閔行區(qū)揮發(fā)性有機污染物的區(qū)域性研究和分析

徐唯易 吳海 張瑋

摘要：本實驗采用閔行區(qū)各行政區(qū)域內(nèi)VOCs和NMHC的排放濃度與排放速率數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分布區(qū)間統(tǒng)計的方法，分析了污染物排放的現(xiàn)狀，并試圖通過Pearson回歸模型找尋揮發(fā)性有機污染物質(zhì)與空氣質(zhì)量參數(shù)之間的潛在關(guān)聯(lián)。

關(guān)鍵詞：VOCs;NMHC;量化;皮爾森回歸模型

中圖分類號：X83 文獻標識碼：A ? 文章編號：2095-672X（2019）06-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.06.076

Abstract：The experiment adopted the data of VOCs and non methane emission concentration and emission rate in the administrative region of Minhang District， and analyzed the current situation of pollutant emission by the methods of data distribution interval statistics. The Pearson regression model was also used to find the potential correlation between volatile organic pollutants and air quality parameters.

Key words： VOCs;NMHC;Quantification;Pearson regression model

揮發(fā)性有機物（以下簡稱VOCs）作為各類大氣污染尤其是PM2.5的關(guān)鍵前體物之一被納為重點整治對象，大氣環(huán)境經(jīng)常呈現(xiàn)出霧霾等逐漸惡化的現(xiàn)象，VOCs也是一個極其重要的助推劑[1] ，而工業(yè)企業(yè)污染源是VOCs 的最大貢獻因素[2]。非甲烷總烴（以下簡稱NMHC）可以簡單、直觀地表述大氣中VOCs污染的總體狀況 [3]，有研究表明固定污染區(qū)域NMHC的有效碳質(zhì)量濃度與各VOC組分有效碳質(zhì)量濃度可建立定量關(guān)系[4][5]，因此也把對污染源廢氣中NMHC的監(jiān)控作為VOCs監(jiān)控的重要手段。本研究針對閔行區(qū)進行全覆蓋的企業(yè)VOCs貢獻比例調(diào)查，爭取以最直觀的方式了解閔行區(qū)目前的揮發(fā)性污染物的排放情況。

1 實驗方法

閔行區(qū)14個街鎮(zhèn)，剔除7個宜居街鎮(zhèn)后針對華漕、江川、馬橋、浦江、莘莊工業(yè)區(qū)、吳涇和顓橋地區(qū)開展VOCs和NMHC的樣品采集和分析活動。

實驗室采用氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用的方法對56種有機物質(zhì)進行樣品分析，通過實驗室分析得到VOCs和NMHC的監(jiān)測數(shù)據(jù)，運用OFFICE軟件、ORGIN軟件和SPSS 19.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件綜合分析相關(guān)數(shù)據(jù)，并同時采用Pearson回歸模型（95%和99%置信水平）對VOCs中主要的污染物和環(huán)境空氣指標（PM10、PM2.5、SO2、NO2和O3-8h）的相關(guān)性進行研究分析。

2 數(shù)據(jù)與討論

2017年3月至2017年11月歷時9個月，分析獲得12768個數(shù)據(jù)，借助莘莊工業(yè)區(qū)自動站的環(huán)境質(zhì)量空氣參數(shù)數(shù)據(jù)，分別對VOCs和NMHC數(shù)據(jù)區(qū)間分布及環(huán)境數(shù)據(jù)相關(guān)性研究做了一系列的分析。

2.1 數(shù)據(jù)分布區(qū)間

實驗期間，共獲得VOCs排放濃度217組、12152個數(shù)據(jù)，NMHC308組、616個數(shù)據(jù)，用ORGIN軟件制作對應(yīng)數(shù)據(jù)的區(qū)間分布圖，標識25%～75%主要區(qū)間、中位數(shù)值以及平均值。所有數(shù)據(jù)都按照濃度數(shù)值排序后落在直線或?qū)嶓w內(nèi)，實體部分下界限為所有數(shù)據(jù)從小到大排序后位于25%位置的數(shù)據(jù)，實體部分上界限為所有數(shù)據(jù)從小到大排序后位于75%位置的數(shù)據(jù)，實體中的橫線是中位數(shù)值，方點則是數(shù)據(jù)平均值。從圖1中VOCs排放濃度圖可見，莘莊工業(yè)區(qū)的濃度最大值明顯高于其他街鎮(zhèn)，但25%～75%實體部分數(shù)值較低，江川和顓橋地區(qū)數(shù)據(jù)濃度的25%～75%實體部分明顯較高，因此江川和顓橋的平均排放濃度超過莘莊工業(yè)區(qū)。同樣從NMHC的濃度數(shù)據(jù)分布圖，我們也發(fā)現(xiàn)，馬橋的濃度最大值在7個街鎮(zhèn)中最高，緊接著是江川和莘莊工業(yè)區(qū)，但就25%～75%實體部分來看，華漕和莘莊工業(yè)區(qū)明顯高于其他街鎮(zhèn)，這也是為什么華漕雖然沒有較為突出的極大值，但最終NMHC平均排放濃度在全區(qū)位列第二。莘莊工業(yè)區(qū)通過明顯的極大值和25%～75%實體部分的優(yōu)勢，穩(wěn)居全區(qū)平均排放濃度第一位。通過以上數(shù)據(jù)，有助于決策部門指向性的鎖定整治目標。

2.2 揮發(fā)性有機物質(zhì)與環(huán)境空氣質(zhì)量

為了更好地研究VOCs與環(huán)境空氣質(zhì)量的相關(guān)性，我們借助莘莊工業(yè)區(qū)自動站采集的數(shù)據(jù)（PM10、PM2.5、SO2、NO2和O3-8h），與VOCs總排放濃度及16項特征污染物的平均排放濃度逐一計算，通過皮爾森（Pearson）相關(guān)系數(shù)模型計算其相互之間的潛在關(guān)聯(lián)。

除了環(huán)境空氣指標之間的普遍關(guān)聯(lián)之外，莘莊工業(yè)區(qū)的PM10、O3-8h等環(huán)境指標與VOCs之間呈現(xiàn)一定的相關(guān)性。同時，某些VOCs組分之間也存在線性關(guān)系[6][7]。例如，PM10和PM2.5之間顯著正相關(guān)（r2=0.881，p<0.01，n=96）;SO2與NO2、PM10及O3-8h的相關(guān)系數(shù)分別達0.427、0.592和0.612（p<0.01，n=96）;NO2與懸浮顆粒物濃度（r2（PM10）=0.390，r2（PM2.5）=0.475，p<0.01，n=96）之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系;PM10與甲苯的相關(guān)系數(shù)達0.230（p<0.05，n=96）;O3-8h與氯甲烷（r2=-0.327）、1，3-丁二烯（r2=-0.287）、二氯甲烷（r2=-0.227）、氯仿（r2=-0.361）、四氯化碳（r2=-0.216）及苯（r2=-0.343）等多種揮發(fā)性有機氣體組分在p<0.05水平以上（n=96）呈現(xiàn)負相關(guān)性;2-丙醇（r2=0.342）、正己烷（r2=0.212）、乙酸乙酯（r2=791）、甲苯（r2=0.259）、乙苯（r2=0.352）、間，對-二甲苯（r2=0.337）及鄰二甲苯（r2=0.356）等組分是主要的VOCs貢獻組分，與VOCs均值呈現(xiàn)一定正相關(guān)關(guān)系（p<0.05，n=96）;同時，各苯系物之間存在顯著相關(guān)性，間，對-二甲苯與乙苯、鄰二甲苯之間相關(guān)系數(shù)分別達0.994和0.989（p<0.01，n=96），乙苯與鄰二甲苯之間相關(guān)系數(shù)達0.998（p<0.01，n=96）。

3 結(jié)論

從數(shù)據(jù)分布區(qū)間圖中，我們發(fā)現(xiàn)VOCs排放濃度和排放速率的最大值都出現(xiàn)在莘莊工業(yè)區(qū)，而NMHC的排放濃度和排放速率明顯較高的是江川和莘莊工業(yè)區(qū)，可見莘莊工業(yè)區(qū)、江川地區(qū)的排污水平在閔行區(qū)的所有街鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)偏高，需要引起重視，需進一步加強對應(yīng)的監(jiān)管工作。

實驗借助SPSS軟件中的Pearson回歸模型，通過對莘莊工業(yè)區(qū)自動站2017年數(shù)據(jù)和該區(qū)域?qū)嶒灡O(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)除了環(huán)境空氣指標之間的普遍關(guān)聯(lián)之外，PM10、O3-8h等環(huán)境指標與VOCs之間呈現(xiàn)一定的相關(guān)性，相信通過今后數(shù)據(jù)的不斷累積，更大量的統(tǒng)計分析會發(fā)現(xiàn)其間更微妙的聯(lián)系。

參考文獻

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收稿日期：2019-03-07

作者簡介：徐唯易（1982-），男，漢族，碩士，助工，研究方向為環(huán)境監(jiān)測。