gè)、煤12個(gè))、民用行業(yè)3個(gè)(燃料為天然氣2個(gè)、石油焦1個(gè))，大氣顆粒物采樣點(diǎn)位詳見(jiàn)圖1。

圖1 大氣顆粒物采樣點(diǎn)位示意圖Fig．1 Schematic map of particulate matter sampling sites

燃煤電廠的大氣顆粒物采樣先使用TH-880F微電腦廢塵平行采樣儀(武漢天虹)采集燃煤電廠廢氣通道中大氣顆粒物樣品(等速采樣)，再用XC-5000污染源顆粒物自動(dòng)采樣器(美國(guó) APEX)配PM10-PM2．5-PM1．0旋風(fēng)切割器采集廢氣通道中大氣細(xì)顆粒物(PM10、PM2．5、PM1．0)樣品(采樣流量為18～21 L/min)，監(jiān)測(cè)時(shí)間約為3 h。其他固定源使用TH-880F(武漢天虹)采集TSP樣品，XC-5000(美國(guó)APEX)采集PM10、PM2．5和PM1．0樣品，并采用重量法進(jìn)行分析。SO2和NOX樣品使用Model3080(北京雪迪龍)采集，并用非分散紅外進(jìn)行分析。監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)在固定污染源處理設(shè)施出口，各監(jiān)測(cè)指標(biāo)每次采集樣品不少于2個(gè)，共采集樣品63個(gè)，其中燃煤電廠39個(gè)，其他固定源24個(gè)。樣品在采集與分析過(guò)程中進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制。

1．2 VOCs樣品采集與處理

為研究固定燃燒源VOCs的排放特征，對(duì)典型特征固定燃燒源(煉鐵廠鍋爐、焦化廠鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t)排放廢氣中的VOCs進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。采用PVF氣袋分別在鍋爐廢氣排放通道出口采集焦化廠鍋爐、煉鐵廠鍋爐、燃油鍋爐和燃?xì)忮仩t內(nèi)的空氣，采樣口平行采樣［6，25］，為了避免顆粒物及水蒸氣對(duì)VOCs檢測(cè)的干擾，采樣前在氣袋前增加了除塵、除濕裝置。樣品采集后于24 h內(nèi)分析完畢，分析設(shè)備采用TH-300B系統(tǒng)，并及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)處理:通過(guò)對(duì)樣品中的VOCs種類、比例進(jìn)行分析，確認(rèn)特征排放因子。在樣品采集及分析過(guò)程中，進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制。在通過(guò)鍋爐排氣口采集鍋爐內(nèi)氣體之前，進(jìn)行了周圍環(huán)境空氣空白對(duì)照點(diǎn)的采集［26］。

2 結(jié)果與討論

2．1 大氣顆粒物排放特征分析

圖2 燃煤電廠裝機(jī)容量與大氣顆粒物年排放總量的關(guān)系Fig．2 Relationship between coal-fired power plant capacity and the total annual emissions of atmospheric particulate matter

本研究以燃煤電廠為典型燃煤固定源，對(duì)其裝機(jī)容量與大氣顆粒物年排放量的關(guān)系進(jìn)行了研究，其結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn)，2014年大氣顆粒物的年排放總量與燃煤電廠的裝機(jī)容量變化趨勢(shì)基本一致，呈正相關(guān)關(guān)系［2］，其中總顆粒物、PM10、PM2．5、PM1．0各自的年排放總量與裝機(jī)容量的相關(guān)系數(shù)分別為0．966 7、0．965 0、0．784 1和0．484 1，說(shuō)明顆粒物粒徑越大與裝機(jī)容量的相關(guān)性越大，且PM10、PM2．5、PM1．0和TSP的年排放總量表現(xiàn)為PM10＞PM2．5＞PM1．0，顆粒物粒徑越大，排放總量越大。但燃料不同，大氣顆粒物的年排放總量存在較大差異［27］，本 研究以煤、石油焦、天然氣和生活垃圾為燃料的企業(yè)為研究對(duì)象，對(duì)其大氣顆粒物的排放特征進(jìn)行研究，結(jié)果顯示:企業(yè) TSP的年排放總量特征表現(xiàn)為燃油(77 079 kg/a)＞燃煤(42 112 kg/a)＞生活垃圾(8 690 kg/a)＞天然氣(2 102 kg/a);企業(yè)PM10、PM2．5和PM1．0的年排放總量特征一致，總體表現(xiàn)為燃油＞燃煤＞生活垃圾＞天然氣。此外，由于燃料不同及燃料組合使用形式的不同，單位體積燃料所產(chǎn)生的大氣顆粒物濃度存在差異，如表1所示，單位體積的煤產(chǎn)生的大氣顆粒物濃度比單位體積的生活垃圾產(chǎn)生的大氣顆粒物濃度高;而單位體積煤和生活垃圾組合的燃料產(chǎn)生的大氣顆粒物濃度較單獨(dú)使用這兩種燃料要高;單位體積的燃料油和石油焦產(chǎn)生的大氣顆粒物濃度較其他燃料都要高很多;而單位體積的天然氣基本檢測(cè)不到大氣顆粒物。說(shuō)明燃油對(duì)大氣顆粒物排放的貢獻(xiàn)最大，其次是燃煤，再次是生活垃圾，而天然氣對(duì)大氣顆粒物基本沒(méi)有貢獻(xiàn)，是相對(duì)清潔的燃料。

2．2 固定源顆粒物的粒徑分布特征

本研究以燃煤電廠為典型燃煤固定源，對(duì)其排放廢氣中大氣顆粒物的粒徑分布進(jìn)行了研究，其結(jié)果見(jiàn)表2，其中，PM10/TSP、PM2．5/TSP和PM1．0/TSP用以衡量不同粒徑的顆粒物占總顆粒物的比重。由表2可見(jiàn)，燃煤電廠排放廢氣中PM10/TSP、PM2．5/ TSP和PM1．0/TSP的百分比值分別在30%～50%、10%～20%和5%～10%之間，PM2．5/PM10的比值在0．30～0．90之間，表明顆粒物粒徑越細(xì)，其所占總顆粒物質(zhì)量的百分比越低。

燃煤固定源排放廢氣中PM10/TSP、PM2．5/TSP和PM1．0/TSP的百分比值分別為 1．7% ～19．2%、0．8%～11．5%和1．6%～7．7%;燃油固定源排放廢氣中 PM10/TSP和 PM2．5/TSP的百分比值分別為67．5%和44．6%，PM2．5/PM10的比值為0．661，燃油固定源排放的細(xì)顆粒物占總顆粒物的百分比較燃煤固定源高;生活垃圾燃燒固定源排放廢氣中PM10/TSP和PM2．5/TSP的百分比值分別為16%和10%，PM2．5/PM10的比值為0．625;燃?xì)夤潭ㄔ磁欧艔U氣中未檢測(cè)出PM10和PM2．5。生活垃圾燃燒和燃?xì)夤潭ㄔ磁欧艔U氣中 PM10/TSP、PM2．5/TSP和PM1．0/TSP的百分比值均較燃煤固定源小。總體上其百分比值大小順序表現(xiàn)為:燃油＞燃煤＞生活垃圾＞燃?xì)?。固定源排放廢氣中細(xì)顆粒物的比重與燃料有關(guān)，燃料不同燃燒排放的廢氣中細(xì)顆粒物的分布特征不同，使用煤、石油焦、天然氣和生活垃圾作燃料的鍋爐廢氣中的PM10、PM2．5、PM1．0所占大氣顆粒物的百分比也不同。其中，石油焦作燃料的固定源排放的細(xì)粒子比煤作燃料的要高，生活垃圾和天然氣排放的細(xì)粒子比煤作燃料的要低，以天然氣作為燃料排放的廢氣中未檢測(cè)出PM10和PM2．5，只檢測(cè)出PM1．0，從而說(shuō)明天然氣是較石油焦、煤和生活垃圾更為清潔的燃料。

表1 企業(yè)單位體積燃料排放污染物濃度對(duì)比表Table 1 Comparison of the concentration of pollutants per unit volume fuel

表2 燃煤固定源排放廢氣中大氣顆粒物的粒徑分布Table 2 Size distribution of particulate matter from stationary combustion sources of coal

2．3 固定燃燒源VOCs組分特征

本研究對(duì)鋼鐵廠兩種不同工藝(焦化廠和煉鐵廠)的鍋爐及其他企業(yè)燃油鍋爐和燃?xì)忮仩t排放廢氣中的VOCs進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3和表4。由表3和表4可見(jiàn)，焦化廠鍋爐排放廢氣中VOCs的總排放量(5 859．67 μg/m3)遠(yuǎn)大于煉鐵廠(296．53 μg/m3);燃油鍋爐排放廢氣中VOCs的總排放量(2 158．40 μg/m3)是燃?xì)忮仩t(143．24 μg/m3)的15倍;焦化廠和煉鐵廠鍋爐排放廢氣中檢測(cè)出的VOCs種類及數(shù)量基本一致，分別為26種和23種。焦化廠鍋爐排放廢氣中VOCs的烯(炔)烴組分?jǐn)?shù)量較煉鐵廠鍋爐多1種，鹵代烴多3種，但苯系物的數(shù)量比煉鐵廠少，在煉鐵廠鍋爐廢氣中檢測(cè)出的氰類物質(zhì)在焦化廠鍋爐中未檢測(cè)出;燃油鍋爐和燃?xì)忮仩t排放廢氣中檢測(cè)出的VOCs種類及數(shù)量存在較大差異，分別為27種和17種，其中燃油鍋爐中檢測(cè)出的烯(炔)烴和醛酯都較燃?xì)忮仩t多4種，烷烴和鹵代烴較燃?xì)忮仩t少2種，苯系物在燃?xì)忮仩t中未檢出?？梢?jiàn)，VOCs的濃度、種類及數(shù)量因鍋爐所處工藝及燃料的不同而存在較大差異，焦化廠鍋爐排放廢氣中VOCs的濃度較煉鐵廠大［28］;燃油鍋爐排放廢氣中VOCs的濃度較燃?xì)忮仩t大［29］。

表3 焦化廠鍋爐與煉鐵廠鍋爐排放廢氣中VOCs濃度對(duì)比(μg/m3)Table 3 Comparison of VOCs concentration in exhaust gases from coke and iron work plant boilers(μg/m3)

表4 燃油鍋爐與燃?xì)忮仩t排放廢氣中VOCs濃度對(duì)比(μg/m3)Table 4 Comparison of VOCs concentration in exhaust gases from fuel and gas boilers(μg/m3)

焦化廠、煉鐵廠、燃油、燃?xì)忮仩t排放廢氣中VOCs的組分特征見(jiàn)圖3。由圖3可見(jiàn):焦化廠鍋爐排放廢氣中VOCs的主要組分為烯(炔)烴和烷烴，其百分比組成表現(xiàn)為烯(炔)烴(78．21%)＞烷烴(18．62%)＞苯系物(2．67%)＞鹵代烴(0．48%)＞醛酯(0．01%)＞氰(0．00%);煉鐵廠鍋爐排放廢氣中VOCs的主要組分為烯(炔)烴，其百分比組成表現(xiàn)為烯(炔)烴(81．09%)＞苯系物(9．45%)＞烷烴(7．51%)＞鹵代烴(0．93%)＞醛酯(0．06%)＞氰(0．96%);烷烴在焦化廠鍋爐排放廢氣VOCs中所占百分比是煉鐵廠的2．5倍，苯系物在煉鐵廠鍋爐排放廢氣VOCs中所占百分比是焦化廠的3．5倍。可見(jiàn)，焦化廠和煉鐵廠鍋爐排放廢氣VOCs中各類物質(zhì)的含量因鍋爐使用類型的不同而出現(xiàn)差異［30］。

由圖3還可以看出:在燃油鍋爐排放廢氣VOCs中主要為烯(炔)烴，其次為苯系物，其百分比組成表現(xiàn)為烯(炔)烴(91．74%)＞苯系物(4．62%)＞醛脂(1．99%)＞烷烴(0．88%)＞鹵代烴(0．53%)＞氰(0．25%);在燃?xì)忮仩t排放廢氣VOCs中烯(炔)烴和醛脂所占百分比相對(duì)較高，烷烴和鹵代烴所占百分比基本一致，其百分比組成具體表現(xiàn)為醛脂(38．79%)＞烯 (炔)烴 (37．96%)＞烷烴(10．65%)＞鹵代烴(10．40%)＞氰(2．21%)＞苯系物(0．00%);在燃油鍋爐排放廢氣VOCs中所占百分比較大的苯系物(4．62%)在燃?xì)忮仩t排放廢氣VOCs中未檢出，燃?xì)忮仩t排放廢氣VOCs中所占百分比較大的烷烴、鹵代烴和氰類物質(zhì)分別比燃油鍋爐排放廢氣VOCs中的相應(yīng)物質(zhì)大12．1倍、19．6倍和8．8倍，說(shuō)明不同燃料的鍋爐排放廢氣中VOCs的種類和物質(zhì)組分存在較大差異。

圖3 焦化廠、煉鐵廠、燃油、燃?xì)忮仩t排放廢氣中VOCs的組分特征Fig．3 Characteristics of VOCs composition in different exhaust gases from coke work plant，iron work plant，fuel and gas boilers

不同鍋爐排放廢氣中VOCs特征譜見(jiàn)圖4。由圖4可見(jiàn):焦化廠和煉鐵廠鍋爐排放廢氣中均含有高濃度的低碳烷烴、烯烴和苯系物，如乙烷、乙烯、丙烷、乙炔、苯、乙苯等物質(zhì)，但焦化廠鍋爐排放廢氣中的VOCs濃度遠(yuǎn)大于煉鐵廠，焦化廠鍋爐排放廢氣中檢測(cè)到的乙烷(1 008．83 μg/m3)、乙烯(4 034．47 μg/m3)濃度最高，分別占17．21%和68．88%，其他依次為乙炔(5．00%)＞丙烯(4．20%)＞苯(2．17%)＞丙烷(1．11%)，煉鐵廠鍋爐排放廢氣中乙烯(202．95 μg/m3)的濃度最高，占69．13%，其他依次為乙炔(7．12%)＞苯(5．46%)＞乙烷(5．26%)＞丙烯(4．52%)＞丙烷(1．66%)＞乙苯(1．18%);焦化廠和煉鐵廠鍋爐排放廢氣中相同的VOCs占總VOCs的百分比存在差異性，且兩種鍋爐排放廢氣中主要的VOCs組分存在較大差異［25］;焦化廠鍋爐排放廢氣中檢測(cè)出26種VOCs，其中9種(環(huán)戊烷、異戊烷、正戊烷、反式-2-戊烯、異戊二烯、正己烷、氯甲烷、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、)在煉鐵廠鍋爐廢氣中未檢出，煉鐵廠鍋爐排放廢氣中檢測(cè)出23種VOCs，其中6種(1-戊烯、甲苯、異丙苯、正十一烷、乙腈、氯化芐)在焦化廠鍋爐排放廢氣中未檢出，說(shuō)明同一類型的鍋爐因其所處工藝的不同，其排放廢氣中的VOCs的種類、數(shù)量和濃度會(huì)出現(xiàn)較大的差異。

圖4 焦化廠、煉鐵廠、燃油、燃?xì)忮仩t排放廢氣中VOCs特征譜Fig．4 Characteristics of VOCs composition in different exhaust gases from coke work plant，iron work plant，fuel and gas boilers

由圖4還可以看出:燃油和燃?xì)忮仩t排放廢氣中的VOCs以低碳烷烴和烯烴為主，包含高濃度的乙烯、丙烯和乙炔等，兩種鍋爐排放廢氣中的含氧有機(jī)物種類也較多，如丙烯醛、丙酮、乙腈等，但不同燃料鍋爐排放廢氣中VOCs的濃度水平存在很大差異，燃油鍋爐排放廢氣中乙烯(981．8 μg/m3)和乙炔(698．04 μg/m3)的濃度較高，占46．10%和32．80%，其他依次為丙烯(9．64%)＞苯(2．36%)＞1-丁烯(1．34%);燃?xì)忮仩t廢氣中乙烯(33．10 μg/m3)、丙烯醛(27．46 μg/m3)和乙炔(13．82 μg/m3)的濃度相對(duì)較高，分別占25．41%、25．13%和11．73%，其他依次為丙酮(8．10%)＞三氯甲烷(5．81%)＞丙醛(5．56%)＞十二烷(5．40%)＞丙烷(3．64%)＞乙腈(2．21%)＞三氯乙烯(1．82%)＞1，3-二氯苯(1．77%);燃油和燃?xì)忮仩t排放廢氣中相同的VOCs占總VOCs的百分比存在差異性，燃油鍋爐排放廢氣中檢測(cè)出27種VOCs，其中有18種VOCs在燃?xì)忮仩t中未檢出，包括乙烷、異丁烯、異戊二烯、1-己烯、苯、乙基苯、正壬烷、對(duì)/間-二甲苯、鄰二甲苯等;燃?xì)忮仩t廢氣中共檢測(cè)出17種VOCs，其中有8種在燃油鍋爐廢氣中未檢出，包括異丁烷、正丁烷、氯乙烯、丙醛、三氯乙烯、1，3-二氯苯、芐基氯、十二烷;某些在環(huán)境空氣空白樣中沒(méi)有檢出的物質(zhì)，如1-丁烯等也在燃?xì)忮仩t排放廢氣中檢出;燃油鍋爐排放廢氣中VOCs的數(shù)量、濃度都較燃?xì)忮仩t要高，說(shuō)明鍋爐排放廢氣中VOCs的種類、數(shù)量和濃度在很大程度上受鍋爐燃料類型的影響，且燃油鍋爐排放廢氣中VOCs的種類要遠(yuǎn)多于燃?xì)忮仩t，出現(xiàn)以上差異的原因多由燃料成分差異引起。

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)湖北省內(nèi)9個(gè)地級(jí)市21家典型企業(yè)的固定燃燒源進(jìn)行TSP、PM10、PM2．5、PM1．0及VOCs等排放因子的監(jiān)測(cè)工作，得到如下結(jié)論:

(1)總顆粒物、PM10、PM2．5、PM1．0的年排放總量與裝機(jī)容量呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0．966 7、0．965 0、0．784 1和0．484 1，說(shuō)明顆粒物粒徑越大與裝機(jī)容量的相關(guān)性越大。TSP的年排放總量特征表現(xiàn)為:燃油(77 079 kg/a)＞燃煤(42 112 kg/a)＞生活垃圾(8 690 kg/a)＞天然氣(2 102 kg/a)，燃料類型及除塵效率等因素會(huì)影響大氣顆粒物排放量。

(2)不同燃料排放廢氣中的PM10、PM2．5和PM1．0年排放總量特征表現(xiàn)為燃油＞燃煤＞生活垃圾＞天然氣，以天然氣為燃料的排放源未檢測(cè)到 PM10、PM2．5，說(shuō)明天然氣是相對(duì)清潔的燃料。顆粒物粒徑越細(xì)，所占固定源排放廢氣中總顆粒物的質(zhì)量百分比越低，PM10/TSP、PM2．5/TSP和PM1．0/TSP的百分比值表現(xiàn)為:石油焦＞煤＞生活垃圾＞天然氣，其中天然氣燃燒排放廢氣中只檢測(cè)出PM1．0，說(shuō)明天然氣是相對(duì)清潔的燃料。未來(lái)，湖北省需要進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，以期降低大氣細(xì)顆粒物的排放。

(3)焦化廠和煉鐵廠鍋爐排放廢氣中的VOCs有9種種類差異，燃油鍋爐廢氣中的VOCs數(shù)量較燃?xì)忮仩t多18種，相同VOCs的濃度較燃?xì)忮仩t高出30倍左右。焦化廠和煉鐵廠鍋爐排放廢氣中的VOCs以烯(炔)烴為主，各占79．21%和81．09%，乙烯占總VOCs的百分比最高，分別為69．13%和68．88%。燃油和燃?xì)忮仩t排放廢氣中的VOCs都以烯(炔)烴(91．74%)為主;燃?xì)忮仩t排放廢氣中的VOCs以烯(炔)烴(37．96%)和醛脂(38．79%)為主。VOCs的組分和濃度受鍋爐使用類型和燃料類型的影響，焦化廠鍋爐排放廢氣中的VOCs濃度水平較煉鐵廠鍋爐高，燃油鍋爐排放廢氣中VOCs濃度水平較燃?xì)忮仩t高，且前者組分更復(fù)雜。

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Emission Characteristics of Atmospheric Particles and VOCs of Mainly Stationary Combustion Sources in Hubei Province

CHEN Juan1，CHENG Jixiong2，ZENG Yan3，CHENG Shenggao1
(1．School of Environmental Studies，China University of Geosciences，Wuhan430074，China; 2．Hubei Environment Monitoring Center，Wuhan430072，China;3．Huangshi Environmental Protection Bureau，Huangshi435000，China)

This paper conducts monitoring research on the typical atmospheric particulate matter and volatile organic compounds(VOCs)in stationary combustion sources from 21 typical enterprises in nine cities of Hubei province from January 2014 to December．The paper investigates the emission characteristics and composition of the atmospheric particulate matter and VOCs．The results show that the particulate matter emissions and capacity are positively correlated．The smaller the particle size is，the lower the mass percentage of the total particulate matter is．The mass concentration of PM10and PM2．5in exhaust gases from different fuel boilers are petroleum coke coal＞coal＞living garbage．But there is only PM1．0detected in the gas boiler exhaust gases．In the exhaust gases of coking plant and steel plant boilers，alkenynes dominates the VOCs，accounting for 79．21%and 81．09%respectively，and the percentage of ethylene of the total VOCs is the highest，being 69．13%and 68．88%respectively．In the exhaust gases of fuel boiler，alkenynes dominates the VOCs，accounting for 91．74%．In the exhaust gases of gas boiler，VOCs mainly include olefin hydrocarbon(acetylene)(37．96%)and aldehyde resin(38．79%)．The components and concentrations of VOCs are affected by different types of boilers and fuels．The concentration levels of VOCs in the exhaust emissions are shown as:coking plant＞iron works，boiler fuel boiler＞gas boiler，and the components are more complex．

X820．3;X823

ADOI:10．13578/j．cnki．issn．1671-1556．2016．05．014

1671-1556(2016)05-0085-07

程勝高(1954—)，男，博士，教授，主要從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)方面的研究。E-mail:chengsg@cug．edu．cn

2016-03-21

2016-05-03

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41072023);湖北省環(huán)保科技課題專項(xiàng)基金項(xiàng)目(2012HB03)

陳 娟(1989—)，女，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境影響與評(píng)價(jià)。E-mail:cjuan1101@163．com