上海某石化工业区VOCs走航比对结果

近日，本次多厂商联合试验中的VOCs走航比对实验结果也发表在Science of the Total Environment杂志上。报道的数据主要来源于Tofwerk的高分辨率Vocus S PTR-TOF和SPI-TOF-MS，文中还对比了在走航过程遇到的高污染点位所采集的苏玛罐GC-MS离线数据。

首先，在检测到的物种上，Vocus S PTR-TOF共检测到38种VOCs，主要包括C6-C10芳香烃，C2-C6羰基化合物，C2-C3有机酸，以及部分含氮VOCs。从TVOC的总量和时序变化上来看（图1），Vocus S PTR-TOF和SPI-TOF-MS所测量的TVOC的总体趋势具有较好的一致性；在园区中某些高浓度污染点的监测上二者具有较大的差别，如B点、C点和F点，Vocus S PTR-TOF则明显“捕捉”到了污染物轨迹及特征，TVOC的变化比较明显，而SPI-TOF-MS检测到的TVOC则相对变化不显著。

图1. Vocus S PTR-TOF和SPI-TOF-MS测量到的TVOC的时间序列（黑色：Vocus S PTR-TOF; 红色：SPI-TOF-MS）

图2对走航过程中一些浓度较高的排放点进行了归纳：(1). 在peak_C点，Vocus S PTR-TOF测到包括乙醇、乙醛、丁烯、乙腈、乙酸等十四种VOCs，其中仅已醛和甲苯被SPI-TOF-MS检测到；甲苯浓度较为一致，已醛结果相差较大；(2). 在peak_D点，Vocus S PTR-TOF检测到8种明显VOCs，SPI-TOF-MS共检测到3种，共同检测到的C8芳香烃的浓度，三个仪器的检测结果较一致；在其他物质的测量性能上，Vocus S PTR-TOF对GC-MS具有较好的补充，如环戊酮、苯酚、苯乙酮、丁烯酸等；(3). 在peak_E点，三台仪器均有不同的响应，三者同时检测到的VOCs有C8芳香烃、甲苯、苯，Vocus S PTR-TOF与GC-MS的结果具有较好的一致性。总的来看，Vocus S PTR-TOF在本次走航过程中对大部分VOCs，尤其是园区异味等特征物质，均有不错的响应，定量结果与GC-MS具有较好的一致性；且对部分具有“黏” 性物质的检测上，Vocus S PTR-TOF能够弥补GC-MS分离柱易吸附的缺点。

图2. 在走航中各高污染点不同质谱仪的检测结果对比，图示中蓝色来自于SPI-TOF-MS，红色来自于Vocus S PTR-TOF, 灰色来自于离线GC-MS

此外，从此前定点监测PMF源解析结果与Vocus S PTR-TOF的即时走航观测数据对比来看（见图3），Vocus S PTR-TOF某个时间点的走航数据与PMF溯源因子具有较好的一致性。换句话说，在走航过程中，Vocus S PTR-TOF走航车行驶到了上述污染因子的排放源头周边。其次，在所选取的几个因子中，F1因子广泛分布于化工园区中，该因子主要来源于试剂使用/化学物质；F4因子的表现比较独特，来源于精细化工区的药品或农药生产；F5（石油化学工业）和F6（精细化学）的主要贡献分别来自于丙烯酸纤维生产和农药制药厂；F7也广泛存在于精细化工区，主要来源于水溶性化学试剂使用。总的来看，仅通过Vocus S PTR-TOF的直接走航观测数据，便可对园区的污染来源和分布状况了然于心，再配合走航之余的定点监测数据，就能实现对热点区域内污染物监测的“点面结合”和“动静相宜”，也符合‘‘网格化’VOC走航策略漫谈’一文中的指导原则。

图3. VOCs定点监测数据PMF源解析结果（灰色），红色柱状图为Vocus S PTR-TOF在走航过程中某时间点所观测到的即时VOCs指纹

该研究利用快速质谱仪在大型化工园区中进行大气VOCs走航监测，为如何更好及高效采集并使用好园区内的走航以及定点监测数据提供了参考，具有一定的指导意义，也为园区中的大气挥发性有机物的排放来源解析提供了新的解答和现场验证思路，对化工园区中的空气质量的管理提供更加有效的数据分析和科学依据。

文献来源：

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.153615