無組織面源揮發性有機物(VOCs)排放特徵反演測試方法研究

《無組織面源揮發性有機物(VOCs)排放特徵反演測試方法研究》是依託北京工業大學，由魏巍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：無組織面源揮發性有機物(VOCs)排放特徵反演測試方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：魏巍
• 依託單位：北京工業大學

項目摘要

揮發性有機化合物（VOCs）在我國當前典型城市和區域日趨嚴重的光化學污染中扮演著重要作用，VOCs污染源排放特徵研究成為了大氣污染控制領域的一個熱點。無組織面源是VOCs人為排放源中貢獻最大的一類源，然而，針對無組織面源VOCs排放特徵測試開展甚少，這主要源於該類源測試技術方法的不健全。為此，本課題擬以某煉油廠為示例，開展無組織面源VOCs排放特徵測試技術研究。研究將首先基於空氣擴散模型和單一物種光化學反應機理，開發無組織面源VOCs擴散遷移-光化學反應小尺度正向模式，構建VOCs排放源強與環境濃度間的反向關係函式，利用反向關係函式，結合污染源周邊VOCs環境監測濃度，反演污染源VOCs排放源強和化學組分譜，最終形成一套無組織面源VOCs排放特徵測試技術和方法。該方法的建立對於我國人為源VOCs排放清單構建、光化學污染VOCs敏感源識別、光化學污染控制策略的制定，都將具有重要且現實的意義。

結題摘要

本課題基於“面源源強Q-受體點濃度C正向關係函式構建、企業周邊VOCs濃度觀測、實際案例中濃度C-源強Q反向關係係數確定、工業面源源強反算”的思路，以燕山石化煉油廠和滄州石化煉油廠為研究對象，開展了工業面源VOCs源強反演研究。 其中，正向函式關係構建主要依託於ISC3擴散模型和NCAR-MM箱式化學反應模型。首先利用NCAR-MM計算具體局地環境中VOCs的光化學反應衰減率Dc，然後將Dc值引入ISC3模型，模擬小尺度範圍內VOCs污染物在大氣中的擴散、沉降、化學反應綜合過程。ISC面源擴散模型基礎計算單元1h內，函式參數風速、化學衰減係數、受體點的湍流擴散係數均為定常值。故對於固定1h時段、固定受體點，C和Q呈線性關係C=λ•Q，當假設Q’=1時，模擬結果C’=λ。 1/λ即為C-Q反向關係係數。 兩個煉油廠外場觀測包括周邊大氣VOCs濃度、地面氣象信息。VOCs濃度測試採用“SUMMA罐全量真空採樣-實驗室GC/MS、GC/FID離線分析”技術，可定量識別PAMS規定的56種VOCs化合物，其濃度之和為TVOCs。結果表明，風向穩定條件下，煉油廠下風向1km內TVOCs濃度顯著高於背景點，高出30-99 ppbv，煉油廠對局地環境VOCs影響顯著。將下風向VOCs濃度扣除同期背景點濃度，獲得煉油廠VOCs排放化學成份譜。該兩個煉油廠VOCs排放以烷烴居多，占65-70 v/v%，烯烴次之（18-20 v/v%），芳香烴比重最少（10-15，v/v%）。兩個企業VOCs化學成分譜相似度高，且與文獻結果相近，研究結果具有代表性。 將外場觀測的氣象條件信息、企業面積和地表高程、受體點位置、以及NCAR-MM計算的Dc，引入ISC3模型，令Q=1，即為每一次測試的每一個受體點獲得了一個反向係數1/λ。在此，本研究利用光化學產物O3的NCAR-MM計算值與觀測值進行比對，獲得了較好的對照，驗證了Dc計算的準確性。繼而，結合VOCs觀測濃度，計算得到燕山石化煉油廠VOCs月排放量為1396±716噸，折算排放因子1.68 kg VOCs/ton 原油；滄州石化煉油廠VOCs月排放量為270±184噸，折合排放因子1.29 kg VOCs/ton 原油。上述排放因子水平與國內外文獻結果相近，表明本課題建立的源強反演方法科學，技術可靠，結論可信。