呼和浩特城区冬季近地面挥发性有机物污染特征初步研究
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摘要：挥发性有机物（VOCs）是环境空气监测的主要目标污染物。本文运用罐采样-三级冷阱预浓缩-中心切割- 气相色谱（FID）/气质联用法对人群主要活动的近地面不同高度、不同时间段及不同区域的呼和浩特冬季大气环境中挥发性有机物进行定性定量分析。发现典型天气情况下，呼和浩特城区冬季近地面挥发性有机物组分中烷烃和芳香烃占比较高，城区西侧所监测点位挥发性有机物总量（TVOCs）浓度高于其他区域，且其浓度在高度和时段上存在明显差异。
关键词：呼和浩特;冬季;近地面;挥发性有机物;污染特征
中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）01-0-01
Abstract：Volatile organic compounds are the main target pollutants for environmental air monitoring.In this paper，the GC（FID）/GCMS method of tank sampling-three-stage cold trap pre-concentration-deans switch is used to qualitatively and quantitatively analyze volatile organic matter in the hohhot winter atmospheric environment of Hohhot in different heights，different time periods and different regions of the population’s main activities.It was found that under the typical weather conditions，alkanes and aromatic hydrocarbons accounted for relatively high in the late-terrestrial volatile organic components of Hohhot city in winter，and the total concentration of volatile organic compounds at the points monitored on the western side of the city was higher than in other regions，and the concentration satout significantly in height and time period.
Key words：Hohhot;Winter;Near ground;Volatile Organics;Pollution characteristics
揮发性有机物（VOCs）是大气中普遍存在的分子量小、饱和蒸气压较高、沸点较低的复杂有机物总称，主要包含烷烃、卤代烃、含氧有机物、芳香烃类、烯烃等化合物，其主要来源为机动车排放、固定污染源燃烧、生产工艺和涂料及石油加工运输等。挥发性有机物是环境空气监测的主要目标污染物，本文运用罐采样-三级冷阱预浓缩-中心切割- 气相色谱（FID）/气质联用法对人群主要活动的近地面不同高度、不同时间段及不同区域的呼和浩特冬季大气环境中挥发性有机物进行定性定量分析，对其污染特征进行初步研究。
1 实验方法
1.1 采样方法
分别于呼和浩特市冬季11月中旬至12月下旬间对呼和浩特城区9个点位近地面1.5m处进行采样，并根据初步筛选结果选择挥发性有机物总量（TVOCs）浓度较高的点位进行3次采样，每次采样3天，涵盖空气质量优良和污染天气情况，每日于7：30-8：30、12：00-13：00、18：00-19：00使用苏玛罐对近地面的1.5m、4m、7m、10m高度处环境空气进行采样。
1.2 分析方法
使用通过液氮冷却的三级冷阱预浓缩仪对样品进行前处理，将浓缩后的样品使用中心切割-气相色谱（FID）/气质联用法进行涵盖烷烃、烯烃、卤代烃、芳香烃和含氧有机物的106种挥发性有机物的定性定量分析。
1.3 分析仪器设备
1.3.1 分析仪器
赛默飞世尔GC1300（FID）/ISQ7000气质联用仪、ENTECH 7200预浓缩仪、ENTECH 7016D自动进样器、ENTHCH 4700动态稀释仪、ENTHCH 3100D清罐仪。
1.3.2 色谱柱
TG-1MS（60mx0.25mmx1.40?m）、PLOT（30mx0.32mmx20?m）。
1.3.3 采样设备
ENTECH 3.2L惰性化不锈钢罐（苏玛罐）、积分采样器。
1.4 标准物质
Linde TO15、PAMS、醛酮类标气、内标气， 浓度均为1.00ppm。
1.5 仪器参数设置
1.5.1 气相色谱
进样口温度230℃，FID检测器温度250℃，程序升温为5℃保持6min，以5℃/min升温至170℃保持5min，再以15℃/min升温至190℃保持12.66min。
1.5.2 质谱检测器
离子源温度300℃，传输线温度240℃，扫描范围为29—270。
2 结果分析
2.1 呼和浩特城区挥发性有机物组分及区域分布特征
经汇总分析结果，按各监测点位近地面1.5m高处平均浓度排序前10位的VOCS见表1，各类有机物占比情况见图1，重污染天气各类有机物占比情况见图2。 城区内各监测点位所监测TVOCs浓度对比情况见图3。
序号 化合物名称 平均浓度（?g/m3） 序号 化合物名称 平均浓度（?g/m3）
1 异戊烷 10.32 6 戊烷 4.50
2 苯 8.94 7 1-丁烯 2.39
3 丁烷 5.17 8 异丁烷 1.71
4 正己烷 5.08 9 丙酮 1.05
5 甲苯 5.02 10 甲基叔丁基醚 0.44
如上述图表所示，呼和浩特城区近地面1.5米高处所监测VOCS中，主要组分为烷烃（异戊烷、丁烷、正己烷、戊烷、异丁烷等）、芳香烃（苯、甲苯等）、烯烃（1-丁烯等）、含氧有机物（丙酮、甲基叔丁基醚等）及卤代烃（氯甲烷等）。由11月—12月非连续监测所取得的各污染物平均浓度可得出近地面环境空气中各类化合物占比排序为烷烃（61.28%）、芳香烃（24.95%）、烯烃（7.75%）、含氧有机物（5.15%）、卤代烃（0.87%）。而通过对监测期间重污染天气的分析可以发现，在重污染过程中，含氧化合物（丙酮、2-丙醇、2-己酮等）和芳香烃（间对二甲苯、1，3-二氯苯、苯乙烯等）成为VOCS的主要贡献来源，同时，卤代烃（三氯甲烷、1，1，2，2-四氯乙烷等）的含量明显增加。
而根据呼和浩特城区各采樣点位的监测结果可以发现，位于城区偏西方位的市监测站、光明路西口、蒙亮生态园的TVOCs浓度平均值明显高于其他点位，所监测点位TVOCs浓度范围为40.8～105?g/m3。
2.2 近地面挥发性有机物随时间及高度变化特征
经过监测点位筛选，选择TVOC浓度最高的市监测站作为随时间和高度变化研究点位，该点位近地面TVOCs浓度变化情况见图4。
如4图所示，TVOCs浓度在早、中、晚三个采样时段存在明显差异，早7：30-8：30时间段TVOCs浓度最高，晚18：00-19：00段TVOCs浓度次之，中午12：00-13：00段TVOCs浓度最低，从近地面1.5～10m高度均呈现上述相同趋势。同时，在早7：30-8：30时段，TVOCs浓度在近地面1.5m高度处最高，随着离地高度增加，浓度逐渐降低，但4m高度至10m高度浓度降低幅度较小;在中午12：00-13：00时段，近地面1.5～7m高度处TVOCs浓度基本一致，至10m处出现浓度降低现象;在晚18：00-19：00时段，近地面1.5m高度处TVOCs浓度最高，4～10m高度间无明显变化。
3 结论
通过实验可以发现，典型天气状况下，呼和浩特城区冬季近地面挥发性有机物组分中烷烃和芳香烃占比较高，城区西侧所监测点位TVOCs浓度高于其他区域。在冬季早7：30-8：30时段，TVOCs浓度明显高于中午（12：00-13：00）及晚间（18：00-19：00）;在早7：30-8：30和晚18：00-19：00时段，TVOCs浓度在近地面1.5m高度明显高于4～10m高度，而中午12：00-13：00时段离地1.5～7m高度的TVOCs浓度无明显变化。本次实验为呼和浩特冬季挥发性有机物污染特征的初步研究，下一步将结合各类污染源特征对污染机理进行深入实验研究。
参考文献
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收稿日期：2019-12-15
作者简介：孙冰（1979-），男，汉族，硕士研究生，高级工程师，研究方向为环境监测。
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