呼和浩特城區(qū)冬季近地面揮發(fā)性有機物污染特征初步研究

孫冰 任慧芳 閆海霞

摘要：揮發(fā)性有機物（VOCs）是環(huán)境空氣監(jiān)測的主要目標污染物。本文運用罐采樣-三級冷阱預濃縮-中心切割- 氣相色譜（FID）/氣質聯(lián)用法對人群主要活動的近地面不同高度、不同時間段及不同區(qū)域的呼和浩特冬季大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機物進行定性定量分析。發(fā)現(xiàn)典型天氣情況下，呼和浩特城區(qū)冬季近地面揮發(fā)性有機物組分中烷烴和芳香烴占比較高，城區(qū)西側所監(jiān)測點位揮發(fā)性有機物總量（TVOCs）濃度高于其他區(qū)域，且其濃度在高度和時段上存在明顯差異。

關鍵詞：呼和浩特;冬季;近地面;揮發(fā)性有機物;污染特征

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）01-0-01

Abstract：Volatile organic compounds are the main target pollutants for environmental air monitoring.In this paper，the GC（FID）/GCMS method of tank sampling-three-stage cold trap pre-concentration-deans switch is used to qualitatively and quantitatively analyze volatile organic matter in the hohhot winter atmospheric environment of Hohhot in different heights，different time periods and different regions of the populations main activities.It was found that under the typical weather conditions，alkanes and aromatic hydrocarbons accounted for relatively high in the late-terrestrial volatile organic components of Hohhot city in winter，and the total concentration of volatile organic compounds at the points monitored on the western side of the city was higher than in other regions，and the concentration satout significantly in height and time period.

Key words：Hohhot;Winter;Near ground;Volatile Organics;Pollution characteristics

揮發(fā)性有機物（VOCs）是大氣中普遍存在的分子量小、飽和蒸氣壓較高、沸點較低的復雜有機物總稱，主要包含烷烴、鹵代烴、含氧有機物、芳香烴類、烯烴等化合物，其主要來源為機動車排放、固定污染源燃燒、生產(chǎn)工藝和涂料及石油加工運輸?shù)?。揮發(fā)性有機物是環(huán)境空氣監(jiān)測的主要目標污染物，本文運用罐采樣-三級冷阱預濃縮-中心切割- 氣相色譜（FID）/氣質聯(lián)用法對人群主要活動的近地面不同高度、不同時間段及不同區(qū)域的呼和浩特冬季大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機物進行定性定量分析，對其污染特征進行初步研究。

1 實驗方法

1.1 采樣方法

分別于呼和浩特市冬季11月中旬至12月下旬間對呼和浩特城區(qū)9個點位近地面1.5m處進行采樣，并根據(jù)初步篩選結果選擇揮發(fā)性有機物總量（TVOCs）濃度較高的點位進行3次采樣，每次采樣3天，涵蓋空氣質量優(yōu)良和污染天氣情況，每日于7：30-8：30、12：00-13：00、18：00-19：00使用蘇瑪罐對近地面的1.5m、4m、7m、10m高度處環(huán)境空氣進行采樣。

1.2 分析方法

使用通過液氮冷卻的三級冷阱預濃縮儀對樣品進行前處理，將濃縮后的樣品使用中心切割-氣相色譜（FID）/氣質聯(lián)用法進行涵蓋烷烴、烯烴、鹵代烴、芳香烴和含氧有機物的106種揮發(fā)性有機物的定性定量分析。

1.3 分析儀器設備

1.3.1 分析儀器

賽默飛世爾GC1300（FID）/ISQ7000氣質聯(lián)用儀、ENTECH 7200預濃縮儀、ENTECH 7016D自動進樣器、ENTHCH 4700動態(tài)稀釋儀、ENTHCH 3100D清罐儀。

1.3.2 色譜柱

TG-1MS（60mx0.25mmx1.40?m）、PLOT（30mx0.32mmx20?m）。

1.3.3 采樣設備

ENTECH 3.2L惰性化不銹鋼罐（蘇瑪罐）、積分采樣器。

1.4 標準物質

Linde TO15、PAMS、醛酮類標氣、內標氣， 濃度均為1.00ppm。

1.5 儀器參數(shù)設置

1.5.1 氣相色譜

進樣口溫度230℃，F(xiàn)ID檢測器溫度250℃，程序升溫為5℃保持6min，以5℃/min升溫至170℃保持5min，再以15℃/min升溫至190℃保持12.66min。

1.5.2 質譜檢測器

離子源溫度300℃，傳輸線溫度240℃，掃描范圍為29—270。

2 結果分析

2.1 呼和浩特城區(qū)揮發(fā)性有機物組分及區(qū)域分布特征

經(jīng)匯總分析結果，按各監(jiān)測點位近地面1.5m高處平均濃度排序前10位的VOCS見表1，各類有機物占比情況見圖1，重污染天氣各類有機物占比情況見圖2。

城區(qū)內各監(jiān)測點位所監(jiān)測TVOCs濃度對比情況見圖3。

序號 化合物名稱 平均濃度（?g/m3） 序號 化合物名稱 平均濃度（?g/m3）

1 異戊烷 10.32 6 戊烷 4.50

2 苯 8.94 7 1-丁烯 2.39

3 丁烷 5.17 8 異丁烷 1.71

4 正己烷 5.08 9 丙酮 1.05

5 甲苯 5.02 10 甲基叔丁基醚 0.44

如上述圖表所示，呼和浩特城區(qū)近地面1.5米高處所監(jiān)測VOCS中，主要組分為烷烴（異戊烷、丁烷、正己烷、戊烷、異丁烷等）、芳香烴（苯、甲苯等）、烯烴（1-丁烯等）、含氧有機物（丙酮、甲基叔丁基醚等）及鹵代烴（氯甲烷等）。由11月—12月非連續(xù)監(jiān)測所取得的各污染物平均濃度可得出近地面環(huán)境空氣中各類化合物占比排序為烷烴（61.28%）、芳香烴（24.95%）、烯烴（7.75%）、含氧有機物（5.15%）、鹵代烴（0.87%）。而通過對監(jiān)測期間重污染天氣的分析可以發(fā)現(xiàn)，在重污染過程中，含氧化合物（丙酮、2-丙醇、2-己酮等）和芳香烴（間對二甲苯、1，3-二氯苯、苯乙烯等）成為VOCS的主要貢獻來源，同時，鹵代烴（三氯甲烷、1，1，2，2-四氯乙烷等）的含量明顯增加。

而根據(jù)呼和浩特城區(qū)各采樣點位的監(jiān)測結果可以發(fā)現(xiàn)，位于城區(qū)偏西方位的市監(jiān)測站、光明路西口、蒙亮生態(tài)園的TVOCs濃度平均值明顯高于其他點位，所監(jiān)測點位TVOCs濃度范圍為40.8～105?g/m3。

2.2 近地面揮發(fā)性有機物隨時間及高度變化特征

經(jīng)過監(jiān)測點位篩選，選擇TVOC濃度最高的市監(jiān)測站作為隨時間和高度變化研究點位，該點位近地面TVOCs濃度變化情況見圖4。

如4圖所示，TVOCs濃度在早、中、晚三個采樣時段存在明顯差異，早7：30-8：30時間段TVOCs濃度最高，晚18：00-19：00段TVOCs濃度次之，中午12：00-13：00段TVOCs濃度最低，從近地面1.5～10m高度均呈現(xiàn)上述相同趨勢。同時，在早7：30-8：30時段，TVOCs濃度在近地面1.5m高度處最高，隨著離地高度增加，濃度逐漸降低，但4m高度至10m高度濃度降低幅度較小;在中午12：00-13：00時段，近地面1.5～7m高度處TVOCs濃度基本一致，至10m處出現(xiàn)濃度降低現(xiàn)象;在晚18：00-19：00時段，近地面1.5m高度處TVOCs濃度最高，4～10m高度間無明顯變化。

3 結論

通過實驗可以發(fā)現(xiàn)，典型天氣狀況下，呼和浩特城區(qū)冬季近地面揮發(fā)性有機物組分中烷烴和芳香烴占比較高，城區(qū)西側所監(jiān)測點位TVOCs濃度高于其他區(qū)域。在冬季早7：30-8：30時段，TVOCs濃度明顯高于中午（12：00-13：00）及晚間（18：00-19：00）;在早7：30-8：30和晚18：00-19：00時段，TVOCs濃度在近地面1.5m高度明顯高于4～10m高度，而中午12：00-13：00時段離地1.5～7m高度的TVOCs濃度無明顯變化。本次實驗為呼和浩特冬季揮發(fā)性有機物污染特征的初步研究，下一步將結合各類污染源特征對污染機理進行深入實驗研究。

參考文獻

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收稿日期：2019-12-15

作者簡介：孫冰（1979-），男，漢族，碩士研究生，高級工程師，研究方向為環(huán)境監(jiān)測。