中原地區VOCs來源及影響分析

范增倩 孫 琛

（1 河南速創電子科技有限公司 河南鄭州 450007 2 鄭州市環境保護監測中心站 河南鄭州 450007）

1 監測及質量控制

選取鄭州市臭氧污染較重的8 月作為研究時段，在鄭州市紅十字血液中心辦公樓4 樓樓頂開展了10 天VOCs 的加密監測，其中原PAMS 和TO15 物質采用罐采樣，頻次8 次/天；13 種醛、酮類物質采用吸附管采樣，采樣頻次為1 次/天。為保證檢測數據的有效性和準確性，VOCs 手工監測和分析在全過程中實施嚴格的質量保證程序。

2 機理

2.1 臭氧生成機理

臭氧生成潛勢（OFP），是利用最大增量反應活性反映VOCs 各物種的反應活性和近地層臭氧的生成潛勢。OFP 的計算公式為：

OFPi=MIRi×［VOC］i，其中，MIRi是第i 種VOC 在臭氧最大增量反應中的臭氧生成系數，［VOC］i是第i 種VOC 的環境濃度。

2.2 二次有機氣溶膠生成機理

按照Grosjean 等的假設，即SOA 的生成只在白天（8：00-17：00）發生，且VOCs 只與·OH 發生反應生成SOA。VOCs 的二次有機氣溶膠生成潛勢：SOAp=VOCso，FAC×VOCst=VOCso×（1－FVOCr）其中SOAp是SOA 生成的潛勢，VOCso是排放源排出的初始濃度，FAC是SOA 的生成系數，VOCst是經過氧化后的濃度。

2.3 來源解析

為定量分析鄭州市VOCs 的主要來源，采用正交矩陣因子分析的方法，利用EPA 發布的受體模型PMF5.0 對VOCs 數據進行模擬運算。

3 監測結果分析

3.1 VOCs活性水平分析

（1）VOCs 臭氧生成潛勢：8 月平均VOCs 的臭氧生成潛勢為454.0 μg/m3，其中含氧有機物對臭氧生成的貢獻最大，占比64.8%；其次為非甲烷烴類，占比34.2%。VOCs 各細分類對臭氧生成貢獻最高的三類物質為醛類有機物、芳香烴、低碳烯烴，其占比分別為62.0%、26.4%、3.5%。（2）VOCs 二次有機氣溶膠生成潛勢：8 月芳香烴對二次有機氣溶膠（SOA）的生成貢獻最大，占比82.0%；其次為高碳烷烴，占比18.0%。

3.2 VOCs關鍵物種分析

（1）臭氧生成優勢物種：篩選OFP 貢獻最高的前10 種VOCs物種，分別是：乙醛、甲醛、1，2，3-三甲苯、間、對-二甲苯、1，3，5-三甲苯、甲苯、鄰二甲苯、丙烯、丙醛、乙烯，它們對OFP 的貢獻之和為85.1%。（2）二次有機氣溶膠生成優勢物種：篩選二次有機氣溶膠（SOA）生成潛勢貢獻最高的前10 種VOCs 物種，分別是：十二烷、1，3，5-三甲苯、1，2，3-三甲苯、間、對-二甲苯、甲苯、萘、鄰二甲苯、乙苯、對乙基甲苯、1-乙基-3-甲基苯，它們對SOAp 的貢獻之和為95.4%。（3）VOCs 組分來源分析：采用PMF5.0 模型對監測期間得到的80 組數據進行解析，最終篩選出檢出頻次較高、擬合好的32 種VOCs 物質，解析結果為：因子1，萘的貢獻最高，其次為1，2-二氯乙烷、三氯甲烷、一氟三氯甲烷，其中萘主要用作生產醫藥、農藥等的原料，三氯甲烷、一氟三氯乙烷也可用于醫藥、農藥行業，結合監測點位處于鄭州市紅十字血液中心，故推測因子1 為醫藥排放源；因子2，十一烷、十二烷、癸烷的貢獻率較高，故因子2 為柴油車排放源；因子3，異戊烷的貢獻最高，其為汽油揮發或汽車尾氣的示蹤物質，故因子3 為汽油車排放源；因子4，氯苯、芳香烴、低碳烷烴以及乙烯、乙炔的貢獻均較高，其中氯苯、芳香烴主要來自工業或化工排放，低碳類物質也可由工業排放，故推測因子4 為工業化工排放源；因子5，正己烷的貢獻較高，其次為二硫化碳、二氯甲烷，其中正己烷、二硫化碳、二氯甲烷主要用于有機合成中的溶劑、稀釋劑等，故推測因子5 為溶劑揮發源。從各因子對總VOCs 的貢獻來看，柴油車排放源貢獻最高，占比48.8%；其次為溶劑揮發源，占比20.3%；此外，工業化工源占比14.7%；醫藥排放源占比9.1%；汽油車排放源占比7.1%。

結語

VOCs 中含氧有機物對臭氧生成的貢獻最大，其次為非甲烷烴類，各細分類對臭氧生成貢獻最高的三類物質為醛類有機物、芳香烴、低碳烯烴，是臭氧防治重點關注的污染物。對二次有機氣溶膠生成貢獻最大的為芳香烴，其次為高碳烷烴。通過PMF模型解析VOCs 中各組份來源，得到5 個主要污染源，按貢獻率從高到低分別為柴油車排放源、溶劑揮發源、工業化工源、醫藥排放源、汽油車排放源。