某家具企業(yè)集中區(qū)臭氧前體物排放水平淺析

王 博

（南京市鼓樓生態(tài)環(huán)境局 江蘇南京 210011）

引言

揮發(fā)性有機(jī)化合物（volatile organic compounds，VOCs）是臭氧前體物的重要組成部分，對(duì)人體健康和環(huán)境空氣危害明顯。近年來，“臭氧污染”成為人們關(guān)注的熱詞，臭氧成為江寧區(qū)乃至南京市入夏以來影響空氣質(zhì)量的首要污染物，國家《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治規(guī)劃》以及江蘇省政府《關(guān)于實(shí)施藍(lán)天工程改善大氣環(huán)境的意見》 中均將揮發(fā)性有機(jī)化合物的治理作為大氣污染防治的重點(diǎn)領(lǐng)域[1]。

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，房地產(chǎn)行業(yè)的蓬勃帶動(dòng)著家具行業(yè)的繁榮，但是家具行業(yè)在油漆、膠黏劑、涂料等使用過程中產(chǎn)生大量揮發(fā)性有機(jī)化合物的問題不容忽視[2][3]。因此研究家具行業(yè)廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)污染物對(duì)大氣污染防治工作具有重要意義。本研究通過檢測(cè)江寧區(qū)家具企業(yè)集中區(qū)三個(gè)月上下風(fēng)向的揮發(fā)性有機(jī)物中57 種組分（PAMS）和醛酮類物質(zhì)含量，分析揮發(fā)性有機(jī)化合物總體排放水平和主要組分，為揮發(fā)性有機(jī)物溯源及相關(guān)管控工作提供數(shù)據(jù)支撐。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品采集

在江寧區(qū)家具企業(yè)集中區(qū)上風(fēng)向和下風(fēng)向各布設(shè)一個(gè)PAMS 采樣點(diǎn)，下風(fēng)向設(shè)一個(gè)醛酮類物質(zhì)采樣點(diǎn)，PAMS 和醛酮類物質(zhì)采樣在園區(qū)邊界200 米范圍內(nèi)同一點(diǎn)位進(jìn)行。PAMS 物質(zhì)采樣頻次為每6 天采樣檢測(cè)1 次，采用蘇瑪罐進(jìn)行24 小時(shí)連續(xù)采樣，采樣時(shí)間為當(dāng)日8:00-次日8:00。采樣完成后，蘇瑪罐穩(wěn)定12 小時(shí)后進(jìn)行樣品分析。醛酮類物質(zhì)采用采樣管采樣，采樣頻次為每6 天采樣檢測(cè)1 次，采樣當(dāng)天采樣兩次，采樣時(shí)間分別為8:00-11:00、14:00-17:00。

1.2 檢測(cè)方法

PAMS 物質(zhì)分析按照《環(huán)境空氣 揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定 罐采樣/氣相色譜-質(zhì)譜法》（HJ 759-2015）進(jìn)行。

醛酮類物質(zhì)分析按照《環(huán)境空氣 醛、酮類化合物的測(cè)定 高效液相色譜法》（HJ 683-2014）進(jìn)行。

1.3 質(zhì)量控制

主要從采樣和分析兩方面進(jìn)行質(zhì)控，采樣過程中對(duì)采樣罐氣密性進(jìn)行檢查、采樣罐惰性化檢查、采樣罐清洗及采樣罐真空壓力表等，并對(duì)檢查數(shù)量提出明確要求，并對(duì)采樣罐在樣品采集、運(yùn)輸和保存方面進(jìn)行質(zhì)控。分析方面主要從校準(zhǔn)曲線、實(shí)驗(yàn)室空白要求、檢出限要求、標(biāo)氣濃度準(zhǔn)確性核查、內(nèi)標(biāo)穩(wěn)定性要求、平行雙樣要求等方面進(jìn)行，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)有效。

2 結(jié)果與討論

2.1 揮發(fā)性有機(jī)化合物總體排放水平

2.1.1 PAMS 物質(zhì)排放水平

檢測(cè)期間，PAMS 物質(zhì)排放含量檢測(cè)結(jié)果表明，江寧區(qū)家具企業(yè)集中區(qū)上風(fēng)向PAMS 物質(zhì)10 次均值為20.24ppbV，下風(fēng)向PAMS 物質(zhì)10 次均值為24.73ppbV。

2.1.2 醛酮類物質(zhì)排放水平

檢測(cè)期間，醛酮類物質(zhì)排放含量檢測(cè)結(jié)果表明，江寧區(qū)家具企業(yè)集中區(qū)下風(fēng)向醛酮類物質(zhì)20 次均值為17.97ppbV。

2.2 主要組分含量分布

通過對(duì)57 種PAMS 物質(zhì)進(jìn)行20 次檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)乙烯、乙烷、乙炔、間、對(duì)二甲苯、丙烷、異戊烷含量明顯高于其他組分，為PAMS 物質(zhì)主要組分。檢測(cè)期間PAMS 物質(zhì)主要組分含量分布檢測(cè)結(jié)果見圖1，從檢測(cè)結(jié)果可知，間、對(duì)二甲苯和丙烷含量較大，濃度范圍為0.5-7.1ppbV。

圖1 檢測(cè)期間PAMS物質(zhì)主要組分含量分布

檢測(cè)期間，醛酮類物質(zhì)主要組分含量分布檢測(cè)結(jié)果見圖2，從檢測(cè)結(jié)果可知，甲醛的含量較高，濃度范圍為3-31ppbV，乙醛和丙酮的含量也較大，濃度范圍為1-8ppbV。

圖2 檢測(cè)期間醛酮類物質(zhì)主要組分含量分布

2.3 結(jié)果分析

2.3.1 VOCs 主要來源及影響因素

家具行業(yè)中，VOCs 污染主要來自噴漆、烘干等環(huán)節(jié)，使用涂料的主要成分有聚氨酯樹脂類、EVA 熱熔膠、醇酸樹脂類及硝基纖維素類等。主要VOCs 物種為芳香烴、酯類以及醛酮類物質(zhì)等，有組織廢氣排氣筒中的揮發(fā)性有機(jī)物組份以酯類和芳香烴為主，其次為烷烴類物質(zhì)，具體為乙酸仲丁酯、甲苯、間-二甲苯、甲縮醛和乙苯等。根據(jù)相關(guān)研究表明，這些涂料的VOCs 含量在500g/L 到650g/L 之間，通過有組織排放和無組織排放形式排放到大氣中。以熱熔膠為例，主要在項(xiàng)目封邊過程使用，工藝溫度約為180℃，低于熱熔膠分解溫度。熱熔膠加熱后揮發(fā)產(chǎn)生少量的VOCs，主要為聚合物內(nèi)少量的游離單體，VOCs 產(chǎn)生量約占原料用量的0.1‰，主要是車間內(nèi)無組織排放。相關(guān)研究表明，在家具行業(yè)中車間各排放環(huán)節(jié)中對(duì)臭氧生成潛勢(shì)和二次有機(jī)氣溶膠生成潛勢(shì)貢獻(xiàn)最大的皆為芳香烴類物質(zhì)[4]。

影響家具行業(yè)VOCs 排放的因素很多，首先是生產(chǎn)過程中所用原輔料中的有機(jī)物含量，所以盡可能的選擇低VOCs 含量原料，利用無苯低毒涂料、紫外光固化涂料與水性涂料，尤其是減少含乙酸仲丁酯、甲苯、間-二甲苯、甲縮醛和乙苯等物質(zhì)的原料，可以減少VOCs 污染。

其次所在區(qū)域的地形和氣候條件也對(duì)VOCs 的擴(kuò)散和濃度有一定影響，全年平均氣溫約16℃，本次檢測(cè)選擇夏季，最高氣溫約38℃，江寧區(qū)地形和氣候條件對(duì)VOCs 的擴(kuò)散并不是非常有利。

第三是VOCs 后端處理情況，主要包括處理工藝的選擇、處理設(shè)施運(yùn)行維護(hù)等。就處理工藝來說，由于成規(guī)模的企業(yè)不多加之生產(chǎn)工藝的特殊性，目前大部分家具行業(yè)的車間內(nèi)VOCs 都是以無組織形式排放，污染物沒有得到有效的收集。有組織VOCs處理工藝根據(jù)實(shí)際產(chǎn)生量來說，目前主流的有活性炭吸附和吸附-催化燃燒，其中吸附-催化燃燒工藝集中了吸附工藝與催化燃燒優(yōu)點(diǎn)，可以對(duì)低濃度治理問題、大風(fēng)量有機(jī)廢氣存在等問題進(jìn)行處理，其工藝主要包括預(yù)處理環(huán)節(jié)、脫附-催化燃燒環(huán)節(jié)和吸附環(huán)節(jié)。

2.3.2 江寧區(qū)家具企業(yè)集中區(qū)VOCs 排放情況

本次監(jiān)測(cè)分PAMS 和醛酮類兩種方式，其中PAMS 主要分析乙烷、丙烷、甲苯等57 種。20 次監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，57 中組份中平均濃度排名前三位的分別是間/對(duì)二甲苯、丙烷、正丁烷。這3 種組分中，苯系物（甲苯、鄰二甲苯、間/對(duì)二甲苯）之和約占32.3%，其次為烷類化合物約占25.4%。監(jiān)測(cè)結(jié)果和該行業(yè)中主要特征污染物的情形相符。

醛酮類主要分析甲醛、乙醛、丙烯醛等13 種物質(zhì)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)在家具企業(yè)集中區(qū)的下風(fēng)向，分上下午兩個(gè)時(shí)間段進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示除甲醛、乙醛和丙酮外，其余8 種物質(zhì)均為未檢出，甲醛、乙醛、丙酮均值為前三位，分別為9.98ppbV、4.32ppbV 和3.67ppbV，該監(jiān)測(cè)結(jié)果和家具行業(yè)的主要污染物一致。乙醛、丙酮濃度和氣溫的相關(guān)性和甲醛類似。

江寧區(qū)家具企業(yè)集中區(qū)上、下風(fēng)向PAMS 物質(zhì)含量均值，下風(fēng)向醛酮類物質(zhì)含量均值均高于南京市同期環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物含量均值；其中，間、對(duì)二甲苯和丙烷是PAMS 的主要組分，甲醛、乙醛和丙酮是醛酮類物質(zhì)的主要組分，和莫梓偉等人研究的長江三角洲地區(qū)噴涂行業(yè)排放的主要VOCs 組分中甲苯、二甲苯、乙苯等芳香烴類物質(zhì)，三者之和占總VOCs 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為79%～99%[5]較為一致。這說明家具行業(yè)是南京市環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的主要來源之一。主要是因?yàn)榧揖叩纳a(chǎn)過程中涉及多次噴漆烘干，使用的油漆多為聚氨酯涂料、不飽和聚酯涂料、硝基涂料等，而油漆中含有二甲苯等有機(jī)物，揮發(fā)到環(huán)境空氣中；使用的膠粘劑多為脲醛樹脂，它是由尿素和甲醛縮聚而成，在家具制造和膠合過程中會(huì)逸出大量甲醛到周邊環(huán)境空氣中。

結(jié)語

通過對(duì)江寧區(qū)家具企業(yè)集中區(qū)三個(gè)月上、下風(fēng)向的揮發(fā)性有機(jī)物中57 種組分（PAMS）和醛酮類物質(zhì)含量進(jìn)行分析檢測(cè)，結(jié)果表明：間、對(duì)二甲苯和丙烷是PAMS 的主要組分，甲醛、乙醛和丙酮是醛酮類物質(zhì)的主要組分。主要是由于家具行業(yè)的生產(chǎn)工藝過程和材料使用有關(guān)。通過對(duì)江寧區(qū)家具行業(yè)集中區(qū)的大氣VOCs 監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)其VOCs 遠(yuǎn)低于《揮發(fā)性有機(jī)物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 37822-2019）及《家具制造行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)化合物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB44 814-2010）中規(guī)定的限值。

VOCs 排放是近年來是社會(huì)熱點(diǎn)，也環(huán)境管理部門關(guān)注的重點(diǎn)，通過此次研究分析，對(duì)江寧區(qū)家具集中區(qū)大氣中VOCs 排放總體水平和單組分含量有了一定的掌握，為進(jìn)一步加強(qiáng)大氣污染防治、提高區(qū)域臭氧精準(zhǔn)治理及打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)計(jì)劃提供數(shù)據(jù)支撐和管控依據(jù)。