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1、第三届环境模拟与污染控射学术研讨会论文 一、课题背景 珠江三角洲大气环境V O G s 的时空变化特征研究 王伯光 ( 广州市环境监测中心站，5 1 0 0 3 0 张远航邵敏 北京大学环境学院，1 0 0 8 7 1 ) 城市大气中挥发性有机污染( V O C s ) 问题出现较早，但是至今还是大气环境科学研究领 域的重点和难点。1 9 4 0 年，美国洛杉矶首次出现了光化学烟雾污染，5 0 年代初H a g g e n S m it 确定了光化学烟雾中的刺激性气体为臭氧，并初步提出了有关烟雾形成的理论：洛杉矶烟雾 是由南加利福尼亚阳光引发了大气中存在的碳氢化合物和氮氧化物之间的化学反应造成
2、的。 随着城市发展和城市化的加快，城市环境空气中V O C s 的组成越来越复杂，浓度亦大幅度上升， 它们正倍受人们关注。目前为止，大气环境中已经检测出上1 0 0 0 多种有机物。单纯汽油的蒸 发气体中，就己经检测出8 5 0 种不同的碳氢化合物，受机动车尾气排放污染的空气样品中已 经检测出3 0 0 多种不同的碳氢化合物。美国环保局清洁空气法中确认为有毒的有机物有1 6 6 种。美国国家酸沉降评价计划( U SN A P A P ) 中人为源V O C s 排放清单包括大约6 0 0 种l i 同的化 合物，它们有的是污染源直接排放而来有的则是由一次污染物经过大气化学反应产生的中 间产物或
3、二次污染物。许多V O C s 成分( 如苯、三卤甲烷等) 被认可或怀疑对人体有毒有害， 甚至具有“致畸、致变和致癌”三致作用，因此，美国国家环保局专门建立了9 7 种挥发性有 毒有机物“黑名单”及其分析监测方法和环境影响评价办法。另外，大多数V O C s 化合物L 如 低碳数的烯烃、烷烃) 具有大气化学反应活泼性，是形成光化学烟雾污染的重要前体物。国 内外大量的研究表明，城市空气中V O C s 有许多的来源，如机动车排放、石油化工、工业加J T 、 溶剂蒸发与泄露、植物排放等，其中大多数城市将机动车排放认为是主要的V O C s 人为排放源。 珠江三角洲位于中国南部，毗邻港澳，属于我国经
4、济极为发达的地区。其南部地区为平 原，地势平坦开阔，临近南海和广阔的太平洋，中部为低矮丘陵，西、北、东三面为崇山峻 岭包围，地势普遍较高。这种独特的覆合型三角洲构造为形成一个统一的空气盆地提供了非 常有利的地理条件。由于经济快速发展城市化加剧，该地区城市空气污染问题迅速发展， 表现出：( 1 ) 老的燃煤污染尚未有效解决而新的机动车污染接踵而至，大气中的煤烟型污染 与日益恶化的机动车尾气污染相叠加，大气氧化性增强，大气污染呈现出复合污染的特征， 城市大气质量更加恶化。( 2 ) 空气中N O x 浓度日益增高，蓝天少见，光化学烟雾污染指示剂 0 。的浓度高值时有出现，充斥大气中的挥发性有机物、
5、细颗粒物( 包括硫酸盐、硝酸盐及有 毒有害物质) 己危及人体健康。( 3 ) 大气污染物的输送己由城市局地污染发展成为区域性污 染。在这些阀题中，高浓度V O C s 是新形势下存在的复舍空气污染问题的重要环境影响因子。 因此掌握复合型空气污染环境中V O C s 的组成及其分布特征已经变得比任何时候都重要。 二、研究方法 本文应用预浓缩一色谱一质谱( E n t e c h 7 1 0 0 C , C M S D u a lF I D ) 先进的大型联用分析仪器， 开发并改进U SE P A 认可的大气环境V O C S 快速分析测试方法，包括方法T O - 1 2 、T O 一1 4 和T
6、 0 j5 3 2 3 第三届环境模报与污染控制学术研讨会论文 方法等，根据珠江三角洲地区的地理、气象和污染源等特征，在该地区8 个大气功能区观测 点位和3 个加强观测点位进行了为期一年的观测( 见图示) ，共采集大气环境样品5 4 0 个 严格按照质量控制质量保证程序定量测试了5 5 种臭氧前体物( N M H C s ) 和6 2 种有毒挥发性 有机化合物( T o x i cV O C s ) ，进而较为详细地研究了V O C s 的时空变化规律及其影响因素。 t O 区域观测；2 口城区及下风向郊区日变化加强观测；3 区域加强观测 图珠江三角洲大气V O C S s 监测点位分布图 三
7、、结果与讨论 珠江三角洲大气V O C s 的主要组成包括饱和烷烃、烯烃、炔烃、单环芳香烃、卤代烷烃、 卤代烯烃、卤代芳香烃、含氧有机物等八类共9 8 种V O C s 化台物。烯烃含量最高，年均体积 浓度达7 7 8 p p b V 占V O C s 总体积浓度的4 8 7 。含氧有机物普遍检出。挥发性有毒有机扬已 经达到严重污染程度，其中苯年均浓度达到2 6 p p b V ，夏季更高达5 6 p p b V 。各大气功能区 V O C s 的浓度水平和组成特征差别明显，清洁区V O C s 平均浓度为其它大气功能区的t 4 1 3 。 V O C s 的平均浓度普遍超过1 9 8 0 年
8、以前美国许多污染城市的污染水平，呈现珠江三角洲区域 性污染特征，为国内外所少见。 V O C s 呈现出明显的时空分布规律。该地区中心城市广州市始终具有最高的V O C s 浓度水平 夏季其下风向地区的V O C s 浓度迅速降低，而冬季其下风向地区的V O C s 浓度先下降后缓慢上 升。夏季的N 舭c 及单环芳香烃的浓度均为全年最高。V O C s 备组分的日变化和季节变化并不 相同。春季，单环芳香烃在白天出现三个主浓度峰，夏季则出现两个主浓度峰，而冬季白天 为多个较弱的峰值，夜间出现一个主浓度峰。城市近地面V O C s 主要受机动车排放的影响，表 现出V O C s 浓度与交通流量日变化一致的特征。而越往高空，次污染物去除与二次污染物生 成的作用更加突出和显著。V O C s 对空分布规律的研究为进一步研究其污染物来源以及其在大 气光化学中的作用奠定了基础。 扔弭一
