第40卷第1期2021年2月
四川环境
SRHUAN ENVIRONMENT
Vol.40,No.1
Feboao2021行人道
-试验研究•DOI：10.14034/jknschj.2021.01.010
成都市城区环境大气中典型特征VOCs示踪物种分析
李俊禧，陈军辉，韩丽，王成辉
(四川省生态环境科学研究院，成都610041)
摘要：VOCs排放来源较多且成分复杂，通过某些特征物种的浓度比值可以获得相应的VOCs来源信息，2018年12月至2019年11月使用TH-300B大气挥发性有机物快速在线监测系统在成都市内进行监测，并用比值法对VOCs的示踪物种进行分析，研究表明，在监测时间范围内，乙烷、丙烷、正戊烷、异戊烷、
异戊二烯、乙块、苯、甲苯、乙苯、间(对)二甲苯的平均浓度分别为 5.49ppb、3.60ppb、0.54ppb、1.14ppb、0.lppb、3.87ppb、0.53ppb、0.87ppb、
0.25ppb和0.87ppb；甲苯/苯和异戊烷/正戊烷的比值分别为1.17和1.67，表明市区VOCs的排放受机动车尾气影响
较为显著，需继续加强机动车的管控；对二甲苯/乙苯和苯/甲苯的比值分别为3.7和0.85，市区气团有一定老化，春季和冬季气团老化程度较大，光化学年龄较长"
关键词：挥发性有机物；特征；来源；比值法
中图分类号:X511 文献标识码:A文章编号：1001-3644(2021)01C059C9
Analysis on Tracer Species of Typical Characteristic VOCs in Urban Environment Atmosphere of Chengdu诱导阻力
LI Jun-xl,CHEN Jun-hul,HAN Li,WANG Cheng-hul
(Sichuan Academy of Environmental Sciences,Chengdu610041,China)
Abstract:VOCs emissions come from many sources with complex components,and the corresponding VOCs source information can be obtained through the concentration ratio of some characteristic species.Fom December2018to November2019,the TH -300B rapid online monitoring system for ateospheric velatile oraanic compounds was ud to monitor in Chengdu,and the tracer species of VOCs were analyzed by the ratio method.The rearch showed that during the monitoring period,the average concentrations of emane,propane,n-pentane,isopentane,isoprene,acetylene,benzene,toluene,ethylOenzene,m-p-xylene weee5.49ppb, 3.60ppb,0.54ppb, 1.14ppb,0.1ppb, 3.87ppb,0.53ppb,0.87ppb,0.25ppb,and0.87ppb.The ratios of toluene/benzene and isopentane/n-pentane were 1.17and 1.67,respectively,indicating that the emissions of VOCs in urban areas were significantly Lected by vehicle exhaust.It is necessao lo continue to strengthen the control of motor vehicles.The ratios ot p-xylene/ethylOenzene and benzene/toluene were3.7and0.85,respectively.The urban air mass is aaing to a certain extent.The aaing dearee of air mas s is greater in spring and winter,and the photochemical age is longer.
Keyword:Volatile oraanic compounds;characteristics；sources；ratio method
前言
为实现2020年全面建设小康社会，近几年来，中国社会经济快速发展。接踵而至的工业污染源、农业污染源、道路移动污染源和非道路移动污染源的排放所带来的环境污染问题也是不可忽视的。环境污染问题纷繁复杂，其中大气污染较为严重，挥发性有机化合物（VOCs）是大气污染物的一种，普遍存在空气中[1]，具有易隐蔽和扩散特点，对环境的危害主要表现为：臭氧污染、PM2.5污染、有毒空气污染物污染和臭味污染等[2]%
收稿日期：2020-02-24
基金项目：国家重点研发计划项目（2018YFC0214001）；四川省生态环境厅重点专项项目（”长江驻点研究”课题三）％作者简介：李俊禧（1996-），男，四川广安人,2019年毕业于成都大学工程造价专业，从事大气环保工程方面工作%通讯作者：陈军辉, %
60四川环境40卷
经期减肥法挥发性有机化合物（VOCs）通常指常温常压下，具有高蒸气压，易挥发的有机化学物质［3］，其主要的成分有桂类、含氧桂、卤代桂、氮桂% VOCs的化学组成还受到大气化学反应的影响，并且VOCs的来源比较复杂⑷，主要分为天然源和人为源，其中天然源主要包括地面扬尘、生物源、森林火灾和火山爆发等［5］，人为源主要包括移动源和固定源％其中固定源包含了工业排放源、生活源和农业排放源［6］；移动源主要有机动车、飞机和船舶等交通工具以及非道路移动源的尾气排放％特征物
质比值法在物种的来源分析及光化学分析方面应用较为广泛［7'8］，不同排放源排放的VOCs的化学成分不同，因此利用某些特征物种的浓度比值可以获得相应的VOCs来源信息％如利用苯和甲苯的比值可以判断该地点VOCs受机动车尾气排放和溶剂源使用的影响程度，利用间/对二甲苯和和乙苯的比值可以判断气团的光化学年龄等％本研究基于1年时间的VOCs组分监测数据，对典型VOCs物种的浓度进行特征分析，同时重点采用特征物种比值法，对成都市城区的VOCs来源特征及光化学反应过程进行分析％
1材料与方法
1.1观测地点
观测地点位于四川省成都市武侯区内的四川省生态环境科学研究顶楼，高度在30-40m区间，四川省生态环境科学研究院的周围的建筑物以中、高层为主，包括了居住区和商业区，比邻交通干道人民南路，用此观测点的采集的数据信息作为成都市城区大气环境污染状况的参考％
1.2观测时间与方法
监测时间为2018年12月~2019年11月，使用TH-300B大气挥发性有机物快速在线监测系统，使用GC-FID/MS（气象色谱分离，FID与MS双检测器）的VOC测量系统，包括超低温预浓缩采样系统、分析
系统及系统控制软件，可以测量约100种大气挥发性有机物，包括非甲烷碳氢化合物，卤代桂和含氧挥发性有机物等％完整的分析过程可以分为4个步骤，首先是样品采集，将大气样品或者标准气体分别采入预浓缩系统，在超低温的条件下，样品于捕集柱上被冷冻；其次是解吸，捕集柱上的样品被加热至100C以上，随即样品被热解吸，并随载气进入分析系统；然后是分析，在分析过程中，目标化合物进入气相色谱中被分离，并用FID和MS双检测器检测；最后是加热反吹，预浓缩系统被加热到解析温度以上，残留在捕集柱上的干扰物被完全吹出％测量的时间频率为60mX，每60mX的浓度数据为该60min的前5min的采样数据⑼％
2结果与讨论
2.1特征典型物种的浓度分布特征
在监测时间范围内共检测出约100种挥发性有机物，本次主要归纳出几种典型特征物种的浓度特征％丙烷多与液化石油气（LPG）和天然气（NG）的泄露相关［10］，正戊烷和异戊烷是汽油蒸汽挥发的特征物种［11］，异戊二烯为天然源排放的典型组分（11），乙烘是燃烧源的典型示踪物（10，13），苯多与车尾气排，苯及苯物来源于工业排放、溶剂使用和汽车尾气排放等［14］%
由表1和表2可知，全年范围内，丙烷、正戊烷、异戊烷、异戊二烯、乙烘、苯、甲苯、乙苯、间（对）二甲苯的平均浓度分别为3.60ppb、0.54ppb、 1.14ppb、0.1ppb、 3.87ppb、0.53ppb、0.87
ppb、0.25ppb和0.87ppb。成都市城区丙烷的全年平均浓度和秋季平均浓度相似，小于上海秋季（6.17ppb），表明成都市城区的液化石油气（LPG）贡献较小，成都市城区秋季乙烘的平均浓度为3.69ppb，高于南京市（1.24ppb），成都市城区秋季受燃烧源影响比南京市大，成都市城区春季苯的平均浓度为0.62ppb，与郑州市春季浓度（0.43ppb）较为接近，但甲苯、乙苯、间/对二甲苯£春季的浓度远低于郑州市，说明成都市城区在春季受到工业排放和溶剂使用源的影响低于郑州市％
Tab.1Comparison of some VOCs species concentrations betoeen Chengdu urban area and other cities X China(ppb)表1成都城区和国内其他城市的部分VOCs物种浓度比较
物种成都城区
（本研究）
重庆（15）
（2015夏秋季）
南京(16)
(2018秋)
｝京(17]
(2012秋季)
上海［⑻
（2012秋季）
深圳[19]
梦见很多的蛇(2010)
郑州如
（2018春）
丙烷 3.60 1.43±0.42 4.53 3.56 6.17 4.380.41正戊烷0.54"-81±0.430.83///0.46
1期李俊禧等：成都市城区环境大气中典型特征VOCs示踪物种分析61续表1
物种成都城区
（本研究）
重庆（15）
（2015夏秋季）
南京(16)
(2018秋$
｝京(17]
(2012秋)
上海[18]
(2012秋季)
深圳[19]
(2010)
郑州如
（2018春）
异戊烷 1.14 1.66±0.79 1.24 1.67/ 2.05 1.57
异戊二烯0.100.28±0.280.16//0.7/烘 3.87 4.46±1.99 1.45 3.81///苯0.53 1.09±0.40 1.25 1.12 1.43 2.230.43甲苯0.87 1.21±0.51 1.31 2.07 2.9310.4012.32苯0.250.71±0.460.70// 2.76 2.99
间/对二甲苯0.870.71±0.560.69// 3.4111.42
表2成都城区四季部分VOCs物种浓度
Tab.2Species concentrations of some VOCs in Chengdu urban area in four asons(ppb)物种春夏秋冬全年烷 3.15 2.53 3.72 5.22 3.60
戊烷0.670.450.570.560.54
戊烷0.87 1.24 1.20 1.04 1.14
戊二烯0.070.200.080.040.10烘 1.91 2.47 3.697.77 3.87
苯0.620.330.40 1.090.53
苯0.670.780.78 1.200.87
苯0.260.230.260.300.25质寸二苯0.640.82 1.020.900.87
由图1典型特征VOCs物种日均浓度分布可，烷在7~9时，较高，此时为上班高峰期，受LPG源（交通）较大；8-10时戊烷和异戊烷较高，受油发影较大；乙烘8时-10时浓度较大，可能受源的&异戊二烯高一般分布在中午时刻，受植物排放的；2-4时苯系物较高，该时间段内，机车数量较
，能受到工业排放、溶剂使用源或其他源的排放的％
时间（h
）
62四川环境40卷
—•—苯T—甲苯T—乙苯间/对二甲苯
1.50
1234567091011121314151617181920212223
时间(h)
图1典型特征VOCs物种的日均浓度分布
离别歌词Fig.1Daily average concentration dOtriXution of typical characteristic VOCs species
由图2典型特征VOCs物种月均浓度分布可，烷冬季（12-次年2月）的较高，冬受到LPG源（交通）于其月份较大；正戊烷在3月左较大，异戊烷9~10月较大，春和秋季受汽油
发较大；乙烘在12~2月较大，说
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•甲苯•苯•间/对二甲苯•乙苯
时间
图2典型特征V0C物种的月均浓度分布
Fig.2Monthly average concentration dOtriXution of typical characteristic VOCs
species
1期李俊禧等：成都市城区环境大气中典型特征VOCs示踪物种分析63
冬季整体受源的较为；异戊二烯7〜8月较大，异戊二烯的时段源植生长活跃时段相一致；苯、甲苯苯系物的排放化，苯、甲苯和乙苯在1~2月偏高，间/对二甲苯在9-10月较高，说明秋冬受机车尾气排、工业排和剂用源排的较大%
2.2基于特征物种比值的来源分析2.2.1甲苯和苯
苯和苯的体积分数之比（T/L）评价机动车的尾气影响情况，通常情况下，T/L的值小于2时，表该站点受机动车尾气排放的，T/L的值大于2时，表该站点除了受机动车尾气排放的夕卜，还受剂使用源的％T/L 的大，表受剂用源的大，
的受机动车尾气排放的小［18,21）%
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3
2
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9
8
7
6
5
4
3
2
1浒湾油面
-1
2018/12/22019/2/22019/4/22019/6/22019/8/22019/10/2
时间（年/月/日）
图3甲苯和苯的排放特征
Fig.3Emission characteristics of toluene and benzene
由图3可见，总体上甲苯排放浓度高于苯，夏和秋苯的高于苯，而春季3月苯显高于甲苯。
4和表3可见，在全年范围内，该站点T/L的值为1.17，小于2，说明总体上受机动车排放影响较大。从四个季节来看，春季的T/L的值为0.66，表受到机动车排放的；夏
和秋季T/L的值分别为2.8和2.9，表明夏季和秋除受到机动车排放的夕卜，还受剂使用源的；冬T/L的值为1.6，表冬受机车尾气的排。
有研究数据表明［22：，州、上海、北京、重庆和哈尔滨的T/L的比值分别为2.18、2.01、1.62、1.17和0.97%其中本次研究与重庆的T/L 的较为接近％5，北京市［23）春夏秋冬T/L的值分别为0.2、0.89、1.23和1.57，四个季节的T/L均小于2，北京市作为国家的首都，车较大，VOCs排放受机动车尾气排较大。北京市与成都市城区的春季T/L较小，且春季三月苯的大于甲苯的，表除受到机动车尾气排放的夕卜，能受工业源和 或燃生物料的［22）%
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图4甲苯和苯的全年相关性分析
Annual correlation analysis of toluene and benzene
■北京成都城区
图5成都城区与北京四季T/L对比图
Fig.5Four Seasons T/B Comparison betreen
Chengdu urban area and
Beijing
