西部某高新區工業企業VOCs污染源特征分析

任峻辰，李建穎

(1.西安市生態環境局高新技術產業開發區分局，陜西 西安 710055；2.西安曲江新區住房和城鄉建設局，陜西 西安 710061)

1 引言

西部某高新區(以下簡稱高新區)內規模以上企業眾多，行業涉及半導體、新能源汽車、生物醫藥等[1]。企業日常生產經營過程中產生的各類大氣污染物是當地大氣污染的主要來源[2]。當前，夏季臭氧污染已然成為高新區大氣環境主要問題之一[3]。臭氧污染能夠對人眼及呼吸道產生強烈刺激作用，會對人體健康造成較大危害，因此臭氧污染防治迫在眉睫[4]。

有學者指出，作為近地面臭氧的重要前體物，揮發性有機物(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污染治理首要任務是明確其來源。統計資料表明，在VOCs眾多排放源中，工業過程源是大氣VOCs污染的最主要來源[6]。

鑒于此，本文通過梳理2021年“夏防期”高新區工業企業VOCs質譜走航監測結果，簡要分析了VOCs污染特征及主要來源，在此基礎上，結合自身實際工作經驗對高新區工業企業VOCs污染防治措施提出了幾點建議，希望后續能夠為高新區大氣污染防治工作提供參考。

2 研究方案

2.1 采樣時間及地點

研究于2021年“夏防期”(5～8月份)對于高新區主要工業企業及其周邊區域開展VOCs質譜走航監測共計15次。走航方案制定綜合考慮了工廠功能區劃特點及工業企業分布特征，以實現對重點區域內污染排放情況的全面把握。此外，為盡可能避免外界條件對走航監測結果的影響，監測日期以晴天/多云天為主；單次走航監測時間在3～4 h左右；走航全程走航車速控制在10 km/h左右，如遇到監測峰值，則停車監測5～10 min。

2.2 分析方法

VOCs質譜走航監測系統主要包括監測設備和載具，監測設備選用SPIMS2000單光子電離飛行時間質譜儀(廣州禾信)，該設備具有操作簡便、樣品分辨率高、檢測速度快等優點[7]。監測載具為保證機動性則選用移動車輛。

2.3 走臭氧生成潛勢

臭氧生成潛勢(OFP)是評估VOCs不同組分對近地面臭氧生成影響的重要指標之一，根據OFP分析結果還能夠確定VOCs不同組分中臭氧生成優勢物種。OFP計算公式如下[8]。

OFPm=VOCSm×MIRm

(1)

式(1)中：OFPm表示污染物m對應臭氧生成潛勢對應計算結果；VOCsm表示污染物m對應濃度監測結果；MIRm表示污染物m對應最大增量反應系數[9]。

3 結果分析

3.1 高新區工業企業VOCs污染特征分析

全部15次VOCs質譜走航監測共檢出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題[10]。表1列出了高新區工業企業VOCs主要組分及OFP分布(以監測峰值為例)。

表1 高新區工業企業VOCs主要組分及OFP分布

分析表1發現，高新區工業企業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)博思格建筑系統有限公司所在區域二甲苯/乙苯濃度占比最高達77%。OFP計算結果表明，烯烴及芳香烴類對夏季近地面臭氧生成貢獻較大，特別是1,3丁二烯、二甲苯/乙苯及三甲苯，可將其視為優先控制物種重點監控。而各類烷烴對臭氧生成影響較小，與前人研究結果基本一致[11]。

3.2 高新區工業企業VOCs污染來源分析

實地調研VOCs監測峰值區域后發現，當前高新區工業企業VOCs污染來源大致可分為“有組織排放”和“無組織排放”兩部分。“有組織排放”主要指企業產品生產過程的“固定管道排放”(煙囪排放)[12]。“無組織排放”主要包括類原輔材料及高含量VOCs產品存貯、轉運過程的釋放和包裝、印染、電焊等生產環節的逸散[13]。其中，“無組織排放”是高新區工業企業VOCs污染的最主要來源。此外，諸如突發管道泄漏、設備異常停機散逸等非正常排放也可視為VOCs“無組織排放”[14]。通常這類因素會導致小范圍內大氣VOCs污染濃度短時間快速激增。例如，在西安比亞迪二廠走航監測過程中發現廠區中東部區域VOCs污染物濃度高達12863.73 μg/m3，實地調研后發現正是由于管道泄漏所導致。

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地VOCs污染問題。就氣候條件而言，典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候導致當地夏季高溫天頻發，促進VOCs通過一系列光化學反應生成O3過程，導致近地面臭氧污染問題加劇[15]。就地貌特征而言，相對封閉地形條件會影響大氣對流擴散，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 加強源頭治理

長期以來，工業企業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，加強工業企業VOCs污染防控管理工作，首先要加強源頭控制，具體的要求有關工業企業在日常生產經營活動中從對VOCs污染從源頭進行削減，從根本上減少后續環節VOCs污染物排放量。可以選用的措施包括并不僅限于敦促相關企業優先選用低(無)VOCs的原輔材料；優化生產工藝，盡可能減少高VOCs含量緣分材料在產品生產過程中的使用量；淘汰或降低高VOCs產品產能。

3.3.2 強化過程控制

加強過程控制，要求工業企業在日常生產經營活動中，一方面要加強含有VCOs原輔材料及產品的存儲、運轉過程的控制，要求企業嚴禁將含VOCs生產原料未密閉存放，物料轉移和輸送，應采用密閉管道或密閉容器、罐車等；另一方面，還需重點加強對于包括涂裝、印染、電焊等生產環節的VOCs“無組織排放”的監管，重點在于加強氣體擴散過程的管理。在此基礎上敦促企業全面開展動靜密封點泄漏檢測與修復工作，加強設備與場所密閉管理。全面禁止無焊煙收集設施的露天焊接作業，道路標識等道路噴涂錯峰作業。

3.3.3 避免非正常排放

避免非正常排放，要求企業建立對于包括管線泄漏、設備故障等突發事件的應急響應方案，落實日常巡檢及設備定期維護，保障企業日常生產經營活動正常進行，從而盡可能避免非正常排放對于大氣VOCs污染的貢獻。此外，還應對VOCs監測峰值區域開展連續監測，結合企業的生產情況，準確掌握區域工業企業VOCs污染特征及來源。

4 結論

高新區工業企業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40%的均為芳香烴類，最高可達77%。基于OFP計算結果，建議將1,3丁二烯、二甲苯/乙苯及三甲苯選定為優先控制物種重點監控。

“無組織排放”是高新區工業企業VOCs污染的最主要來源。包括各類原輔材料在存貯、轉運過程中的釋放及涂裝、印染、電焊等生產環節的逸散。突發管道泄漏、設備異常停機散逸等非正常排放會使得小范圍內大氣VOCs污染濃度在短時間激增。根據高新區工業企業VOCs污染特征及來源分析結果并結合自身實際工作經驗建議從“加強源頭治理”、“強化過程控制”和“避免非正常排放”等方面開展高新區工業企業VOCs污染防治工作。