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天津城区环境空气VOCs 浓度及恶臭污染感官分析

点击次数:2962 发布时间:2018-09-29

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摘要:为研究天津市环境空气VOCs浓度水平及恶臭感官污染特征,采用网格布点法在天津中心城区布点26个,分别对春、夏、秋、冬四季进行了系统采样.分析结果显示,天津市不同季节VOCs主要物质组成存在一定差异,城市空气由于受各种污染源的影响,臭气浓度普遍超出相关标准.VOCs总浓度季节变化特征为:春季(0.276mg·m-3)>秋季(0.275mg·m-3)>冬季(0.236mg·m-3)>夏季(0.179mg·m-3).浓度统计结果表明,VOCs总体浓度范围主要集中在0—0.30mg·m-3浓度区间,在此区间4个季节的样品百分比均在70%以上.臭气浓度统计结果表明,臭气浓度小于20(无量纲)的样品比例仅为36.19%.与一类区厂界标准相比,春季仅2.56%的样品臭气浓度低于10,夏季臭气浓度小于10的样品比例高,为45.45%,冬季也较高,为35.90%,秋季为13.51%.与二类区厂界标准相比,春季仅10.26%达标,夏季63.64%达标,秋季16.22%达标,冬季71.80%达标.

关键词:环境空气,挥发性有机物,恶臭污染,感官分析.

大气中挥发性有机物(VOCs)的浓度相对于其他化学组分较低,但这些痕量有机物在大气中的化学反应会显著改变大气物理和化学性质,继而影响空气质量.城市地区高浓度的臭氧和二次细颗粒物的形成都围绕着挥发性有机物的光化学过程.此外,恶臭污染已成为人民群众为关注的环境问题之一,一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快感觉及损害生活环境的气味统称为恶臭,其主要成分为挥发性有机物.日本22种恶臭受控物质中,除氨和硫化氢外,其余20种均为挥发性有机物.我国现标准规定的8种受控物质中6种为挥发性有机物.《我国国民经济和社会发展“十二五”规划纲要》和国家环境保护部在《“十二五”时期全国污染防治工作要点》中都明确提出要加强恶臭污染物治理,充分显示了国家对于恶臭污染防治的决心和信心.

目前,国内关于城市VOCs污染特征的报道主要集中在长三角、珠江三角区等区域以及北京、上海、沈阳、杭州等典型城市,但关于环境空气VOCs浓度及恶臭感官污染分析的研究还鲜有报道.为了解我国城市环境空气挥发性有机物以及恶臭污染状况,以天津市内六区为调查对象,对天津城区环境空气中挥发性有机物浓度和主要物质组成以及臭气浓度进行了检测和分析,以期为恶臭环境质量标准的制定提供一定的参考.

1样品采集与分析

1.1采样点的设置及采样周期

采用网格布点法,在天津市区共布点26个,覆盖的功能区全面,包括文教区、居住区、商业区、交通密集区、风景区、居住商业交通混合区等.本次采样时间为2011—2012年,分别对春、夏、秋、冬四季进行了采样,获得VOCs有效数据272个,臭气浓度有效数据数据268个.

1.2主要仪器

真空不锈钢罐(美国ENTECH公司);Entech罐采样⁃低温冷阱浓缩系统(美国ENTECH公司7100型号);自动清罐仪(美国ENTECH公司3100A型号);Agilent7890A/5975C气相色谱⁃质谱联用仪(美国安捷伦科技公司);采样袋(天津迪兰奥特环保科技开发有限公司,8L).

1.3样品采集和分析方法

1.3.1样品采集

VOCs样品采集:真空不锈钢罐采样法.采样时间为2h,控制采样流量为50mL·min-1.

臭气浓度样品采集:采样袋采样法,样品避光保存,24h内测定.

1.3.2分析方法

VOCs样品采用气相色谱⁃质谱联用法,参照美国EPATO⁃15方法.

臭气样品采用《空气质量恶臭的测定三点比较式臭袋法》(GB/T14675⁃93)分析.

2结果与讨论

2.1VOCs浓度水平分析春季和夏季分别采集有效样品78个,秋季采集有效样品75个,冬季采集有效样品39个.春季VOCs总浓度高,夏季低,4个季节VOCs总浓度由高到低依次为春季(0.276mg·m-3)>秋季(0.275mg·m-3)>冬季(0.236mg·m-3)>夏季(0.179mg·m-3).这与曹文文等对天津和沈阳在2008年4月—2009年1月的数据分析结果相一致,即VOCs总浓度春、秋季大于冬、夏季.


天津市区不同季节VOCs主要物质组成存在一定差异.表1给出了4个季节VOCs物质浓度*10的物质名称及浓度.浓度*10名的物质涵盖了含氧有机物、烷烃、卤代烃、苯系物和硫化物等6类物质.含氧有机物中,除冬季丙酮浓度较低外,乙醇和丙酮的浓度在其他季节均较高;烷烃检出物质种类和浓度四季相差不大,主要为2⁃甲基丁烷、丁烷和戊烷;苯系物中,春季和夏季甲苯浓度较高,秋季和冬季则是苯浓度较高.李伟芳等对天津市环境空气典型气态物质进行了识别研究,结果表明,苯系物对感官臭气浓度的影响远高于其他污染物.


为了进一步说明天津中心城区VOCs总浓度的分布状况,表2对春、夏、秋、冬4个季节有效样品的VOCs总浓度进行了概率分布统计.从表2可以看出,4个季节VOCs总浓度在0.10—0.20mg·m-3之间的样品数量是多的,春季和秋季样品百分比均在35%以上,夏季和冬季在40%以上.此外,春季、夏季和冬季浓度区间在0—0.10mg·m-3的样品数量也较多,样品百分比均在20%以上,秋季则在0.20—0.30mg·m-3浓度区间的样品较多,所占百分比为26.92%.综合整体数据来看,天津中心城区VOCs总体浓度范围主要集中在0—0.30mg·m-3浓度区间,在此区间4个季节的样品百分比均在70%以上.4个季节VOCs总浓度波动均较大,夏季浓度较为集中,春季和冬季较为分散.

2.2恶臭污染水平分析

臭气浓度是指用清洁空气(无臭空气)稀释恶臭样品直至样品无味时所需的稀释倍数.臭气浓度既是衡量恶臭污染程度的一个综合性感官指标,同时也是恶臭污染评价的重要量化指标.由于恶臭大都是多组分低浓度的混合气体,各组分之间存在着协同、累加或拮抗作用,且某些物质会根据浓度的变化表现出不同的气味特征.因此,利用成分浓度分析法不能有效地反映恶臭样品的特点以及对人的影响程度,因此恶臭污染的测定必须采用感官分析方法.

从臭气浓度分布概率来看,春季和秋季臭气浓度要高于夏季和冬季,这一结果与VOCs浓度变化较为一致.春季,臭气浓度在30—40区间的样品比例高,为28.21%,其次浓度在40—50区间的比例也较高为20.51%.夏季,臭气浓度在0—10区间的样品比例高,为45.45%,其次浓度在20—30区间的比例也较高,为19.48%.秋季,臭气浓度分布状况类似于春季,臭气浓度在30—40区间的比例高,为24.32%,其次是浓度在40—50的样品比例,为17.57%.冬季,臭气浓度在0—10和10—20比例高,样品百分比均为35.90%.

我国尚未建立臭气浓度的环境质量标准,我国目前的恶臭法规标准是1993年颁布的GB14554⁃93《恶臭污染物排放标准》,该标准规定一类区厂界臭气浓度标准值为10,二类区厂界臭气浓度标准值为20.与该标准规定的限值比较,天津市背景调查结果显示,城市空气由于受各种污染源的影响,臭气浓度普遍超出相关标准.综合春夏秋冬四季共获得的268个臭气浓度数据,臭气浓度小于20的样品比例仅为36.19%.与一类区厂界标准相比,春季仅2.56%的样品臭气浓度低于10,夏季臭气浓度小于10的样品比例高,为45.45%,冬季也较高,为35.90%,秋季为13.51%.与二类区厂界标准相比,春季仅10.26%达标,夏季63.64%达标,秋季16.22%达标,冬季71.80%达标.


3结论

(1)天津城区挥发性有机物总浓度季节变化特征为:春季(0.276mg·m-3)>秋季(0.275mg·m-3)>冬季(0.236mg·m-3)>夏季(0.179mg·m-3).浓度统计结果表明,天津城区VOCs总体浓度范围主要集中在0—0.30mg·m-3浓度区间,在此区间4个季节的样品比例均在70%以上.

(2)天津城区不同季节VOCs组成存在一定差异.在4个季节中,除冬季丙酮浓度较低外,乙醇和丙酮这两种含氧有机物的浓度均较高;烷烃中,四季相差不大,主要为2⁃甲基丁烷、丁烷和戊烷;苯系物中,春季和夏季甲苯浓度较高,秋季和冬季则是苯浓度较高.

(3)城市空气由于受各种污染源的影响,臭气浓度普遍超出相关标准.获得的268个臭气浓度数据中,臭气浓度小于20的样品比例仅为36.19%.与一类区厂界标准相比,春季仅2.56%的样品臭气浓度低于10,夏季臭气浓度小于10的样品比例高,为45.45%,冬季也较高,为35.90%,秋季为13.51%.与二类区厂界标准相比,春季仅10.26%达标,夏季62.82%达标,秋季16.00%达标,冬季71.80%达标.

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