基于走航監測系統的某工業區VOCs污染分布及組成特征分析

劉紅斌

(山西省長治市武鄉縣環境監測站，山西 武鄉 046300)

揮發性有機物(VOCs)指在常溫狀態下容易揮發的有機化合物。VOCs能夠參與大氣光化學反應，是臭氧(O3)和細顆粒物(PM2.5)生成不可或缺的前體物[1]。同時根據調查了解，VOCs會對人體的眼角膜、呼吸道和皮膚等部位產生強烈刺激，還可能會對中樞神經系統產生影響，甚至產生癌變。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廢氣、汽車尾氣、光化學污染等。然而，工業VOCs排放時具有強度大、濃度高、污染物種類多等特點，極大提高了VOCs后續治理的難度[2]。環境監測是開展一切環境工作的前提，是推進切合我國實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性有機物質譜儀(SPIMS2000)檢測系統，對某工業區VOCs進行走航監測，并分析其污染分布及組成特征，從而為其VOCs合理減排及有效環境監管提供科學依據。

1 某工業區概述

某工業區存在JC石化工業區、HF石化工業區、MY涂裝工業區、DY集團工業區等4個重點VOCs污染區域。其中，JC石化工業區主要包括JC石化、HL化工等企業。

2019年7月20日至7月24日，分別于上午、下午、夜間3個時段，圍繞JC石化工業區、HF石化工業區、MY涂裝工業區、DY集團工業區等4個重點VOCs污染區域開展高時空分辨率的VOCs走航監測示范服務。

2 區域VOCs污染分布特征分析

2.1 JC石化工業區

通過高時空分辨率走航監測系統的走航監測發現，JC石化工業區共出現6次TVOC質量濃度異常值(>500 μg/m3)，有3次超過所在地省地方標準規定的質量濃度限制2 000 μg/m3。鎖定重點污染點位3處，周邊企業為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，此類物質光化學反應活性較強，對臭氧或PM2.5貢獻較大，建議重點排查相關生產裝置或工段。JC石化工業區異常點位統計分析如第188頁表1所示。

2.2 HF石化工業區

HF石化工業區共出現 7 次 TVOC 質量濃度異常值(>500 μg/m3)，有 4 次超過該省地方標準規定的質量濃度限制 2 000 μg/m3。鎖定重點污染點位 4 處，周邊企業為HF石化、XG燃氣。其中，HF石化西北側 C4～C6 的烯烴類物質濃度較高，南廠界苯系物濃度較高，且高值出現在夜間，經現場排查，夜間HF石化多進行化工品、油品裝卸作業，為疑似排放源。XG燃氣附近以苯、苯烯酸丁酯/萘為主。建議重點排查臨近相關裝置或工段。HF石化工業區異常點位統計分析如第188頁表2所示。

表1 JC石化工業區異常點位統計分析

表2 HF石化工業區異常點位統計分析

2.3 MY涂裝工業區

MY涂裝工業區企業相對較少，主要為家具制造行業，走航期間TVOC 峰值質量濃度為666 μg/m3，主要物質為二甲苯、丁烯，上風向企業為BS家具公司。

2.4 DY集團工業區

DY工業區僅出現2次TVOC質量濃度異常值(>500 μg/m3)，該點位于DY集團北部貨車停車場北側道路，TVOC質量濃度峰值為1 055 μg/m3，主要物質為二硫化碳；DY高分子材料附近TVOC質量濃度峰值為672 μg/m3，主要物質為三氯乙烷、三氯乙烯；夜間走航期間區域整體TVOC濃度較低，疑似夜間沒有生產。DY集團工業區異常點位統計分析如表3所示。

表3 DY集團工業區異常點位統計分析

3 區域 VOCs 污染組成特征分析

3.1 TVOC 濃度分布特征

由四大工業區TVOC 濃度分布箱型圖可知，JC石化工業區及HF石化工業區TVOC濃度水平大體相似，與DY集團工業區、MY涂裝工業區相比，TVOC濃度集中區間相對偏高，應強化管控。

3.2 區域類源解析

四大工業區由于轄區內企業生產工藝不同，呈現不同的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涂裝工業區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集團附近偶然出現一次二硫化碳/丙硫醇高值，拉高了區域內有機硫占比，其余污染源項占比較均衡。四大工業區域類源解析結果如圖1所示。

3.3 優控物種篩選

對四大工業區篩選各工業區平均濃度排名，前十的 VOCs 物種如圖2所示。

圖1 四大工業區域類源解析結果

圖2 四大工業區優控物種篩選

依據2019年6月環保部印發的《重點行業揮發性有機物綜合治理方案》，其中多種 VOCs 組分屬于應重點管控物質，各工業區應有針對性地制定相關管控方案。重點控制的 VOCs 物質如表4所示。

表4 重點控制的 VOCs 物質

4 結論

通過對JC石化工業區、HF石化工業區、MY涂裝工業區、DY集團工業區等4個重點VOCs污染區域開展高時空分辨率的VOCs走航監測服務，得出如下結論：

1) 發現TVOC濃度異常點位12處(>500μg/m3)：JC石化工業區4處、HF石化工業區5處、MY涂裝工業區1處、DY集團工業區2處。

2) 發現廠界超標點位7處(>2 000μg/m3)：JC石化工業區3處，HF石化工業區3處，DY集團工業區1處。

3) JC石化工業區TVOC 濃度高值主要出現在JC石化(以C4～C6 的烯烴類為主)、HL化工(以三苯類物質為主)周界。

4) HF石化工業區 TVOC 濃度高值主要出現在HF石化(以C4～C6 的烯烴類為主)、XG燃氣(以苯、苯烯酸丁酯/萘為主)周界。

由此可見，地區苯系物、烯烴類物質濃度較高，此類物質具有較強的光化學反應活性，對臭氧及PM2.5的貢獻較高，應強化管控。同時，夜間VOCs濃度普遍高于白天，一方面是由于白天受輻射強度的影響，VOCs迅速轉化為O3；另一方面，建議加強針對夜間生產、油品裝卸等過程的排查。