末端治理對工業涂裝行業VOCs排放的影響

王瑞鵬,王曉琦,程水源,程 龍,蔡 斌,沈澤亞

末端治理對工業涂裝行業VOCs排放的影響

王瑞鵬,王曉琦,程水源*,程 龍,蔡 斌,沈澤亞

(北京工業大學,區域大氣復合污染防治北京市重點實驗室,北京 100124)

選取河北省4類典型工業涂裝行業開展車間與末端排口VOCs樣品采集,檢測分析了102種VOCs組分,獲得了4類行業車間與排口處VOCs排放特征.結果表明,不同行業由于涂料類型、使用量等因素影響,VOCs排放濃度存在較大差異;芳香烴與含氧揮發性有機物(OVOCs)是家具制造、車輛制造與專用設備制造行業的主要組分,占比分別為14.7%～88.3%與10.1%～64.7%;鹵代烴在金屬制品行業的占比高達59.2%～86.9%.末端治理對芳香烴的影響最大,甲苯、乙苯、二甲苯、三甲苯、乙酸丁酯與2-丁酮在排口處占比明顯低于車間.芳香烴對臭氧生成潛勢(OFP)與二次有機氣溶膠生成潛勢(SOAP)的貢獻最高,末端治理對OFP、SOAP及源反應活性(SR)具有顯著削減作用.各類源SR差異明顯,建議加強對SR值較大行業的管控力度.

工業涂裝；揮發性有機物(VOCs)；源成分譜；末端治理；化學反應活性

揮發性有機物(VOCs)作為PM2.5與O3的共同前體物,在大氣環境中參與光化學反應生成O3與二次有機氣溶膠(SOA)[1-2].針對煉油、焦化等VOCs高排放行業,國內學者已經開展了深入的研究[3-7].伴隨我國VOCs排放源管控力度的加嚴,對工業涂裝行業VOCs的減排更加重視,2019年頒發的《重點行業揮發性有機物綜合治理方案》[8]中明確指出工業涂裝行業是需要全面加強VOCs綜合治理的重點行業之一.研究表明,2018、2019年我國工業涂裝行業VOCs排放量分別為3498.1,3309.9kt,分別占到我國工業源總排放量的27.5%和25.0%[9].對部分工業涂裝行業的實測研究獲取了VOCs組分排放特征及化學反應活性[10-14],但大多數研究只針對某單個行業的VOCs排放,缺乏不同行業之間的對比.伴隨著近幾年VOCs末端治理設施的改進與完善,部分學者研究了各類工藝的VOCs去除效率[12,15-16],不同末端處理設施對VOCs組分特征變化的影響研究較少.

本研究選取木質家具制造、車輛制造、金屬制品及專用設備制造4類行業作為工業涂裝行業的代表,獲取了各行業車間與末端排口處的VOCs組分數據,結合臭氧生成潛勢(OFP)與二次有機氣溶膠生成潛勢(SOAP)研究VOCs排放對環境的影響,分析了末端處理設施對VOCs排放特征的影響,為地區開展VOCs減排及污染源管控工作提供科學支撐.

1 材料與方法

1.1 研究對象

本研究通過了解華北地區典型城市工業涂裝行業分布,選取了木質家具、車輛制造、金屬制品及專用設備制造4類企業開展樣品采集.我國木器涂料使用以溶劑性涂料為主,汽車涂料中水性漆的占比高達83%,金屬制品行業溶劑性涂料的使用占比為64%[14].專用設備制造業由于產品及客戶要求,目前以溶劑性涂料為主.因此,基于行業特征選取目標企業,汽車制造企業為水性涂料,其他企業均為溶劑性涂料.分別開展噴涂車間內的無組織樣品采集及末端處理后有組織排放口的樣品采集.企業概況、采樣位置、末端設施類型等信息見表1. 本研究選取的4類工業涂裝企業均涉及噴涂車間及末端處理后的有組織排放口,其中家具制造、車輛制造及專用設備制造企業噴涂車間為密閉狀態,而金屬制品企業由于采用半自動化沾漆工藝,車間為半密閉狀態.

表1 4類工業涂裝企業采樣信息及樣品數量

1.2 樣品采集

針對有組織排口,本研究依據《HJ732-2014 固定污染源廢氣揮發性有機物的采樣 氣袋法》[17],采用真空箱與氣泵等組合設備將排口中的廢氣收集至10L特氟龍采樣袋中.將氣泵的流量設置為1L/min,采樣時間約為8min,每次開展樣品采集之前清理儀器管路內的氣體,保證樣品采集的有效性.樣品采集完成后,立刻將采樣袋中的氣體導入3L的蘇瑪罐.車間內的無組織樣品采集,使用積分采樣器連接到蘇瑪罐,采樣流量與采樣時間分別設置為50mL/min和60min,采樣點位布置在靠近車間集氣口處.為保證樣品采集的代表性,采樣過程均選取在企業噴涂工藝正常運行期間,且保證各企業有組織與無組織樣品采集同步進行.每個排放節點采集3～4個平行樣品.將采集完成后的蘇瑪罐存放在陰涼干燥的環境,并在5d內完成測試分析.

1.3 樣品分析

采用預濃縮儀(Model 7200, Entech)與氣相色譜質譜聯用儀(GC-MS, QP2020, Shimadzu)對采集的樣品開展VOCs組分測試分析.預濃縮儀將蘇瑪罐中的樣品富集濃縮,并去除樣品中的N2、O2、CO、CO2和H2O,氣相色譜質譜聯用儀對VOCs組分進行定量分析,該系統下VOCs物種檢出限為(0.004～ 0.07)′10-6.為保證VOCs物種的完整性,采用氣相色譜-火焰離子化檢測器(GC-FID)分析C2-C3的VOCs組分濃度.選取TCEQ標準氣體與12種醛酮化合物的含氧揮發性有機物(OVOCs)標準氣體,采用稀釋系統(4600A,Entech)將TCEQ和OVOCs標準氣體稀釋至2.5,5,10,20,50′10-6,繪制標準曲線對VOCs組分進行量化,標準曲線的相關系數在0.99以上. GC-MS和GC-FID測試分析信息參考本課題組前期研究[3].本研究共檢測到102種VOCs物種組分.

1.4 環境影響分析

為表征各類源VOCs的化學反應活性對環境的影響,采用最大增量反應性(MIR)[18]和二次有機氣溶膠生成潛勢[19]方法計算各類源的OFP和SOAP及其源反應活性(SR),公式如下:

2 結果與分析

2.1 VOCs濃度排放特征

圖1 典型工業涂裝行業車間與排口VOCs濃度

如圖1所示,由于不同企業涂料類型、噴涂工藝、噴涂面積等因素的影響,車間內VOCs濃度存在較大差異.其中,專用設備制造企業車間濃度最高,平均濃度高達37.3mg/m3,主要由于該企業噴涂的產品噴涂面積較大,涂料使用量較多.其次為金屬制品企業,平均濃度為23.6mg/m3.家具制造與車輛制造企業車間內VOCs濃度明顯低于前2類企業,VOCs平均濃度分別為9.9,7.2mg/m3.家具制造企業濃度較低主要是由于采樣期間噴涂的產品為木質柜門等小件產品,涂料使用量較少.車輛制造企業噴涂過程中涉及的噴涂面積較大,涂料使用量多,而車間內VOCs濃度最低,主要是因為該企業采用的水性涂料,VOCs含量較低.各企業末端排口VOCs濃度特征與車間內濃度特征存在一定差異,其中金屬制品企業末端排口VOCs平均濃度高達26.2mg/m3,明顯高于其他企業.家具制造、車輛制造與專用設備制造企業末端排口濃度分別為5.0, 2.3與2.6mg/m3,滿足國家相關排放標準[20]的要求.家具制造、車輛制造及專用設備制造行業末端排口VOCs濃度明顯低于車間,表明了末端治理設施的去除作用.而金屬制品企業末端排口VOCs濃度高于車間,可能是由于該企業噴涂車間為半密閉狀態,采樣期間受到外部氣流的干擾,導致采集的樣品濃度被外部空氣稀釋,從而低估了車間內的VOCs濃度值.綜上所述,車間內的VOCs濃度主要與涂料使用量、涂料類型、車間空間大小及密閉性有關.對于末端排口處的VOCs濃度,末端治理設施類型不同,且廢氣處理風量有所差異,末端治理設施的實際去除效率差別較大[21-22],因此末端排口處的VOCs濃度同時受到車間廢氣收集率與末端處理設施實際凈化效率的影響.

2.2 VOCs組分特征分析

2.2.1 典型行業VOCs組分特征 將VOCs組分劃分為烷烴、烯烴、芳香烴、OVOCs及鹵代烴5大類.如圖2所示,不同行業之間、同一企業車間與有組織排口之間存在一定的差異性.木質家具,芳香烴與OVOCs在車間的占比分別為48.3%與49.0%,而末端排口處OVOCs的占比上升至64.7%.車輛制造車間排放的VOCs以芳香烴、鹵代烴及OVOCs為主,濃度占比分別為55.9%,23.4%及18.4%,末端處理設施排口的VOCs組分特征與車間差異較大,鹵代烴的占比升高至52.0%,而芳香烴占比下降至14.7%.專用設備制造車間與末端排口的VOCs組分特征基本一致,芳香烴的貢獻較為突出,占比分別為87.9%與88.3%,其次為OVOCs,占比分別為11.8%與10.1%.金屬制品明顯區別于其他行業的是鹵代烴的貢獻最為突出,在車間與末端排口質量占比分別為59.2%與86.9%.綜上所述,芳香烴、OVOCs與鹵代烴是工業涂裝行業排放VOCs的主要成分,總質量濃度占比為95.6%～ 99.8%.

圖2 典型工業涂裝行業VOCs源譜特征

如表2所示,各類源排名前10的VOCs物種占總質量濃度的84.1%～96.5%.木質家具車間中乙酸丁酯的貢獻最為突出,占比為33.7%,其次為鄰二甲苯(15.8%)、對二甲苯(15.3%)及乙酸乙酯(11.4%);而乙酸乙酯在其末端排口的占比高達51.1%.車輛制造車間內主要的VOCs物種為甲苯、1,2-二氯乙烷及乙酸丁酯,濃度占比分別為27.3%、22.7%及14.7%,末端排口處1,2-二氯乙烷與乙酸丁酯仍是主要的VOCs物種,占比分別為51.1%與15.5%.專用設備制造的車間與末端排口在重點VOCs物種方面仍呈現高度一致性,濃度排名前7的VOCs物種均為甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、乙苯、1,2,4-三甲基苯、對乙基甲苯與乙酸丁酯.上述3類行業重點VOCs物種存在一定的相似性,乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、乙苯、對二甲苯與鄰二甲苯在3類行業中均有較高的排放貢獻.金屬制品行業重點VOCs物種排放特征明顯區別于其他3類行業,三氯甲烷、苯乙烯與1,1,2-三氯乙烷是主要的VOCs物種,占比分別為39.5%、12.0%與10.1%.末端排口處1,2-二氯乙烷的貢獻占比高達69.2%,而在車間內排放的VOCs樣品中并未檢測到該物種,張嘉妮等[12]研究中也發現1,2-二氯乙烷在排口處的濃度明顯高于車間,該現象可能是由于末端治理設施在催化燃燒過程中三氯甲烷轉化生成了1,2-二氯乙烷[11].

表2 典型工業涂裝行業前10名的VOCs物種及占比

對比國內相關研究表明(表3),家具行業VOCs排放主要以芳香烴與OVOCs為主,主要的VOCs物種包括甲苯、乙苯、二甲苯、乙酸乙酯和乙酸丁酯及其同分異構體,該結果與本研究具有較高的一致性.車輛制造行業與家具行業相似,芳香烴貢獻最為突出,其次為OVOCs,二甲苯、乙酸丁酯、乙苯是主要的VOCs物種.與以往研究[11]不同的是,本研究發現車輛制造行業中鹵代烴的貢獻相對較高,尤其在末端排口處更加突出.該差異性同樣體現在金屬制品行業.不同研究之間的差異性主要來自于以下幾個方面:①不同產品之間由于材質、成本等因素的影響,選取的涂料類型存在一定差異;②不同測試方法檢測出的VOCs物種數量差異明顯;③不同類型末端治理設施去除VOCs的機制對VOCs組分的變化具有顯著影響.

表3 相關研究結果對比

圖3 末端治理設施影響的主要VOCs物種

2.2.2 末端治理對VOCs物種的影響 根據車間及末端處理排口VOCs組分排放特征的差異,分析了末端治理對各類VOCs物種排放特征的影響(圖3).由于金屬制品行業車間VOCs排放受外界環境影響較大,該結果不納入本文討論.根據家具制造與車輛制造行業車間與排口的VOCs組分特征分布可以看出,芳香烴受末端處理設施的影響最大,相比于車間,排口處芳香烴占比分別下降28.1%與41.2%.活性炭吸附+催化燃燒技術對應的排口中烷烴、烯烴及鹵代烴的占比均高于其在車間的占比.主要由于吸附能力強的VOCs組分濃度較高時,會與吸附能力較弱的組分發生置換,研究表明芳香烴與OVOCs的吸附能力較強.同時部分VOCs物種發生反應后生成小分子VOCs,從而導致部分VOCs組分經過末端處理后濃度不降反升[11].如圖3所示,由于末端治理措施的影響,占比下降最為顯著的VOCs物種主要為苯系物與OVOCs,包括甲苯、乙苯、二甲苯、三甲苯、乙酸乙酯與2-丁酮等.不同末端處理設施對各類VOCs物種的去除作用存在一定差異,由于OVOCs較高的吸附性,在活性炭吸附+催化燃燒技術中的乙酸乙酯與2-丁酮組分占比下降明顯,而水噴淋+UV光解技術重點影響的VOCs物種并不包括OVOCs.

2.3 VOCs化學反應活性

如圖4所示,專用設備制造行業的OFP與SOAP均明顯高于其他行業,車輛制造行業的OFP與SOAP最低,主要由于車輛制造采用的水性涂料, VOCs含量少且活性較低.芳香烴是工業涂裝行業對OFP貢獻的主要VOCs組分,平均貢獻占比為77.6%,主要貢獻的VOCs物種為對二甲苯、鄰二甲苯、甲苯及乙苯等.其次,OVOCs對OFP具有部分貢獻,主要的物種包括乙酸乙酯與乙酸丁酯.金屬制品由于末端排口生成了高濃度的1,2-二氯乙烷,鹵代烴對OFP的貢獻占比高達43.3%.針對各行業的SOAP,芳香烴的貢獻更加突出,在各行業的貢獻占比均高達99%以上,主要貢獻的VOCs物種包括對甲苯、乙苯、對二甲苯、鄰二甲苯及苯乙烯等.

值得注意的是,金屬制品排口濃度是專用設備排口濃度的10.2倍,而金屬制品排口的OFP與SOAP分別是專用設備排口的0.66與0.38倍.因此在開展涉VOCs行業管控的過程中不僅要控制VOCs的排放濃度,同時VOCs的反應活性應該得到重視.雖然金屬制品行業末端治理排口處VOCs濃度高于車間,但排口處OFP與SOAP較車間內呈現明顯的下降,其中OFP的下降率為63.0%～93.4%, SOAP的下降率為77.1%～92.9%.家具制造、車輛制造及金屬制品行業排口處SR值明顯低于車間,表明末端治理后的VOCs活性顯著下降.

對各行業車間與排口的SR值算術平均得到各行業單位VOCs排放的O3與SOA生成量.本研究中工業涂裝行業SRO3值為0.7～5.6g/g, SRSOA值為0.011～0.039g/g,二者均呈現專用設備制造行業最高,金屬制品行業最低.通過文獻收集獲取了我國典型涉VOCs排放源SR值[10,12,19,25-32],對比結果如圖5所示.不同行業之間SR存在較大差異.本研究中專用設備制造業SRO3值高達5.6g/g,與景盛翱等[29]的研究中金屬表面處理與預熱行業接近,其SRO3值為5.5g/g.其次為柴油車、油品揮發及紙品制造,SRO3值為4.2g/g.專用設備制造業VOCs排放組分特征以芳香烴為主,且芳香烴SOAP系數較高,因此該行業單位VOCs排放SOA生成潛勢最為突出,SRSOA值達到0.039g/g.其次為預焙陽極制造行業, SRSOA值為0.027g/g.本研究中家具制造與車輛制造行業的SRSOA值為0.017g/g,根據張嘉妮等[12]的研究結果,家具制造行業SRSOA值為0.015g/g,與本研究基本一致.基于上述結果,對單位VOCs排放O3與SOA生成潛勢較大的污染源實施優先減排控制,能夠取得更大的環境效益.

3 結論

3.1 家具制造、車輛制造、專用設備制造及金屬制品行業車間與末端排口VOCs質量濃度分別為9.9, 7.2, 37.3, 23.6mg/m3與5.0, 2.3, 2.6, 26.2mg/m3.

3.2 家具制造、車輛制造與專用設備制造行業以芳香烴(14.7%～88.3%)與OVOCs(10.1%～64.7%)為主要組分,乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、乙苯、對二甲苯與鄰二甲苯是重點VOCs物種.金屬制品行業VOCs排放以鹵代烴(59.2%～86.9%)為主,三氯甲烷、苯乙烯與1,1,2-三氯乙烷是主要的VOCs物種.

3.3 末端處理設施對芳香烴的排放特征影響最大.甲苯、乙苯、鄰/對二甲苯、三甲苯、乙酸乙酯與2-丁酮是影響最為顯著的VOCs物種,排口處的占比較車間內明顯下降.由于OVOCs較高的吸附性,活性炭吸附+催化燃燒技術對其去除效果顯著.

3.4 基于對OFP與SOAP的評估,芳香烴是工業涂裝行業的主要活性組分,貢獻較高的VOCs物種包括甲苯、乙苯、對二甲苯、鄰二甲苯及苯乙烯等.末端治理設施能夠有效降低OFP與SOAP,下降率分別為63.0%～93.4%與77.1%～92.9%,多數行業經末端處理后SR值明顯下降.各類污染源反應活性差異較大,應重視SR值較大的污染源管控.

[1] Xu J, Tie X, Gao W, et al. Measurement and model analyses of the ozone variation during 2006to 2015and its response to emission change in megacity Shanghai, China [J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2019,19(14):9017-9035.

[2] Li Q, Su G, Li C, et al. An investigation into the role of VOCs in SOA and ozone production in Beijing, China [J]. Science of The Total Environment, 2020,720:137536.

[3] Wei W, Cheng S, Li G, et al. Characteristics of volatile organic compounds (VOCs) emitted from a petroleum refinery in Beijing, China [J]. Atmospheric Environment, 2014,89:358-366.

[4] 程水源,李文忠,魏 巍,等.煉油廠分季節VOCs組成及其臭氧生成潛勢分析[J]. 北京工業大學學報, 2013,39(3):438-444.

Cheng S Y, Li W Z, Wei W, et al. Refinery VOCs seasonal composition and analysis of ozone formation potential [J]. Journal of Beijing University of Technology, 2013,39(3):438-444,465.

[5] 李國昊,魏 巍,程水源,等.煉焦過程VOCs排放特征及臭氧生成潛勢[J]. 北京工業大學學報, 2014,40(1):91-99.

Li G H, Wei W, Chen S Y, et al. Emission characterization and ozone formation potential of VOCs during the coking process [J]. Journal of Beijing University of Technology, 2014,40(1):91-99.

[6] 郭鳳艷,劉芯雨,程曉娟,等.天津臨港某石化企業VOCs排放特征研究[J]. 中國環境科學, 2017,37(6):2072-2079.

Guo F Y, Liu X Y, Cheng X J, et al. Study on VOCs emission characteristic of a petrochemical enterprise in Tianjin Lingang. China Environmental Science, 2017,37(6):2072-2079.

[7] 劉 政,徐晨曦,陳軍輝,等.典型鋼鐵企業揮發性有機物排放量測算及組分特征[J]. 中國環境科學, 2020,40(10):4292-4303.

Liu Z, Xu C X, Chen J H, et al. Emission estimation and component characteristics of volatile organic compounds in typical iron and steel enterprise. China Environmental Science, 2020,40(10):4292-4303.

[8] 中華人民共和國生態環境部. 關于印發《重點行業揮發性有機物綜合治理方案》的通知[EB/OL]. https://www.mee.gov.cn/xxgk2018/ xxgk/xxgk03/201907/t20190703_708395.html, 2019-06-26.

Ministry of Ecology and Environment of the People's Republic of China. Notice on printing and distributing the comprehensive treatment plan for volatile organic compounds in key industries [EB/OL]. https://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk03/201907/ t20190703_708395.html, 2019-06-26.

[9] 劉銳源,鐘美芳,趙曉雅,等.2011～2019年中國工業源揮發性有機物排放特征[J]. 環境科學, 2021,42(11):5169-5179.

Liu R Y, Zhong M F, Zhao X Y, et al. Characteristics of industrial volatile organic compounds (VOCs) emission in China from 2011 to 2019 [J]. Environmental Science, 2021,42(11):5169-5179.

[10] Yuan B, Shao M, Lu S, et al. Source profiles of volatile organic compounds associated with solvent use in Beijing, China [J]. Atmospheric Environment, 2010,44(15):1919-1926.

[11] 高宗江.典型工業涂裝行業VOCs排放特征研究[D]. 廣州:華南理工大學, 2015.

Gao C J. Source characteristics of VOCs emissions from typical industrial painting sources [D]. Guangzhou: South China University of Technology, 2015.

[12] 張嘉妮,曾春玲,劉銳源,等.家具企業揮發性有機物排放特征及其環境影響[J]. 環境科學, 2019,40(12):5240-5249.

Zhang J N, Zeng C L, Liu R Y, et al. Volatile organic compound emission characteristics of furniture manufacturing enterprises and the influence on the atmospheric environment [J]. Environmental Science, 2019,40(12):5241-5249.

[13] 王家德,金旦軍,顧震宇,等.金屬表面涂裝行業VOCs排放特征及排放系數[J]. 中國環境科學, 2020,40(5):1940-1945.

Wang J D, Jin D J, Gu Z Y, et al. The VOCs emission characteristics of metal surface coating industry and its emission factors [J]. China Environmental Science, 2020,40(5):1940-1945.

[14] 周燕芳,陳夢霞,丁佳鋒,等.彩鋼行業VOCs排放特征及O3和SOA生成潛勢[J]. 中國環境科學, 2019,39(4):1365-1370.

Zhou Y F, Chen M X, Ding J F, et al. VOCs emission characteristics of color steel industry and formation potential of ozone and secondary organic aerosol [J]. China Environmental Science, 2019,39(4):1365- 1370.

[15] 馮 旸,劉銳源,劉雷璐,等.廣州典型印刷企業VOCs排放特征及環境影響和健康風險評價[J]. 中國環境科學, 2020,40(9):3791-3800.

Feng Y, Liu R Y, Liu L L, et al. VOCs emission characteristics, environmental impact and health risk assessment of typical printing enterprises in Guangzhou [J]. China Environmental Science, 2020, 40(9):3791-3800.

[16] 蔣 寶,孫成一,白畫畫,等.油煙凈化器對餐飲VOCs排放和光化學特征的影響[J]. 中國環境科學, 2021,41(5):2040-2047.

Jiang B, Sun C Y, Bai H H, et al. Influence of fume purifier on VOCs emission characteristics and photochemical reaction of catering. China Environmental Science, 2020,40(9):3791-3800.

[17] HJ732-2014 固定污染源廢氣揮發性有機物的采樣氣袋法[S].

HJ732-2014 Waste gas from fixed pollution source Sampling of volatile organic compounds Air bag method [S].

[18] Carter W P L. Development of the SAPRC-07chemical mechanism [J]. Atmospheric Environment, 2010,44(40):5324-5335.

[19] Zhang Z, Wang H, Chen D, et al. Emission characteristics of volatile organic compounds and their secondary organic aerosol formation potentials from a petroleum refinery in Pearl River Delta, China [J]. Science of The Total Environment, 2017,584-585:1162-1174.

[20] DB11/1226-2015 工業涂裝工序大氣污染物排放標準[S].

DB11/1226-2015 Emission standard of air pollutants for industrial coating process [S].

[21] 邵弈欣.典型行業揮發性有機物排放特征及減排潛力研究[D]. 杭州:浙江大學, 2019.

Shao Y X. Study on emission characteristics and emission reduction potential of volatile organic compounds from typical industries. [D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2019.

[22] 雒 瑞,張 巍,張培勇,等.德州市典型溶劑使用行業VOCs排放特征及末端治理技術研究[J]. 涂料工業, 2020,50(9):67-75.

Luo R, Zhang W, Zhang P Y, et al. Study on emission characteristics and end-control measurements for VOCs from typical solvent-usage industries in Dezhou City [J]. Paint & Coatings Industry, 2020, 50(9):67-75.

[23] Wang H, Qiao Y, Chen C, et al. Source profiles and chemical reactivity of volatile organic compounds from solvent use in Shanghai, China [J]. Aerosol and Air Quality Research, 2014,14(1):301-310.

[24] Zheng J, Yu Y, Mo Z, et al. Industrial sector-based volatile organic compound (VOC) source profiles measured in manufacturing facilities in the Pearl River Delta, China [J]. Science of The Total Environment, 2013,456-457:127-136.

[25] 李婷婷,梁小明,盧 清,等.泡沫塑料鞋制造區VOCs污染特征及臭氧生成潛勢[J]. 中國環境科學, 2020,40(8):3260-3267.

Li T T, Liang X M, Lu Q, et al. Pollution characteristics and ozone formation potential of VOCs in the plastic foam shoe manufacturing center [J]. China Environmental Science, 2020,40(8):3260-3267.

[26] 馬怡然,高 松,王巧敏,等.合成樹脂行業揮發性有機物排放成分譜及影響[J]. 中國環境科學, 2020,40(8):3268-3274.

Ma Y R, Gao S, Wang Q M, et al. Source profiles and impact of volatile organic compounds in the synthetic resin industry [J]. China Environmental Science, 2020,40(8):3268-3274.

[27] 王瑞文,張春林,丁 航,等.電子制造業塑料件生產過程的揮發性有機物排放特征分析[J]. 環境科學學報, 2019,39(1):4-12.

Wang R W, Zhang C L, Ding H, et al. Emission characteristics of volatile organic compounds (VOCs)from the production processes of plastic parts in electronic manufacturing industry [J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2019,39(1):6-14.

[28] 劉文文,方 莉,郭秀銳,等.京津冀地區典型印刷企業VOCs排放特征及臭氧生成潛勢分析[J]. 環境科學, 2019,40(9):3942-3948.

Liu W W, Fang L, Guo X R , et al. Emission characteristics and ozone formation potential of VOCs in printing enterprises in Beijing- Tianjin-Hebei [J]. Environmental Science, 2019,40(9):3942-3948.

[29] 景盛翱,王紅麗,朱海林,等.典型工業源VOCs治理現狀及排放組成特征[J]. 環境科學, 2018,39(7):3090-3095.

Jing S H, Wang H L, Zhu H L, et al. Treatment status and emission characteristics of volatile organic compounds from typical industrial sources [J]. Environmental Science, 2018,39(9):3090-3095.

[30] 包亦姝,王 斌,鄧 也,等.成都市典型有機溶劑使用行業VOCs組成成分譜及臭氧生成潛勢研究[J]. 環境科學學報, 2020,40(1): 76-82.

Bao Y S, Wang B, Deng Y, et al. Source profiles and ozone formation potential of VOCs emitted from typical industries using organic solvents in Chengdu [J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2020,40(1): 76-82.

[31] Han S, Zhao Q, Zhang R, et al. Emission characteristic and environmental impact of process-based VOCs from prebaked anode manufacturing industry in Zhengzhou, China [J]. Atmospheric Pollution Research, 2020,11(1):67-77.

[32] 陳 鵬,張 月,張 梁,等.汽車維修行業揮發性有機物排放特征及大氣化學反應活性[J]. 環境科學, 2021,42(8):3604-3614.

Cheng P, Zhang Y, Zhang L, et al. Emission characteristics and atmospheric chemical reactivity of volatile organic compounds (VOCs) in automobile repair industry [J]. Environmental Science, 2021, 42(8):3604-3614.

Influence of end-of-pipe treatment on VOCs emission in industrial coating industries.

WANG Rui-peng, WANG Xiao-qi, CHENG Shui-yuan*, CHENG Long, CAI Bin, SHEN Ze-ya

(Key Laboratory of Beijing on Regional Air Pollution Control, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China)., 2022,42(2)：593～600

VOCs samples from workshops and outlets were collected from four types of typical industrial coating industries in Hebei Province, 102 VOCs species were detected and analyzed, and the VOCs emission characteristics of workshops and outlets in four industries were obtained. The results showed that VOCs emission concentrations vary greatly among different industries due to the influence of type of coating, usage amount and other factors. Aromatics and oxygenated VOCs were the main components in furniture manufacturing, vehicle manufacturing and special equipment manufacturing industries, accounting for 14.7%～88.3% and 10.1%～64.7%, respectively. The proportion of halo-hydrocarbons in metal products industry was 59.2%～86.9%. The end-of-pipe treatment had the greatest effect on aromatics, and the proportions of toluene, ethylbenzene, xylene, trimethylbenzene, butyl acetate and 2-butanone at the outlets were significantly lower than that in the workshops. The contributions of aromatics to ozone formation potential (OFP) and secondary organic aerosol formation potential (SOAP) were the highest, and the end-of-pipe treatment had a significant reduction effect on OFP, SOAP and source reactivity (SR). The differences in the SR of various sources were obvious, and it is suggested to strengthen the control of industries with high SR value.

industrial coating；volatile organic compounds (VOCs)；source profiles；end-of-pipe treatment；chemical reactivity

X511

A

1000-6923(2022)02-0593-08

王瑞鵬(1996-),男,安徽亳州人,北京工業大學博士研究生,主要從事環境規劃管理與污染防治方面的研究.發表論文3篇.

2021-07-11

國家自然科學基金資助項目(51638001)

* 責任作者, 教授, chengsy@bjut.edu.cn