Vocus PTR-TOF城区大气VOCs走航+定点联合观测案例介绍

对VOCs进行准确测量和精准溯源是开展VOCs减排的前提。在公众号以往的文章《为走航而生！---高质量分辨率PTR-TOFMS在走航应用中的若干知识点》我们列举了质子转移飞行时间质谱仪（PTR-TOFMS）凭借着高时间分辨率、高灵敏度等特点在城市环境及工业园区进行走航监测的优势。《‘网格化’VOC走航策略漫谈》中介绍了在化工园区或目标区走航监测中，如何制定合理的走航策略，并辅以定点监测，在追求仪器最大使用率的同时，力求以最经济的资源投入完成目标VOC整治任务。这里我们介绍Vocus PTR-TOF质谱仪在大城市市区进行大气VOCs观测的一个典型应用案例。

近日，《环境科学学报》报道了2020年苏州城区冬季大气VOCs的监测结果。作者们采用TOFWERK公司生产的Vocus PTR-TOF质谱仪对苏州市冬季VOCs进行了环线走航和定点观测（图1），深入探究了苏州市大气VOCs的污染浓度水平、组分特征以及地理分布趋势，并进一步分析了苏州市VOCs污染物的臭氧生成潜势（OFP），为苏州市大气VOCs的污染防治工作提出了坚实数据基础和宝贵建议。

观测期间，Vocus PTR-TOF共观测到了43种VOCs组分（包括烷烃3种、烯烃6种、oVOC 10种、卤代烃13种、芳香烃8种、含氮化合物2种、含硫化合物1种）。走航观测过程oVOC平均浓度最高（35.83%），其次为芳香烃（30.09%）、卤代烃（14.17%）（图1a）。定点观测期间VOCs 平均浓度最高的是oVOC（33.36%），其次为芳香烃（26.34%）、卤代烃（16.45%）、烯烃（13.77%）(图1b)。从两种观测方式的结果来看，污染组分的比例基本上有很好的一致性，这也基本上反映出了当前苏州城区VOCs的污染组分现状。此外，从苏州市的臭氧生成潜势（Ozone formation potential, 简称OFP）来看，走航期间oVOC的OFP贡献率占52.44%，芳香烃占25.80%，烯烃占比19.06%；而定点观测期间烯烃对OFP的贡献率占48.18%，oVOC占34.08%，芳香烃占16.14%。该案例中，对OFP贡献较大的oVOC和烯烃，Vocus PTR-TOF质谱仪均有很好的检测能力。

图1 城区中心走航（a）和定点（b）观测到的VOCs各组分浓度占比，图片引自文献

从PMF源解析结果看，定点观测期间主要VOCs污染源为溶剂使用、空气老化和二次形成、植物源、交通源和工业源。结合非参数风回归模型（Non-parametric Wind Regression，NWR），发现污染源主要来自于定点观测点北方的工业企业，及东南方向的环高架快速行驶的机动车，这与Vocus PTR-TOF的走航观测高值点位一致。利用MIR系数法计算出上述5类VOCs来源因子，其OFP贡献率依次为空气老化和二次形成源>溶剂使用源>植物源>交通源>工业源（图2）。结果表明，苏州市需加强管控溶剂使用行业VOCs排放量，倡导在上下班高峰期、周末使用公共交通出行，减少机动车尾气排放，可以有效减少当地臭氧生成。

图2 VOCs排放源的OFP贡献情况

文中图片版权归《环境科学学报》杂志社所有。 

参考资料：

[1] 周民锋,刘华欣,魏恒,缪青,徐亚清,余心吾.基于质子转移飞行时间质谱法苏州市冬季大气VOCs观测研究.环境科学研究:  https://doi.org/10.13198/j.issn.1001-6929.2021.07.04.

[2]《为走航而生！---高质量分辨率PTR-TOFMS在走航应用中的若干知识点》；

[3]《‘网格化’VOC走航策略漫谈》