機(jī)動(dòng)車排放尾氣中揮發(fā)性有機(jī)污染物對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量影響分析

閻柄辰

（淄博市機(jī)動(dòng)車排氣與揚(yáng)塵污染防治監(jiān)督管理處，山東 淄博 255020）

我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展與進(jìn)步，使機(jī)動(dòng)車數(shù)量得到大幅度的提高，機(jī)動(dòng)車排放的污染物對(duì)周圍環(huán)境以及空氣帶來(lái)的影響引起了相關(guān)人士的重視。從當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，我國(guó)對(duì)汽車排放污染物的主要控制指標(biāo)包括一氧化碳、碳?xì)浠衔?、不透光煙度等。因此，本文從這幾個(gè)方面展開(kāi)相關(guān)分析。

1 機(jī)動(dòng)車排氣對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量帶來(lái)的影響

通常，機(jī)動(dòng)車在實(shí)際運(yùn)行時(shí)會(huì)向周圍環(huán)境和空氣釋放出諸多的污染物，其主要成分為一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、碳?xì)浠衔铮℉C）、各種含鉛的顆粒物和二氧化硫（SO2）。其中，CO在所有污染物中位居第一，如果被人吸入呼吸道中，它就會(huì)和血紅蛋白發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而對(duì)人體的細(xì)胞供氧能力帶來(lái)嚴(yán)重的影響，可能致使人體處于缺氧的狀態(tài)，嚴(yán)重威脅人們的健康。

2 試驗(yàn)部分

2.1 儀器和試劑

主要儀器：選用美國(guó)Agilent6890/5975B氣相色譜質(zhì)譜儀（GCMS），選用美國(guó)Entech7100大氣預(yù)濃縮系統(tǒng)以及3100罐清洗系統(tǒng)，選用3.2 L內(nèi)壁硅烷化的蘇馬罐；標(biāo)準(zhǔn)氣體：選用美國(guó)Entech 39種VOCs標(biāo)準(zhǔn)氣體，選用4種內(nèi)標(biāo)氣體；二氯甲烷：農(nóng)殘級(jí)。

2.2 機(jī)動(dòng)車尾氣樣品做好采集工作

技術(shù)人員用3.2 L蘇馬罐在處于怠速的狀態(tài)下分別搜集了某一型號(hào)吉利車（93#汽油）以及某型號(hào)的桑塔納車（97#汽油）、公交車（0#柴油）以及大巴車（0#柴油），同時(shí)分別收集了5個(gè)樣品。

2.3 環(huán)境空氣樣品采集

技術(shù)選擇以下幾個(gè)區(qū)域作為空氣樣品采集的地點(diǎn)：交通主干線（中環(huán)線）、工業(yè)區(qū)、居住小區(qū)和景觀區(qū)（水上公園）。不僅如此，還在非采暖期（5-6月）這一時(shí)間段采取抽真空蘇馬罐的方式收集空氣樣品，并且在這幾個(gè)點(diǎn)位中采集5個(gè)樣品。

2.4 分析機(jī)動(dòng)車尾氣和環(huán)境空氣樣品檢測(cè)的基本要求

預(yù)濃縮進(jìn)樣系統(tǒng)的操作條件：一級(jí)冷阱捕集阱溫度通常保持在-150℃、預(yù)熱溫度為20℃、解析溫度需要控制在20℃、烘烤溫度一般為130℃（5 min）；二級(jí)冷阱捕集阱溫度一般保持在-50℃、解析溫度通常控制在180℃（3 min）左右、烘烤溫度一般為190℃；而三級(jí)冷阱捕集阱溫度一般在-160℃左右。

GC/MS操作的條件：色譜柱為HP-1（60 m×320 mm×1.0 μm）；柱溫為35℃（2 min），5℃（0 min）上升為250℃（5 min）；進(jìn)樣口溫度一般控制在220℃；傳輸線溫度一般在280℃；載氣選用氦氣，流速控制在1.5 mL/min；進(jìn)樣量保持在80～1 000 mL的范圍內(nèi)為宜；分流比設(shè)置為5:1。

質(zhì)譜條件：選用電子轟擊源，電離能量為70 eV，將掃描范圍控制在46～300 amu的范圍內(nèi)，掃描速度保持在1.79 scans/sec左右。

3 試驗(yàn)觀察研究

3.1 燃料油樣中包含的有機(jī)化合物

技術(shù)人員應(yīng)用專業(yè)的儀器設(shè)備對(duì)汽油進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)汽油中包含100多種揮發(fā)性物質(zhì)，特別是芳香烴、烷烴等有機(jī)物在汽油中占比較大，芳香烴最高比例可以達(dá)到40%，與之相比，烷烴占比較小。在芳香烴有機(jī)化合物中，甲苯、乙苯所占據(jù)的含量較高。本文研究中拿97#汽油與93#汽油進(jìn)行綜合比較，根據(jù)數(shù)據(jù)得知其中97#汽油中苯系物質(zhì)的含量要明顯高于93#汽油。原因可能是為了提升汽油的辛烷質(zhì)，人們?cè)谄椭刑岣吡朔枷銦N所占據(jù)的比例。采油中揮發(fā)性與半揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)含量較多，有150多種。由此可以看出，采油中揮發(fā)性與半揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)含量要高于汽油的含量，其中芳香烴所占比重非常高，卻低于烷烴物質(zhì)的比重。10#采油中芳香烴化和物質(zhì)的含量會(huì)比20#柴油高出很多，這一情況出現(xiàn)也可能是人為因素的干擾。不同燃料中有機(jī)化合物的含量不同，從柴油與汽油的綜合對(duì)比中就可以充分了解到。

3.2 機(jī)動(dòng)車尾氣中揮發(fā)性有機(jī)物

技術(shù)人員從汽油車尾氣里面檢驗(yàn)出49種揮發(fā)性有機(jī)物，芳香烴類化合物占大部分，接著就是烯烴和烷烴類化合物。芳香烴類化合物里面含有甲苯、乙苯、二甲苯等物質(zhì)，而且含量比較高。就沒(méi)有排放的有機(jī)污染物而言，二甲苯的含量最高，然后是三甲苯和甲苯，而苯含量已經(jīng)達(dá)到5.36 mg/m3。技術(shù)人員從柴油車排出的尾氣中檢驗(yàn)出56種揮發(fā)性有機(jī)物，其中芳香烴類化合物的含量較高，然后是烯烴類以及烷烴類化合物[1]。和汽油車排放尾氣中的芳香烴類化合物濃度比較可以得知，柴油車要低很多，如圖1所示。因此，汽車所排放的尾氣對(duì)環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)污染物的貢獻(xiàn)要比柴油車排出的尾氣要高一些。

圖1 汽油、柴油中揮發(fā)性有機(jī)物濃度比較

3.3 不同功能區(qū)環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物

技術(shù)人員從4個(gè)功能區(qū)域中對(duì)空氣樣品分別進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果檢驗(yàn)出62種有機(jī)污染物，而且芳香烴類化合物在所有有機(jī)污染物中占據(jù)首位，最高可以達(dá)到41%，接著烷烴類占比25%，烯烴占比18%，其他占比16%。由此可見(jiàn)，芳香烴化合物產(chǎn)生的濃度要比烷烴、烯烴類高，并且和機(jī)動(dòng)車排出的尾氣揮發(fā)性有機(jī)物的組成和濃度所產(chǎn)生的分布情況幾乎相同。

4 觀察部分

4.1 建設(shè)交通空氣污染監(jiān)測(cè)站點(diǎn)

4.1.1 科學(xué)選點(diǎn)

本研究以城市交通干線的空氣質(zhì)量作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，依據(jù)相關(guān)監(jiān)測(cè)要求對(duì)城市中存在的污染物濃度進(jìn)行認(rèn)真測(cè)定，保障監(jiān)測(cè)結(jié)果的科學(xué)性。不僅如此，本次監(jiān)測(cè)站點(diǎn)設(shè)置在某人群集中的路邊20 m左右的區(qū)域內(nèi)，為了提高監(jiān)測(cè)水平，將監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的距離保持在2～2.5 m的高度。

4.1.2 監(jiān)測(cè)目標(biāo)

機(jī)動(dòng)車排放的有害氣體通常涵蓋150多種的顆粒物，碳化物、氮氧化物等物質(zhì)對(duì)人們的身心健康和大氣質(zhì)量都會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的影響。同時(shí)，試驗(yàn)儀器會(huì)因?yàn)槟撤N因素而受到約束，所以本次試驗(yàn)的監(jiān)測(cè)目標(biāo)是PM10、NO2以及HC。

4.1.3 監(jiān)測(cè)環(huán)境

選擇的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)主要是某單位和大型寫(xiě)字樓中間的位置，這里不會(huì)受到工業(yè)的影響，而且這個(gè)區(qū)域有較大的車流量，可以清晰準(zhǔn)確地反映出監(jiān)測(cè)結(jié)果。

4.2 儀器與方法

本次試驗(yàn)中，技術(shù)人員所使用的監(jiān)測(cè)設(shè)備主要是集成式分析儀，將車流量計(jì)數(shù)器當(dāng)作輔助工具，采取24 h連續(xù)自動(dòng)采樣分析的手段，對(duì)比的頻次是每60分鐘一次，而且結(jié)合我國(guó)相關(guān)規(guī)定在開(kāi)始監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，每隔7 d就要就要對(duì)其做好校準(zhǔn)工作。

4.3 結(jié)果與分析

4.3.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)顆粒物含量的對(duì)比分析

首先，技術(shù)人員對(duì)PM10的數(shù)值進(jìn)行比較后可以得知，當(dāng)前監(jiān)測(cè)的所有站點(diǎn)5-8月所得到的PM10數(shù)值都處于最低狀態(tài)，而針對(duì)其他時(shí)間段來(lái)說(shuō)，所得到的數(shù)據(jù)都能夠較好地呈現(xiàn)出監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的數(shù)值要比其他地區(qū)的數(shù)值高，這樣也就從側(cè)面反映出路邊的空氣質(zhì)量要比其他地區(qū)的空氣質(zhì)量稍差。

其次，技術(shù)人員對(duì)PM2.5的數(shù)值進(jìn)行比較以后可以看到：數(shù)據(jù)在不涵蓋5-8月的基礎(chǔ)上，監(jiān)測(cè)站點(diǎn)得到的數(shù)據(jù)比其他地區(qū)得到的數(shù)據(jù)要高，其主要原因是除了5-8月以外，其他月份降雨量較多，這樣就會(huì)促使顆粒物得到良好的沉降，也促使每一個(gè)區(qū)域所得到的數(shù)據(jù)都呈現(xiàn)出平衡狀態(tài)。

再次，對(duì)氮氧化物進(jìn)行對(duì)比以后得知：盡管每一個(gè)站點(diǎn)產(chǎn)生的氮氧化物的變化情況幾乎相同，然而路邊的觀測(cè)站點(diǎn)監(jiān)測(cè)質(zhì)量要比其他地點(diǎn)的監(jiān)測(cè)質(zhì)量高，其主要原因是汽車排放的尾氣涵蓋很多氮氧化物，同時(shí)路邊的站點(diǎn)會(huì)在很大程度上受到車流量的影響，會(huì)促使其數(shù)據(jù)較高。

然后，對(duì)碳氧化物進(jìn)行比對(duì)可以得知，其他地區(qū)全年水平都要比路邊監(jiān)測(cè)站點(diǎn)水平低，盡管從全年的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看存在較大的變化幅度，但是都要比路邊監(jiān)測(cè)站點(diǎn)水平低。顯然，這樣就較好地反映出機(jī)動(dòng)車排放的尾氣會(huì)對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量帶來(lái)不利影響。

最后，技術(shù)人員對(duì)CH4相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真比較以后可以得知：路邊監(jiān)測(cè)站點(diǎn)和整個(gè)城市所產(chǎn)生的顆粒物變化情況處于相同的狀態(tài)，然而從數(shù)據(jù)水平的角度來(lái)看，路邊監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)要比城市平均水平高，其主要原因是路邊監(jiān)測(cè)站點(diǎn)四周的空氣大部分都受機(jī)動(dòng)車排放的碳?xì)浠衔镉绊?，而它也是?shù)值差距最大的顆粒物。

4.3.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

首先對(duì)顆粒污染物進(jìn)行分析，結(jié)合專業(yè)性、權(quán)威性的檢測(cè)結(jié)果可以了解到，在眾多污染物質(zhì)中，PM10與PM2.5的含量最大，也是目前技術(shù)手段檢測(cè)到的污染最為嚴(yán)重的顆粒物質(zhì)，對(duì)于交通線路周圍空氣質(zhì)量有著較大影響。

以我國(guó)某一區(qū)域?yàn)槔?，該區(qū)域每年5-8月是降雨較為頻繁的時(shí)間段，其間氣候擴(kuò)散情況明顯，導(dǎo)致交通線路周圍空氣污染情況較低。但是，對(duì)總體的數(shù)值水平進(jìn)行綜合分析，交通線路周圍的污染水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于市內(nèi)平均污染程度，這也表示交通機(jī)動(dòng)車輛運(yùn)行所造成的污染是非常大的。對(duì)于氮氧化物的污染水平進(jìn)行分析，氮氧化物的污染水平在全市范圍內(nèi)基本保持一致，不同區(qū)域之間并沒(méi)有較大的差異性。但是，根據(jù)同期的檢測(cè)數(shù)值來(lái)看，交通線路沿線周圍環(huán)境的檢測(cè)數(shù)值仍然明顯高于全市的平均值，這一情況也表示機(jī)動(dòng)車輛運(yùn)行排出的尾氣嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量，是目前環(huán)保工程建設(shè)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)高度重視的問(wèn)題。對(duì)空氣中一氧化碳的含量進(jìn)行分析也是如此，這些數(shù)據(jù)都表明汽車尾氣的污染性。

臭氧含量也應(yīng)進(jìn)行深入分析，臭氧含量與日照有著非常密切的聯(lián)系，受到域氣候環(huán)境變化的影響，臭氧所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)度會(huì)存在一定差異，臭氧含量也會(huì)呈現(xiàn)出較大的波動(dòng)性。專業(yè)技術(shù)人員在檢測(cè)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，交通線路沿線臭氧含量要明顯低于全市平均水平，主要是在這一區(qū)間臭氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的情況較明顯，空氣中臭氧消耗也較大，交通線路兩側(cè)的臭氧含量在檢測(cè)沒(méi)有開(kāi)始前明顯高于市內(nèi)平均水平。

最終對(duì)有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分析，如果檢測(cè)發(fā)現(xiàn)CH4的濃度比HC高出很多，就表示在有機(jī)物排放中CH4占據(jù)較大的比重。將交通沿線CH4含量與市內(nèi)平均水平進(jìn)行比較，最終的顯示結(jié)果也是如此，與上述眾多物質(zhì)的檢測(cè)結(jié)果相同。需要注意的是，CH4在濃度方面有著較強(qiáng)的穩(wěn)定性，該物質(zhì)含量并不會(huì)隨著氣候環(huán)境與季節(jié)的變化而改變。

5 結(jié)語(yǔ)

環(huán)境空氣、機(jī)動(dòng)車尾氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物和燃料油中的相關(guān)組分基本相同，較好地說(shuō)明機(jī)動(dòng)車排放的汽車尾氣會(huì)對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量帶來(lái)一定的影響。而對(duì)于汽油車尾氣來(lái)說(shuō)，其對(duì)環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)污染物的貢獻(xiàn)要比柴油車尾氣高很多。由此可見(jiàn)，機(jī)動(dòng)車排放的尾氣不但會(huì)對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量帶來(lái)不利影響，而且會(huì)影響人們的身心健康，因此加大排氣污染防治力度是當(dāng)前發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1 袁 敏，李利榮.機(jī)動(dòng)車排放尾氣中揮發(fā)性有機(jī)污染物對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量影響初探[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2009，25（4）：81-83.