全国日化产品挥发性有机化合物排放特征及其对臭氧生成贡献的模拟研究

扫码查看

原文链接

NETL

中文摘要：挥发性有机化合物(VOCs)是臭氧和二次有机气溶胶(SOA)的共同前体物，已成为国家管控防治重点，人为源排放是VOCs的重要来源。目前国内人为源排放清单主要涉及工业源、交通、溶剂源等。目前中国工业溶剂源排放清单比较完善，但以日化产品为代表的生活溶剂源排放清单仍是空白。这主要是以往其排放量较小，再加上其无组织蒸发的特性和活动水平收集困难，故其排放清单研究较少，但有研究表明，生活类溶剂源的排放量呈逐年增长的趋势，其对臭氧生成的影响不容忽视。可见，完善中国日化产品VOCs排放清单是十分必要的，具有重要的实际意义，能够为日化产品VOCs控制政策制定提供科学参考，为有效制定O3和PM2.5污染协同控制措施提供科学支撑。因此，本研究以日化产品VOCs为研究对象，探究其排放量、物种组成，生成潜势、历史演变及对臭氧的贡献，以2018年为基准年，采用VCPy框架估算日化产品VOCs排放量，编制2006~2018年全国日化产品VOCs排放清单，基于化学反应活性建立精细化的日化产品源活性VOCs组分排放清单，在此基础上估算O3和SOA的生成潜势，识别日化产品VOCs重点管控物种和来源，在此清单和WRF模式模拟的气象场基础上，采用多尺度空气质量模式CMAQ量化其对臭氧的贡献。本文研究结果如下： (1)2018年全国，日化产品共排放172.82万吨VOCs。日常使用产品、建筑涂料、普通清洁产品、短期使用产品、杀虫剂及农药、肥皂及洗涤剂，VOCs的排放量分别为89.35、37.83、39.72、3.12、2.04、0.76万吨。日化产品VOCs排放量前十的城市分别是上海、北京、重庆、广州、武汉、南通、绍兴、成都、深圳、苏州，各个城市对VOCs总排放贡献大约在1.5%~3.4%。 (2)含氧VOCs(OVOCs)是排放量最大的物种，其次是烷烃、烯烃、芳香烃、卤代烃。全国日化产品总臭氧生成潜势(OFP)为3.39×106吨，日常使用产品、建筑涂料、普通清洁产品、肥皂及洗涤剂、短期使用产品和杀虫剂及农药OFP占比分别为61.25%、19.21%、17.13%、0.31%、1.27%和0.83%。日常使用产品、建筑涂料、普通清洁产品、杀虫剂及农药对二次有机气溶胶生成潜势(SOAP)贡献分别为50.19%、44.54%、3.99%、1.26%，短期使用产品、肥皂及洗涤剂两个部门对SOAP贡献不足1%。 (3)2006~2018年日化产品VOCs排放总量，呈现连续增长的趋势，其中日常使用产品、普通清洁产品、建筑涂料年平均增长率分别为9.18%、11.85%、11.88%。普通清洁产品部门VOCs排放增长主要是由家庭护理消毒剂主导，最高到44.58%，日常使用产品中香水增幅最大，由18.36%到38.61%，其次为护发产品、防晒产品、保湿霜和护理，建筑涂料主要是由溶剂型涂料VOCs排放驱动。普通清洁产品物种主要是以OVOCs和烷烃为主；日常使用产品物种是以OVOCs和烯烃为主，烷烃占比较少，建筑涂料烷烃、烯烃、芳香烃占比均呈现上升趋势。 (4)2006~2018年，普通清洁产品乙醇、异丁烷、异丙醇OFP发生了明显的增长，年平均增长率分别为10.61%、8.73%、9.34%，乙醇排放的增长由家庭护理消毒剂、洗手液和厨房清洁剂主导；日常使用产品乙醇、柠檬烯、丙二醇有较大增幅，年平均增长率分别为14.35%、10.77%、8.67%，主要是由香水、防晒产品、保湿霜和护理、护发产品贡献。日常使用产品SOAP的增长是保湿霜和护理排放的柠檬烯、苯甲醇驱动，建筑涂料SOAP由溶剂型涂料贡献，其中甲基环十一烷、甲基环癸烷是建筑涂料的SOAP主要贡献者。 (5)重点分析中国臭氧污染较严重地区的代表城市，其中上海徐汇上师大站点日化产品VOCs对臭氧生成的影响最大，月均臭氧日最大8h浓度贡献为1.3%(2.05μg/m3)。日最大8h浓度贡献占比最大为2.5%（7.09μg/m3），对臭氧小时浓度最高贡献为4.1%（13.00μg/m3）。日化产品每吨VOCs大约能产生0.43μg/m3臭氧，而MEIC清单每吨VOCs产生的臭氧约为0.12μg/m3。可见，虽然日化产品VOCs对臭氧的总量贡献并不大，但具有很高的臭氧生成潜力。

作者：

段生杨

展开 >

关键词：

大气污染日化产品挥发性有机化合物排放特征臭氧生成

授予学位：

硕士

学科专业：

资源与环境

导师：

黄成、刘琼

学位年度：

2022

学位授予单位：

东华大学

语种：

中文

中图分类号：