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珠江三角洲地区典型工业VOCs源排放成分谱研究

余宇帆  
【摘要】:珠江三角洲(以下简称“珠三角”)地区经济发展迅猛,工业发达,大气污染物排放巨大且集中,由此引起的大气环境污染问题尤为突出,以光化学烟雾污染和灰霾天气为代表的二次污染事件频有发生。由于挥发性有机物(VOCs)是大气复合污染形成过程的重要前体物,开展典型工业VOCs源排放成分谱研究对了解大气污染形成机理具有重要意义。本研究通过气体样品采集于分析,按具体工业类别建立与溶剂使用相关源分类相对应的VOCs源排放成分谱,在了解典型工业源VOCs排放组分与溶剂相关原辅材料使用、排放方式之间关系的基础上,识别重要的VOCs排放组分、来源及其贡献,为污染源排放控制以及区域空气质量改善对策研究提供基础信息,对政府制定正确的污染控制对策具有重要的科学与实际应用意义。 本论文首先通过对珠三角典型工业VOCs源排放清单进行估算,从行业排放分担率角度考虑,优先选取了珠三角五个排放贡献较大的典型VOCs工业排放行业作为研究对象,包括印刷、木制家具制造、制鞋、涂料生产和金属表面处理,而其中印刷行业则根据该地区主流工艺进一步细分为平版印刷、凹版印刷和凸版印刷工艺子类别。 气体样品使用2升真空不锈钢气体采样罐采集,在企业正常生产工况下,于企业生产排放车间内或集中排放烟囱分别采集无组织排放和有组织排放样品;共采集样品总数100个,确定有效样品72个。样品分析参考美国EPA分析测试方法TO-14和TO-15,使用气相色谱与质谱联用系统(GC-MS),对上述各类污染源排放样品的C3-C12挥发性有机物进行分析测定,共检定出263种VOCs物种,分为烯烃、烷烃、芳香烃、卤代烃、含氧VOCs和其他六类。 通过生产工艺流程与含VOCs原辅材料的现场调研情况结合现场源排放样品分析结果对比分析,研究结果表明: (1)五个典型VOCs排放行业之间总体类别结构上有一定的相似性。含氧VOCs均为其VOCs排放成分谱中的重要组分。而涂料生产、木制家具制造以及金属表面处理行业六类别VOCs组分非常相似,均以芳香烃类为首,其次为含氧VOCs。 (2)五个典型VOCs排放行业之间源排放成分特征在具体物种方面存在明显区别,尤其是印刷行业与制鞋行业。如芳香烃(苯和甲苯等)是凸版印刷的主要VOCs组分,其余两个印刷工艺则以含氧VOCs(如乙酸乙酯、异丙醇等)为其特征VOCs。而制鞋行业则与其他几个行业存在相当大的差异,其排放的特征VOCs组分为酮类,尤其是2-丁酮和丙酮。 (3)无组织排放与有组织排放方式对这些工业、工艺类别的VOCs排放类别组分影响不大,除平版印刷工艺与制鞋行业,其他行业与工艺类别有组织与无组织VOCs排放类别组分相似。 (4)含氧VOCs是珠江三角洲地区五个典型VOCs排放工业行业源排放成分谱中共同的重要组分,但在其他地区的研究结果中几乎没有报道。


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