太原市冬季大氣揮發(fā)性有機(jī)物污染特征分析

摘要：本文依據(jù)太原市冬季風(fēng)向的分布特征，將-GC/MS作為主要的技術(shù)，對(duì)本市冬季的大氣濃度水平以及種類特點(diǎn)進(jìn)行全面的調(diào)查。煤炭燃燒是太原市冬季有機(jī)物污染的主要來源，其次為機(jī)動(dòng)車，對(duì)本地居民的健康造成了一定的威脅。本文結(jié)合當(dāng)下太原市冬季大氣中揮發(fā)性有機(jī)污染物的具體特征，展開詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：大氣環(huán)境;有機(jī)物污染;污染特征

中圖分類號(hào)：X51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）07-0-02

Abstract：Based on the distribution characteristics of winter wind direction in Taiyuan City， this paper uses -GC/MS as the main technology to conduct a comprehensive survey of the atmospheric concentration levels and species characteristics of the city in winter. Coal combustion is the main source of organic pollution in Taiyuan City in the winter， followed by motor vehicles， which poses a certain threat to the health of local residents. This paper combines the specific characteristics of volatile organic pollutants in the winter atmosphere of Taiyuan City， and conducts detailed analysis.

Key words：Atmospheric environment;Organic matter pollution;Pollution characteristics

目前，進(jìn)行大氣揮發(fā)性有機(jī)物的檢測(cè)主要分為離線檢測(cè)與在線檢測(cè)兩種形式。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用效果來看，兩種方式各有利弊。由于大氣揮發(fā)性有機(jī)物的成分相對(duì)復(fù)雜，對(duì)于儀器具有嚴(yán)格的要求，導(dǎo)致測(cè)定的成本會(huì)不斷增加。太原作為山西省的省會(huì)地區(qū)，在冬季存在較嚴(yán)重的環(huán)境污染情況，為此，要借助先進(jìn)的儀器設(shè)備對(duì)大氣進(jìn)行全方位的檢測(cè)與治理。

1 揮發(fā)性有機(jī)物的危害

相比于其他化學(xué)組織成分，大氣中的揮發(fā)性有機(jī)物不會(huì)形成過高的濃度，但是在這類有機(jī)物中，受到化學(xué)反應(yīng)的影響，會(huì)改變大氣某些大氣組分的物理與化學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致空氣的整體質(zhì)量受到影響。在大氣中產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)物，主要是由于VOCS-NOX-O3反應(yīng)體系影響，在氧化的階段，會(huì)出現(xiàn)氧烷基、超氧化氫等，以上皆為自由基中間體，在自由基中間體的作用下，會(huì)使得一氧化氮以及二氧化氮出現(xiàn)轉(zhuǎn)變，最終形成臭氧。與此同時(shí)，在經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)后，會(huì)出現(xiàn)性質(zhì)較強(qiáng)的有機(jī)物，例如過氧乙酰硝酸酯PAN等。這部分二次有機(jī)物由于較低的蒸汽壓，會(huì)出現(xiàn)成核的作用，進(jìn)而在凝結(jié)、分配氣粒等狀態(tài)下形成SOA。為此，在城市中的揮發(fā)性有機(jī)物的形成，都會(huì)在高濃度的臭氧以及二次細(xì)顆粒下加劇污染。

2 采集與實(shí)驗(yàn)

2.1 樣品采集

將采樣點(diǎn)以太原市冬季主導(dǎo)風(fēng)從北向南的方向進(jìn)行布設(shè)，主要有上蘭、桃園、小店、晉源。上蘭處于太原市北部郊區(qū)位置，周邊地區(qū)有學(xué)校以及村莊，作為清潔對(duì)照點(diǎn);桃園位于太原市中心位置，涉及到諸多居民區(qū)以及企業(yè)、學(xué)校等，將其作為商業(yè)交通混合區(qū)域;小店處于太原市南部地區(qū)，也是城郊結(jié)合地帶，周邊的環(huán)境較為復(fù)雜，將其作為城郊結(jié)合地區(qū)以及商業(yè)交通的混合區(qū)域;晉源，處于太原市南部郊區(qū)位置，村莊作為該位置的主要組成部分。

本樣品的采集時(shí)間為2018年1月7-11日與25-29日，共計(jì)10天，主要的采集時(shí)間段為7：30-8：30與14：30-15：30。為保證冬季大氣中揮發(fā)性有機(jī)物成分研究結(jié)果的準(zhǔn)確性，花費(fèi)兩天的時(shí)間加強(qiáng)觀測(cè)，采取24h連續(xù)采樣的方式，從6：00-19：00以每個(gè)半點(diǎn)進(jìn)行采樣，每個(gè)樣品的采集時(shí)間保證在1h內(nèi)。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器

儀器：氣象色譜，采取島津Prominence UFLC;借助島津開發(fā)最新型號(hào)的rominenceUFLC超快速液相色譜儀;使用2.2µm顆粒大小的色譜柱Shim-packXR-ODS。

2.3 質(zhì)量保證

構(gòu)建工作曲線，在進(jìn)行樣品測(cè)定之前要對(duì)其進(jìn)行BFB調(diào)諧。所采取的校準(zhǔn)曲線以及其相對(duì)應(yīng)的因子標(biāo)準(zhǔn)要在最大限度上滿足其發(fā)展，確保RSD能夠控制在30%。為能夠保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要在每次測(cè)定樣品時(shí)進(jìn)行工作曲線校正，對(duì)實(shí)驗(yàn)空白區(qū)以及蘇瑪罐進(jìn)行空白抽測(cè)，對(duì)樣品進(jìn)行平行樣測(cè)定。在進(jìn)行工作曲線校正時(shí)，需要將每個(gè)化合物的相應(yīng)因子以及初始校準(zhǔn)之間的偏差控制在10的范圍內(nèi)，在空白區(qū)域內(nèi)不能檢測(cè)出目標(biāo)化合物，將兩次檢測(cè)目標(biāo)的化合物濃度控制在15%的范圍內(nèi)。

3 結(jié)果與分析

3.1 太原市冬季帶氣揮發(fā)性有機(jī)物的組成

經(jīng)過研究結(jié)果可知，本地區(qū)冬季揮發(fā)性有機(jī)物的成分主要包括27種，其中有9種烯烴與16種芳香烴。依據(jù)觀測(cè)期所采集的樣品中，不同的揮發(fā)性有機(jī)物所含濃度不一，烷烴類為80.26ug/m?、烯烴類為10.926ug/m?、芳香烴類為116.87ug/m?，在揮發(fā)性有機(jī)物中所占據(jù)的比例大概一致，具體如圖1所示。

3.2 時(shí)間變化特征

本實(shí)驗(yàn)在觀測(cè)日中的各個(gè)測(cè)試點(diǎn)以上午和下午的變化情況為主要依據(jù)，觀測(cè)期天氣情況匯總?cè)绫?，。例如，在上蘭地區(qū)，上午與下午所產(chǎn)生的變化較小，在天氣晴朗的環(huán)境下，上午7：30-8：30的揮發(fā)性有機(jī)物濃度會(huì)顯著的高于下午14：30-15：30，主要特征即上午高、下午低，特別是小店以及晉源地區(qū)，這種現(xiàn)象較為顯著。如果天氣為多云或者陰天的情況下，下午大氣中揮發(fā)性有機(jī)物的濃度會(huì)等于或者高于上午。根據(jù)表1，可以得知，在揮發(fā)性有機(jī)物穩(wěn)定的情況下，其濃度與當(dāng)天的天氣情況具有直接的影響。

3.3 苯系物研究

結(jié)合太原市冬季苯系物污染情況分析結(jié)果來看，即使太原市冬季揮發(fā)性有機(jī)物的濃度相比于石家莊、承德等地區(qū)較小，但是仍然存在一定的污染，其中最為顯著的為苯，占據(jù)我國大氣背景點(diǎn)濃度的13倍。根據(jù)該地區(qū)的實(shí)際情況來看，出現(xiàn)這種情況的主要原因即機(jī)動(dòng)車尾氣與燃煤，進(jìn)而產(chǎn)生大量的苯系物。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)值得知，苯與甲苯的比值在0.5之間，如果該數(shù)值超過0.5，說明太原市的冬季出現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物的主要供源為燃煤，其次為機(jī)動(dòng)車的尾氣。

總之，在太原市冬季產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)物的原因并非單一，而是受到多方面的因素所影響，其中包括污染源排放、天氣、化學(xué)反應(yīng)等。太原市作為重要的工業(yè)城市，在冬季屬于施工作業(yè)的淡季，即便大氣中的揮發(fā)性有機(jī)物會(huì)減少，但是燃煤的數(shù)量會(huì)急劇增加，加上冬季溫度較低，導(dǎo)致?lián)]發(fā)性有機(jī)物的濃度會(huì)持續(xù)升高。在化學(xué)反應(yīng)的作用下，致使揮發(fā)性有機(jī)物的濃度再次提升，特別是冬季苯以及二甲苯濃度的增加。

4 結(jié)束語

太原地區(qū)冬季受大氣揮發(fā)性有機(jī)物的影響，污染程度處于中度水平。經(jīng)過相關(guān)儀器檢測(cè)，主要的污染成分為烷烴和芳香烴，致使城市的空氣質(zhì)量受到影響。其中受影響最嚴(yán)重的地區(qū)為城鄉(xiāng)結(jié)合地帶，其次是市區(qū)。結(jié)合當(dāng)?shù)氐奈廴驹辞闆r，需要通過科學(xué)有效的手段進(jìn)行空氣質(zhì)量監(jiān)督，保證該地區(qū)人民的健康生活。

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收稿日期：2019-01-13

作者簡(jiǎn)介：閆夏璟（1987-），女，漢族，本科學(xué)歷，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境保護(hù)。