西部某高新區(qū)工業(yè)企業(yè)VOCs污染源特征分析

任峻辰，李建穎

(1.西安市生態(tài)環(huán)境局高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)分局，陜西 西安 710055；2.西安曲江新區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，陜西 西安 710061)

1 引言

西部某高新區(qū)(以下簡(jiǎn)稱高新區(qū))內(nèi)規(guī)模以上企業(yè)眾多，行業(yè)涉及半導(dǎo)體、新能源汽車、生物醫(yī)藥等[1]。企業(yè)日常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生的各類大氣污染物是當(dāng)?shù)卮髿馕廴镜闹饕獊?lái)源[2]。當(dāng)前，夏季臭氧污染已然成為高新區(qū)大氣環(huán)境主要問(wèn)題之一[3]。臭氧污染能夠?qū)θ搜奂昂粑喇a(chǎn)生強(qiáng)烈刺激作用，會(huì)對(duì)人體健康造成較大危害，因此臭氧污染防治迫在眉睫[4]。

有學(xué)者指出，作為近地面臭氧的重要前體物，揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile Organic Compounds，VOCs)污染治理成效將直接影響近地面臭氧污染治理成果[5]。VOCs污染治理首要任務(wù)是明確其來(lái)源。統(tǒng)計(jì)資料表明，在VOCs眾多排放源中，工業(yè)過(guò)程源是大氣VOCs污染的最主要來(lái)源[6]。

鑒于此，本文通過(guò)梳理2021年“夏防期”高新區(qū)工業(yè)企業(yè)VOCs質(zhì)譜走航監(jiān)測(cè)結(jié)果，簡(jiǎn)要分析了VOCs污染特征及主要來(lái)源，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合自身實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)高新區(qū)工業(yè)企業(yè)VOCs污染防治措施提出了幾點(diǎn)建議，希望后續(xù)能夠?yàn)楦咝聟^(qū)大氣污染防治工作提供參考。

2 研究方案

2.1 采樣時(shí)間及地點(diǎn)

研究于2021年“夏防期”(5～8月份)對(duì)于高新區(qū)主要工業(yè)企業(yè)及其周邊區(qū)域開(kāi)展VOCs質(zhì)譜走航監(jiān)測(cè)共計(jì)15次。走航方案制定綜合考慮了工廠功能區(qū)劃特點(diǎn)及工業(yè)企業(yè)分布特征，以實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)污染排放情況的全面把握。此外，為盡可能避免外界條件對(duì)走航監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響，監(jiān)測(cè)日期以晴天/多云天為主；單次走航監(jiān)測(cè)時(shí)間在3～4 h左右；走航全程走航車速控制在10 km/h左右，如遇到監(jiān)測(cè)峰值，則停車監(jiān)測(cè)5～10 min。

2.2 分析方法

VOCs質(zhì)譜走航監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括監(jiān)測(cè)設(shè)備和載具，監(jiān)測(cè)設(shè)備選用SPIMS2000單光子電離飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(廣州禾信)，該設(shè)備具有操作簡(jiǎn)便、樣品分辨率高、檢測(cè)速度快等優(yōu)點(diǎn)[7]。監(jiān)測(cè)載具為保證機(jī)動(dòng)性則選用移動(dòng)車輛。

2.3 走臭氧生成潛勢(shì)

臭氧生成潛勢(shì)(OFP)是評(píng)估VOCs不同組分對(duì)近地面臭氧生成影響的重要指標(biāo)之一，根據(jù)OFP分析結(jié)果還能夠確定VOCs不同組分中臭氧生成優(yōu)勢(shì)物種。OFP計(jì)算公式如下[8]。

OFPm=VOCSm×MIRm

(1)

式(1)中：OFPm表示污染物m對(duì)應(yīng)臭氧生成潛勢(shì)對(duì)應(yīng)計(jì)算結(jié)果；VOCsm表示污染物m對(duì)應(yīng)濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果；MIRm表示污染物m對(duì)應(yīng)最大增量反應(yīng)系數(shù)[9]。

3 結(jié)果分析

3.1 高新區(qū)工業(yè)企業(yè)VOCs污染特征分析

全部15次VOCs質(zhì)譜走航監(jiān)測(cè)共檢出4類26種不同組分，涵蓋烷烴類(10種)、烯烴類(9種)、芳香烴類(6種)及酮類(1種)。其中，烷烴類占比最高為38%；烯烴類占比為35%，芳香烴類占比23%，酮類最少，僅為4%。但相較類型而言，各組分濃度更能反映問(wèn)題[10]。表1列出了高新區(qū)工業(yè)企業(yè)VOCs主要組分及OFP分布(以監(jiān)測(cè)峰值為例)。

表1 高新區(qū)工業(yè)企業(yè)VOCs主要組分及OFP分布

分析表1發(fā)現(xiàn)，高新區(qū)工業(yè)企業(yè)VOCs各組分濃度占比與類型占比差異較大，其中，烷烴類濃度占比20%左右，烯烴類占比在40%以下，濃度占比超過(guò)40%的均為芳香烴類(二甲苯/乙苯、二乙基苯、三甲苯等)博思格建筑系統(tǒng)有限公司所在區(qū)域二甲苯/乙苯濃度占比最高達(dá)77%。OFP計(jì)算結(jié)果表明，烯烴及芳香烴類對(duì)夏季近地面臭氧生成貢獻(xiàn)較大，特別是1,3丁二烯、二甲苯/乙苯及三甲苯，可將其視為優(yōu)先控制物種重點(diǎn)監(jiān)控。而各類烷烴對(duì)臭氧生成影響較小，與前人研究結(jié)果基本一致[11]。

3.2 高新區(qū)工業(yè)企業(yè)VOCs污染來(lái)源分析

實(shí)地調(diào)研VOCs監(jiān)測(cè)峰值區(qū)域后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前高新區(qū)工業(yè)企業(yè)VOCs污染來(lái)源大致可分為“有組織排放”和“無(wú)組織排放”兩部分?！坝薪M織排放”主要指企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的“固定管道排放”(煙囪排放)[12]。“無(wú)組織排放”主要包括類原輔材料及高含量VOCs產(chǎn)品存貯、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程的釋放和包裝、印染、電焊等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的逸散[13]。其中，“無(wú)組織排放”是高新區(qū)工業(yè)企業(yè)VOCs污染的最主要來(lái)源。此外，諸如突發(fā)管道泄漏、設(shè)備異常停機(jī)散逸等非正常排放也可視為VOCs“無(wú)組織排放”[14]。通常這類因素會(huì)導(dǎo)致小范圍內(nèi)大氣VOCs污染濃度短時(shí)間快速激增。例如，在西安比亞迪二廠走航監(jiān)測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)廠區(qū)中東部區(qū)域VOCs污染物濃度高達(dá)12863.73 μg/m3，實(shí)地調(diào)研后發(fā)現(xiàn)正是由于管道泄漏所導(dǎo)致。

值得注意的是，特殊的氣候條件與特殊地貌特征客觀上加劇了當(dāng)?shù)豓OCs污染問(wèn)題。就氣候條件而言，典型的暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候?qū)е庐?dāng)?shù)叵募靖邷靥祛l發(fā)，促進(jìn)VOCs通過(guò)一系列光化學(xué)反應(yīng)生成O3過(guò)程，導(dǎo)致近地面臭氧污染問(wèn)題加劇[15]。就地貌特征而言，相對(duì)封閉地形條件會(huì)影響大氣對(duì)流擴(kuò)散，在一定程度上削弱污染物的清除效果[16]。

3.3 防治建議

3.3.1 加強(qiáng)源頭治理

長(zhǎng)期以來(lái)，工業(yè)企業(yè)VOCs污染防治工作偏重末端治理，忽視源頭治理，末端治理成本高、難度大，往往收效甚微。因此，加強(qiáng)工業(yè)企業(yè)VOCs污染防控管理工作，首先要加強(qiáng)源頭控制，具體的要求有關(guān)工業(yè)企業(yè)在日常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中從對(duì)VOCs污染從源頭進(jìn)行削減，從根本上減少后續(xù)環(huán)節(jié)VOCs污染物排放量?？梢赃x用的措施包括并不僅限于敦促相關(guān)企業(yè)優(yōu)先選用低(無(wú))VOCs的原輔材料；優(yōu)化生產(chǎn)工藝，盡可能減少高VOCs含量緣分材料在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的使用量；淘汰或降低高VOCs產(chǎn)品產(chǎn)能。

3.3.2 強(qiáng)化過(guò)程控制

加強(qiáng)過(guò)程控制，要求工業(yè)企業(yè)在日常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中，一方面要加強(qiáng)含有VCOs原輔材料及產(chǎn)品的存儲(chǔ)、運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程的控制，要求企業(yè)嚴(yán)禁將含VOCs生產(chǎn)原料未密閉存放，物料轉(zhuǎn)移和輸送，應(yīng)采用密閉管道或密閉容器、罐車等；另一方面，還需重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)于包括涂裝、印染、電焊等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的VOCs“無(wú)組織排放”的監(jiān)管，重點(diǎn)在于加強(qiáng)氣體擴(kuò)散過(guò)程的管理。在此基礎(chǔ)上敦促企業(yè)全面開(kāi)展動(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏檢測(cè)與修復(fù)工作，加強(qiáng)設(shè)備與場(chǎng)所密閉管理。全面禁止無(wú)焊煙收集設(shè)施的露天焊接作業(yè)，道路標(biāo)識(shí)等道路噴涂錯(cuò)峰作業(yè)。

3.3.3 避免非正常排放

避免非正常排放，要求企業(yè)建立對(duì)于包括管線泄漏、設(shè)備故障等突發(fā)事件的應(yīng)急響應(yīng)方案，落實(shí)日常巡檢及設(shè)備定期維護(hù)，保障企業(yè)日常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)正常進(jìn)行，從而盡可能避免非正常排放對(duì)于大氣VOCs污染的貢獻(xiàn)。此外，還應(yīng)對(duì)VOCs監(jiān)測(cè)峰值區(qū)域開(kāi)展連續(xù)監(jiān)測(cè)，結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)情況，準(zhǔn)確掌握區(qū)域工業(yè)企業(yè)VOCs污染特征及來(lái)源。

4 結(jié)論

高新區(qū)工業(yè)企業(yè)VOCs主要組分中，就類型而言烷烴類占比最高為38%；烯烴類占比為35%，芳香烴類占比23%，酮類最少，僅為4%。就濃度而言烷烴類濃度占比在20%左右，烯烴類占比在40%以下，濃度占比超過(guò)40%的均為芳香烴類，最高可達(dá)77%?；贠FP計(jì)算結(jié)果，建議將1,3丁二烯、二甲苯/乙苯及三甲苯選定為優(yōu)先控制物種重點(diǎn)監(jiān)控。

“無(wú)組織排放”是高新區(qū)工業(yè)企業(yè)VOCs污染的最主要來(lái)源。包括各類原輔材料在存貯、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中的釋放及涂裝、印染、電焊等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的逸散。突發(fā)管道泄漏、設(shè)備異常停機(jī)散逸等非正常排放會(huì)使得小范圍內(nèi)大氣VOCs污染濃度在短時(shí)間激增。根據(jù)高新區(qū)工業(yè)企業(yè)VOCs污染特征及來(lái)源分析結(jié)果并結(jié)合自身實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)建議從“加強(qiáng)源頭治理”、“強(qiáng)化過(guò)程控制”和“避免非正常排放”等方面開(kāi)展高新區(qū)工業(yè)企業(yè)VOCs污染防治工作。