基于走航監(jiān)測系統(tǒng)的某工業(yè)區(qū)VOCs污染分布及組成特征分析

劉紅斌

(山西省長治市武鄉(xiāng)縣環(huán)境監(jiān)測站，山西 武鄉(xiāng) 046300)

揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)指在常溫狀態(tài)下容易揮發(fā)的有機(jī)化合物。VOCs能夠參與大氣光化學(xué)反應(yīng)，是臭氧(O3)和細(xì)顆粒物(PM2.5)生成不可或缺的前體物[1]。同時(shí)根據(jù)調(diào)查了解，VOCs會對人體的眼角膜、呼吸道和皮膚等部位產(chǎn)生強(qiáng)烈刺激，還可能會對中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，甚至產(chǎn)生癌變。我國空氣中存在的VOCs就主要來源于人為排放，具體主要來自燃料燃燒和工業(yè)廢氣、汽車尾氣、光化學(xué)污染等。然而，工業(yè)VOCs排放時(shí)具有強(qiáng)度大、濃度高、污染物種類多等特點(diǎn)，極大提高了VOCs后續(xù)治理的難度[2]。環(huán)境監(jiān)測是開展一切環(huán)境工作的前提，是推進(jìn)切合我國實(shí)際國情真正有效治理VOCs的重要手段[3]。本研究基于在線揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)譜儀(SPIMS2000)檢測系統(tǒng)，對某工業(yè)區(qū)VOCs進(jìn)行走航監(jiān)測，并分析其污染分布及組成特征，從而為其VOCs合理減排及有效環(huán)境監(jiān)管提供科學(xué)依據(jù)。

1 某工業(yè)區(qū)概述

某工業(yè)區(qū)存在JC石化工業(yè)區(qū)、HF石化工業(yè)區(qū)、MY涂裝工業(yè)區(qū)、DY集團(tuán)工業(yè)區(qū)等4個(gè)重點(diǎn)VOCs污染區(qū)域。其中，JC石化工業(yè)區(qū)主要包括JC石化、HL化工等企業(yè)。

2019年7月20日至7月24日，分別于上午、下午、夜間3個(gè)時(shí)段，圍繞JC石化工業(yè)區(qū)、HF石化工業(yè)區(qū)、MY涂裝工業(yè)區(qū)、DY集團(tuán)工業(yè)區(qū)等4個(gè)重點(diǎn)VOCs污染區(qū)域開展高時(shí)空分辨率的VOCs走航監(jiān)測示范服務(wù)。

2 區(qū)域VOCs污染分布特征分析

2.1 JC石化工業(yè)區(qū)

通過高時(shí)空分辨率走航監(jiān)測系統(tǒng)的走航監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，JC石化工業(yè)區(qū)共出現(xiàn)6次TVOC質(zhì)量濃度異常值(>500 μg/m3)，有3次超過所在地省地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的質(zhì)量濃度限制2 000 μg/m3。鎖定重點(diǎn)污染點(diǎn)位3處，周邊企業(yè)為JC石化、HL化工。其中，JC石化周界的主要污染物為C4～C6的烯烴類，HL化工周界的主要污染為三苯類，此類物質(zhì)光化學(xué)反應(yīng)活性較強(qiáng)，對臭氧或PM2.5貢獻(xiàn)較大，建議重點(diǎn)排查相關(guān)生產(chǎn)裝置或工段。JC石化工業(yè)區(qū)異常點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)分析如第188頁表1所示。

2.2 HF石化工業(yè)區(qū)

HF石化工業(yè)區(qū)共出現(xiàn) 7 次 TVOC 質(zhì)量濃度異常值(>500 μg/m3)，有 4 次超過該省地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的質(zhì)量濃度限制 2 000 μg/m3。鎖定重點(diǎn)污染點(diǎn)位 4 處，周邊企業(yè)為HF石化、XG燃?xì)狻Ｆ渲?，HF石化西北側(cè) C4～C6 的烯烴類物質(zhì)濃度較高，南廠界苯系物濃度較高，且高值出現(xiàn)在夜間，經(jīng)現(xiàn)場排查，夜間HF石化多進(jìn)行化工品、油品裝卸作業(yè)，為疑似排放源。XG燃?xì)飧浇员健⒈较┧岫□?萘為主。建議重點(diǎn)排查臨近相關(guān)裝置或工段。HF石化工業(yè)區(qū)異常點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)分析如第188頁表2所示。

表1 JC石化工業(yè)區(qū)異常點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)分析

表2 HF石化工業(yè)區(qū)異常點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)分析

2.3 MY涂裝工業(yè)區(qū)

MY涂裝工業(yè)區(qū)企業(yè)相對較少，主要為家具制造行業(yè)，走航期間TVOC 峰值質(zhì)量濃度為666 μg/m3，主要物質(zhì)為二甲苯、丁烯，上風(fēng)向企業(yè)為BS家具公司。

2.4 DY集團(tuán)工業(yè)區(qū)

DY工業(yè)區(qū)僅出現(xiàn)2次TVOC質(zhì)量濃度異常值(>500 μg/m3)，該點(diǎn)位于DY集團(tuán)北部貨車停車場北側(cè)道路，TVOC質(zhì)量濃度峰值為1 055 μg/m3，主要物質(zhì)為二硫化碳；DY高分子材料附近TVOC質(zhì)量濃度峰值為672 μg/m3，主要物質(zhì)為三氯乙烷、三氯乙烯；夜間走航期間區(qū)域整體TVOC濃度較低，疑似夜間沒有生產(chǎn)。DY集團(tuán)工業(yè)區(qū)異常點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)分析如表3所示。

表3 DY集團(tuán)工業(yè)區(qū)異常點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)分析

3 區(qū)域 VOCs 污染組成特征分析

3.1 TVOC 濃度分布特征

由四大工業(yè)區(qū)TVOC 濃度分布箱型圖可知，JC石化工業(yè)區(qū)及HF石化工業(yè)區(qū)TVOC濃度水平大體相似，與DY集團(tuán)工業(yè)區(qū)、MY涂裝工業(yè)區(qū)相比，TVOC濃度集中區(qū)間相對偏高，應(yīng)強(qiáng)化管控。

3.2 區(qū)域類源解析

四大工業(yè)區(qū)由于轄區(qū)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)工藝不同，呈現(xiàn)不同的VOCs排放特征。JC石化以烯烴(35%)、苯系物(28%)、烷烴(23%)為主，HF石化以苯系物(40%)、烯烴(16%)、含氧含氮烴(19%)為主，MY涂裝工業(yè)區(qū)苯系物為首要污染物，鹵代烴、烷烴、烯烴、含氧含氮烴占比較均衡，DY集團(tuán)附近偶然出現(xiàn)一次二硫化碳/丙硫醇高值，拉高了區(qū)域內(nèi)有機(jī)硫占比，其余污染源項(xiàng)占比較均衡。四大工業(yè)區(qū)域類源解析結(jié)果如圖1所示。

3.3 優(yōu)控物種篩選

對四大工業(yè)區(qū)篩選各工業(yè)區(qū)平均濃度排名，前十的 VOCs 物種如圖2所示。

圖1 四大工業(yè)區(qū)域類源解析結(jié)果

圖2 四大工業(yè)區(qū)優(yōu)控物種篩選

依據(jù)2019年6月環(huán)保部印發(fā)的《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案》，其中多種 VOCs 組分屬于應(yīng)重點(diǎn)管控物質(zhì)，各工業(yè)區(qū)應(yīng)有針對性地制定相關(guān)管控方案。重點(diǎn)控制的 VOCs 物質(zhì)如表4所示。

表4 重點(diǎn)控制的 VOCs 物質(zhì)

4 結(jié)論

通過對JC石化工業(yè)區(qū)、HF石化工業(yè)區(qū)、MY涂裝工業(yè)區(qū)、DY集團(tuán)工業(yè)區(qū)等4個(gè)重點(diǎn)VOCs污染區(qū)域開展高時(shí)空分辨率的VOCs走航監(jiān)測服務(wù)，得出如下結(jié)論：

1) 發(fā)現(xiàn)TVOC濃度異常點(diǎn)位12處(>500μg/m3)：JC石化工業(yè)區(qū)4處、HF石化工業(yè)區(qū)5處、MY涂裝工業(yè)區(qū)1處、DY集團(tuán)工業(yè)區(qū)2處。

2) 發(fā)現(xiàn)廠界超標(biāo)點(diǎn)位7處(>2 000μg/m3)：JC石化工業(yè)區(qū)3處，HF石化工業(yè)區(qū)3處，DY集團(tuán)工業(yè)區(qū)1處。

3) JC石化工業(yè)區(qū)TVOC 濃度高值主要出現(xiàn)在JC石化(以C4～C6 的烯烴類為主)、HL化工(以三苯類物質(zhì)為主)周界。

4) HF石化工業(yè)區(qū) TVOC 濃度高值主要出現(xiàn)在HF石化(以C4～C6 的烯烴類為主)、XG燃?xì)?以苯、苯烯酸丁酯/萘為主)周界。

由此可見，地區(qū)苯系物、烯烴類物質(zhì)濃度較高，此類物質(zhì)具有較強(qiáng)的光化學(xué)反應(yīng)活性，對臭氧及PM2.5的貢獻(xiàn)較高，應(yīng)強(qiáng)化管控。同時(shí)，夜間VOCs濃度普遍高于白天，一方面是由于白天受輻射強(qiáng)度的影響，VOCs迅速轉(zhuǎn)化為O3；另一方面，建議加強(qiáng)針對夜間生產(chǎn)、油品裝卸等過程的排查。