西安市主城区冬夏季大气挥发性有机物污染特征及来源研究_薛兴钊.pdf

第 48 卷第 1 期2023 年 1 月环境科学与管理ENVIONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENTVol.48 No.1Jan 2023收稿日期:收稿日期:2022 12 122022 12 12基金项目:基金项目:国家重点研发计划重点专项课题(国家重点研发计划重点专项课题(2017YFC02122042017YFC0212204)作者简介:作者简介:薛兴钊(薛兴钊(1984 1984 )，男，硕士，工程师，主要从事大气污染与防治研究工作)，男，硕士，工程师，主要从事大气污染与防治研究工作。通信作者:通信作者:薛兴钊薛兴钊文章编号:文章编号:1674 61391674 6139(20232023)01 0128 0601 0128 06西安市主城区冬夏季大气挥发性有机物污染特征及来源研究西安市主城区冬夏季大气挥发性有机物污染特征及来源研究薛兴钊薛兴钊1 1，陈妙，陈妙1 1，李顺姬，李顺姬1 1，曹泽磊，曹泽磊1 1，侯勇团，侯勇团2 2(11 西安市环境保护科学研究院，陕西 西安西安市环境保护科学研究院，陕西 西安 710062710062;22 西安市周至县环境监测站，陕西 西安西安市周至县环境监测站，陕西 西安 710400710400)摘要:摘要:为探究西安市主城区大气挥发性有机物(为探究西安市主城区大气挥发性有机物(VOCsVOCs)冬夏季变化特征，于冬季()冬夏季变化特征，于冬季(2019 12 1 2020 2 292019 12 1 2020 2 29)和夏季()和夏季(2020 6 4 8 292020 6 4 8 29)进行了)进行了 VOCsVOCs观测，分析其浓度水平观测，分析其浓度水平、组分及二次生成潜势，利用正交矩阵因子分解法(组分及二次生成潜势，利用正交矩阵因子分解法(PMFPMF)解析其来源)解析其来源。结果表明，西安市主城区冬夏季结果表明，西安市主城区冬夏季 VOCsVOCs平均浓度分别为(平均浓度分别为(174 79 58 06174 79 58 06)g/m3g/m3和(和(13815 35 5513815 35 55)g/m3g/m3，含氧有机物占比最大，前，含氧有机物占比最大，前 1010 关键组分累计占总关键组分累计占总 VOCsVOCs的的 49 10%49 10%和和 62 26%62 26%;夏季臭氧生成潜势(;夏季臭氧生成潜势(OFPOFP)高于冬季，含氧有机物占主导;)高于冬季，含氧有机物占主导;SOASOA 生成潜势以苯系物(生成潜势以苯系物(BTEXBTEX)为主要贡献物;)为主要贡献物;PMFPMF 来源分析显示冬季以化石燃烧源为主，夏季以油气挥发为主，两季中机动车尾气来源分析显示冬季以化石燃烧源为主，夏季以油气挥发为主，两季中机动车尾气、溶剂使用等常规来源较稳定溶剂使用等常规来源较稳定。关键词:关键词:挥发性有机物(挥发性有机物(VOCsVOCs);臭氧生成潜势;二次有机气溶胶;来源解析);臭氧生成潜势;二次有机气溶胶;来源解析中图分类号:中图分类号:X511X511文献标志码:文献标志码:BCharacteristics and Source Analysis of Atmospheric VOCsPollution in Main Urban Area of XiBCharacteristics and Source Analysis of Atmospheric VOCsPollution in Main Urban Area of Xi an During Winter and SummerXue Xingzhao1an During Winter and SummerXue Xingzhao1，Chen Miao1Chen Miao1，Li Shunji1Li Shunji1，Cao Zelei1Cao Zelei1，Hou Yongtuan2Hou Yongtuan2(1 Xi1 Xi an Academy of Environmental Protection Sciencesan Academy of Environmental Protection Sciences，XiXi an 710062an 710062，ChinaChina;2 Zhouzhi County Environmental Monitoring Station2 Zhouzhi County Environmental Monitoring Station，XiXi an 710400an 710400，ChinaChina)AbstractAbstract:In order to explore the variation characteristics of atmospheric volatile organic compoundsIn order to explore the variation characteristics of atmospheric volatile organic compounds(VOCsVOCs)in the main ur-ban area of Xiin the main ur-ban area of Xi an during winter and summeran during winter and summer，the ambient concentration of VOCswere monitored from December 1ththe ambient concentration of VOCswere monitored from December 1th，2019 toFebruary 29th2019 toFebruary 29th，20202020(winterwinter)and from June 4th to August 29thand from June 4th to August 29th，20202020(summersummer)The concentration level The concentration level，compositioncomposition，second-ary generation potential and source of VOCswere analyzed esult showed that the average concentrations of VOCsweresecond-ary generation potential and source of VOCswere analyzed esult showed that the average concentrations of VOCswere(174 7958 06174 7958 06)g/m3andg/m3and(138 15 35 55138 15 35 55)g/m3during winter and summerg/m3during winter and summer，OVOCswere the main compounds The top 10 spe-cies cumulatively accounted for 49 1%and 62 26%of total VOCsduring winter and summer The ozone formation potentialOVOCswere the main compounds The top 10 spe-cies cumulatively accounted for 49 1%and 62 26%of total VOCsduring winter and summer The ozone formation potential(OFPOFP)in summer was slightly higher than winterin summer was slightly higher than winter，and OFP of oxygenated compounds was the highest both during winter and sum-mer Benzene series were the main contributor to the secondary organic aerosoland OFP of oxygenated compounds was the highest both during winter and sum-mer Benzene series were the main contributor to the secondary organic aerosol(SOASOA)potential both in winter and summer Therewere differences in the sources of VOCsduring winter and summer by using the positive matrix factorization modelpotential both in winter and summer Therewere differences in the sources of VOCsduring winter and summer by using the positive matrix factorization model(PMFPMF)Themain sources were fossil burning in winter and gasoline evaporation in summer Conventional sources such as motor vehicle ex-haust and solvent using were relatively stable Themain sources were fossil burning in winter and gasoline evaporation in summer Conventional sources such as motor vehicle ex-haust and solvent using were relatively stableKey wordsKey words:volatile organic compoundsvolatile organic compounds(VOCsVOCs););ozone formationozone formation;potential secondary organic aerosolpotential secondary organic aerosol;source apportionmentsource apportionment前言前言目前，目前，O3O3和和 PM2 5PM2 5复合污染已成为制约中国下一步空气质量改善的重要因素复合污染已成为制约中国下一步空气质量改善的重要因素1 1。挥发性有机物挥发性有机物821第 48 卷第 1 期2023 年 1 月薛兴钊等西安市主城区冬夏季大气挥发性有机物污染特征及来源研究Vol.48 No.1Jan 2023(volatile organic compoundsvolatile organic compounds，VOCSVOCS)是)是 O3O3和和 PM25PM25的共同前体物，能与的共同前体物，能与 NOxNOx反应生成反应生成 O3O3和二次有机气溶胶(和二次有机气溶胶(secondary organic aerosolsecondary organic aerosol，SOASOA)，严重影响了人体健康)，严重影响了人体健康。国内外目前针对挥发性有机物的研究主要有污染特征分析国内外目前针对挥发性有机物的研究主要有污染特征分析、反应活性评估和来源解析等方面反应活性评估和来源解析等方面。近年来，在长江三角洲近年来，在长江三角洲、珠江三角洲等经济发达地区研究较为集中和深入，曹梦瑶等珠江三角洲等经济发达地区研究较为集中和深入，曹梦瑶等2 2 分析了南京工业区秋季挥发性有机物臭氧生成潜势(分析了南京工业区秋季挥发性有机物臭氧生成潜势(ozone for-mation potentialozone for-mation potential，OFPOFP)，并利用正交矩阵因子分解法()，并利用正交矩阵因子分解法(positive matrix factorizationpositive matrix factorization，PMFPMF)解析了其来源主要是交通源和工业排放源)解析了其来源主要是交通源和工业排放源。邓思欣等邓思欣等 3 3 利用利用 PMFPMF 解析了珠三角重镇佛山市挥发性有机物来源为溶剂使用源解析了珠三角重镇佛山市挥发性有机物来源为溶剂使用源、机动车排放源等机动车排放源等。刘静达等刘静达等 4 4 对南京工业区对南京工业区 SOASOA浓度进行了估算，发现主要贡献者为苯浓度进行了估算，发现主要贡献者为苯、甲苯等苯系物(甲苯等苯系物(BTEXBTEX)占比达到了)占比达到了8039%9463%8039%9463%。西安市作为全国海拔高度差异最悬殊的城市，形成了独特的易聚难散西安市作为全国海拔高度差异最悬殊的城市，形成了独特的易聚难散、易进难出的大气环境，影响着污染物的输送和扩散，易进难出的大气环境，影响着污染物的输送和扩散，O3O3和和 PM2 5PM2 5复合污染问题突出复合污染问题突出。研究通过观测西安市主城区冬夏两季研究通过观测西安市主城区冬夏两季 VOCSVOCS浓度水平，分析其二次反应活性水平，利用浓度水平，分析其二次反应活性水平，利用 PMFPMF 解析其来源，掌握西安市主城区冬夏两季排放特征，进而对西安市主城区解析其来源，掌握西安市主城区冬夏两季排放特征，进而对西安市主城区 VOCSVOCS 控制及臭氧和灰霾污染防治提出更科学有效管控措施建议控制及臭氧和灰霾污染防治提出更科学有效管控措施建议。1 1材料与方法材料与方法1 11 1样品采集样品采集此次研究观测时间为此次研究观测时间为 2019 12 1 2020 2292019 12 1 2020 229(冬季)及(冬季)及 2020 6 4 2020 8 292020 6 4 2020 8 29(夏季)(夏季)。观测站点位于西安主城区报恩寺街道中段(观测站点位于西安主城区报恩寺街道中段(34 25N34 25N，108 93E108 93E，海拔高度，海拔高度 379 2 m379 2 m)，北侧为住宅区，南侧为环城公园)，北侧为住宅区，南侧为环城公园。由于站点周边无强由于站点周边无强 VOCsVOCs排放源，因此采集的排放源，因此采集的 VOCsVOCs可表征西安市主城区商业居民交通混合环境下可表征西安市主城区商业居民交通混合环境下 VOCsVOCs的浓度水平和组成特征的浓度水平和组成特征。采样设备使用内壁经硅烷化处理的苏玛罐(美国采样设备使用内壁经硅烷化处理的苏玛罐(美国 EntechEntech公司公司 SUMMASUMMA 罐)，采集环境空气中的罐)，采集环境空气中的 VOCsVOCs，采样前用，采样前用 Entech3100DEntech3100D 罐清洗仪对罐体进行清洗并抽真空，使用罐清洗仪对罐体进行清洗并抽真空，使用 EntechEntech 适配积分采样器连续采集适配积分采样器连续采集 24 h24 h 为为 1 1个样品个样品。1 2VOCs1 2VOCs分析及质控分析及质控分析方法为分析方法为环境空气 挥发性有机物的测定罐采样环境空气 挥发性有机物的测定罐采样/气相色谱气相色谱 质谱法质谱法(HJ 759 2015HJ 759 2015)，该方法共可分析)，该方法共可分析 117117 种种 VOCsVOCs成分:原 臭 氧 前 驱 体(成分:原 臭 氧 前 驱 体(PAMSPAMS)物质)物质 5757 种，种，TO 15TO 15 化合物化合物 4747 种，醛酮类物质种，醛酮类物质 1313 种种。为了控制和确保分析质量，分析仪器均使用为了控制和确保分析质量，分析仪器均使用TO15TO15 标准气体标准气体、PAMSPAMS 标准气体标准气体、内标标准气体及醛酮类标准气体进行校准，在用内标标准气体及醛酮类标准气体进行校准，在用 Entech4700Entech4700 气体动态稀释仪配制不同浓度梯度(气体动态稀释仪配制不同浓度梯度(0 50 5、2 02 0、5 05 0、10 010 0、20 0 nmol/mol20 0 nmol/mol)的标气，并由此建立工作曲线)的标气，并由此建立工作曲线。各组分曲线的相关系数在各组分曲线的相关系数在 0 90 9 以上以上。各组分的分析精度各组分的分析精度 10%10%，分析过程每天进行空白试验与校准，平行样检查相对偏差不超过，分析过程每天进行空白试验与校准，平行样检查相对偏差不超过 15%15%。分析期间多次单点标定进行曲线校准，单点标定相对偏差确保分析期间多次单点标定进行曲线校准，单点标定相对偏差确保 20%20%，表明仪器运行稳定，表明仪器运行稳定。1 31 3臭氧生成潜势计算臭氧生成潜势计算VOCsVOCs通过光化学反应生成通过光化学反应生成 O3O3的潜力即为的潜力即为OFPOFP，依据不同组分的反应活性不同，根据，依据不同组分的反应活性不同，根据 CarterCarter5 5 提出的计算方法，采用最大增量反应活性计算，公式为式(提出的计算方法，采用最大增量反应活性计算，公式为式(1 1):):OFPi=MIiOFPi=MIi VOCsVOCsi i(1 1)式中，)式中，VOCsVOCsi i为大气环境中某为大气环境中某 VOCsVOCs组分浓度，组分浓度，MIiMIi表示某表示某 VOCsVOCs组分在臭氧最大增量反应中的生成系数，组分在臭氧最大增量反应中的生成系数，MIMI 值根据值根据 CarterCarter 的研究成果及美国环保署公开资料获得的研究成果及美国环保署公开资料获得。1 4SOA1 4SOA 生成潜势生成潜势基于基于 GrosjeanGrosjean6 6 烟雾箱实验，采用气溶胶生成系数法(烟雾箱实验，采用气溶胶生成系数法(FACFAC)来估算环境空气中)来估算环境空气中 VOCsVOCs的的 SOASOA 生成潜势见式(生成潜势见式(2 2):):SOAp=VOCs0SOAp=VOCs0FACFAC(2 2)式中，)式中，SOApSOAp是是 SOASOA 生成潜势，生成潜势，VOCs0VOCs0是排放源排出的初始浓度，是排放源排出的初始浓度，FACFAC 是是 SOASOA 的生成系数，观测点位测得的的生成系数，观测点位测得的 VOCsVOCs是经过氧化后的浓度是经过氧化后的浓度 VOCs1VOCs1，它与排放，它与排放921第 48 卷第 1 期2023 年 1 月薛兴钊等西安市主城区冬夏季大气挥发性有机物污染特征及来源研究Vol.48 No.1Jan 2023源排的初始浓度源排的初始浓度 VOCs0VOCs0之间的关系式如式(之间的关系式如式(3 3):):VOCs1=VOCs0VOCs1=VOCs0(1 FVOCr1 FVOCr)()(3 3)式中，)式中，FVOCrFVOCr为为 VOCsVOCs物种参与反应的分数(物种参与反应的分数(%)，公式()，公式(2 2)和()和(3 3)中用到的)中用到的 FACFAC 和和 FVOCrFVOCr由烟雾箱实验获得由烟雾箱实验获得。1 51 5来源解析来源解析采用的是受体模型法采用的是受体模型法 PMFPMF，由芬兰赫尔辛基大学的，由芬兰赫尔辛基大学的 Dr PaateroDr Paatero 在在 2020 世纪世纪 9090 年代中期开发年代中期开发。其原理为:假设其原理为:假设 X X 为为 n nm m 矩阵，矩阵，n n 为样品数，为样品数，m m 为化学成分的数目，那么为化学成分的数目，那么 X X 可以分解为可以分解为 GF+EGF+E，其中，其中 G G 为为 n np p 的矩阵，的矩阵，F F 为为 p pm m 的矩阵，的矩阵，p p 为主要污染源的数目，为主要污染源的数目，E E 为残数矩阵为残数矩阵。定义为式(定义为式(4 4)(5 5):):eij=Xijeij=Xijpk=pk=1 1gikfkjgikfkj(i=i=1 1，n n;j=j=1 1，m m;k=k=1 1，p p)()(4 4)Q Q(E E)=ni=ni=1 1mj=mj=1 1eijSeijS()ij ij2 2(5 5)式中，)式中，eijeij为第为第 i i 个样本中第个样本中第 j j 种物质的浓度;种物质的浓度;gikgik为第为第 k k 个因子对第个因子对第 i i 个样本的贡献;个样本的贡献;fkjfkj为第为第 j j 种物质在第种物质在第 k k 个因子中的百分数;个因子中的百分数;eijeij为第为第 i i 个样本中第个样本中第 j j 种物质的残余;种物质的残余;sijsij为第为第 i i 个样本中第个样本中第 j j 种物质的不确定值估计种物质的不确定值估计。如果浓度小于或者等于物质的方法检出限(如果浓度小于或者等于物质的方法检出限(method detection limitmethod detection limit，MDLMDL)，不确定性()，不确定性(uncertain-tyuncertain-ty，UncUnc)的计算使用)的计算使用 MDLMDL 的固定部分的固定部分。Unc=Unc=(5/65/6)MDLMDL(6 6)如果浓度大于方法检出限，则采用公式()如果浓度大于方法检出限，则采用公式(7 7)计算)计算 UncUnc。Unc=Unc=(Error FractionError Fractionconcentrationconcentration)2+2+(05MDL05MDL)2 2(7 7)2 2结果分析结果分析2 12 1冬夏两季冬夏两季 VOCsVOCs分析分析不同季节，观测期间共得到不同季节，观测期间共得到 117117 种种 VOCsVOCs物种，按照官能团分成不同类别，包含烷烃物种，按照官能团分成不同类别，包含烷烃、烯烃烯烃、炔烃炔烃、芳香烃芳香烃、卤代烃卤代烃、含氧有机物(含氧有机物(OVOCsOVOCs)及二硫化碳，冬夏季二硫化碳未检出)及二硫化碳，冬夏季二硫化碳未检出。冬季浓度为(冬季浓度为(174 79 58 06174 79 58 06)g/m3g/m3，各类，各类VOCsVOCs比例大小排序:比例大小排序:OVOCsOVOCs(30 99%30 99%)烷烃(烷烃(2868%2868%)卤代烃(卤代烃(13 98%13 98%)烯烃(烯烃(12 58%12 58%)芳香烃(芳香烃(7 79%7 79%)炔烃(炔烃(5 98%5 98%)。夏季夏季 VOCsVOCs浓度为(浓度为(138 15 35 55138 15 35 55)g/m3g/m3，各类，各类 VOCsVOCs所占比例依次为:所占比例依次为:OVOCsOVOCs(41 41%41 41%)烷烃(烷烃(29 13%29 13%)卤代烃(卤代烃(16 13%16 13%)芳香烃(芳香烃(9 15%9 15%)烯烃(烯烃(3 28%3 28%)炔烃(不足炔烃(不足 1%1%)。冬冬、夏两季平均浓度排名前夏两季平均浓度排名前 1010 位的组分，累计分别占总位的组分，累计分别占总 VOCsVOCs的的49 1%49 1%和和62 26%62 26%，主要关键组分差异不大，其中甲醛，主要关键组分差异不大，其中甲醛、乙醛乙醛、丙酮等含氧有机物来源广泛，冬季受机动车尾气和燃烧源影响较大，夏季除机动车尾气外还受光化学二次转化影响丙酮等含氧有机物来源广泛，冬季受机动车尾气和燃烧源影响较大，夏季除机动车尾气外还受光化学二次转化影响。异戊烷异戊烷、正丁烷正丁烷、异丁烷等，主要来源于油气挥发和机动车尾气异丁烷等，主要来源于油气挥发和机动车尾气。苯苯、甲苯主要来源于机动车及溶剂使用，二氯甲烷及甲苯主要来源于机动车及溶剂使用，二氯甲烷及 1 1，2 2 二氯丙烷受燃料燃烧影响较大，乙炔在冬季贡献突出，可能受冬季采暖影响二氯丙烷受燃料燃烧影响较大，乙炔在冬季贡献突出，可能受冬季采暖影响。(见图(见图 1 1)图 1冬夏季 VOCs组分占比2 22 2臭氧生成贡献臭氧生成贡献根据对冬夏两季所测得根据对冬夏两季所测得 VOCsVOCs的的 OFPOFP 计算结果可知，观测期间，西安市主城区冬季计算结果可知，观测期间，西安市主城区冬季 O3O3生成潜势总生成潜势总 OFPOFP 为(为(434 79 162 1434 79 162 1)g/m3g/m3，夏季略高，为(，夏季略高，为(471 23 136 4471 23 136 4)g/m3g/m3。图 2冬夏季不同类别 VOCs的 OFP 比较031第 48 卷第 1 期2023 年 1 月薛兴钊等西安市主城区冬夏季大气挥发性有机物污染特征及来源研究Vol.48 No.1Jan 2023如图如图 2 2 所示，冬季各组分的所示，冬季各组分的 OFPOFP 大小依次为:大小依次为:OVOCsOVOCs 烯烃烯烃 烷烃烷烃 芳香烃芳香烃 炔烃炔烃 卤代烃;夏季为:卤代烃;夏季为:OVOCsOVOCs 芳香烃芳香烃 烯烃烯烃 烷烃烷烃 卤代烃卤代烃 炔烃炔烃。两 季 中两 季 中 OVOCsOVOCs贡 献 最 高，其 中 冬 季 占 比贡 献 最 高，其 中 冬 季 占 比58.3%58.3%，夏季达到，夏季达到 68%68%，此外冬季的烯烃和烷烃，此外冬季的烯烃和烷烃、夏季的芳香烃和烯烃贡献也不容忽视夏季的芳香烃和烯烃贡献也不容忽视。西安市主城区冬夏季西安市主城区冬夏季 OFPOFP 主要受主要受 OVOCsOVOCs、芳香烃芳香烃、烯烃等影响，尤其是烯烃等影响，尤其是 OVOCsOVOCs中低分子醛影响显著中低分子醛影响显著。因此，控制低分子醛的排放对减轻西安市主城区因此，控制低分子醛的排放对减轻西安市主城区O3O3污染有重要意义，相关研究表明，低碳含氧有机物与烹饪和有机合成等过程有一定的关系污染有重要意义，相关研究表明，低碳含氧有机物与烹饪和有机合成等过程有一定的关系 7 7，但低分子醛来源广泛复杂，需进一步深入研究，确定本地源，但低分子醛来源广泛复杂，需进一步深入研究，确定本地源。表表1 1冬夏季冬夏季 VOCSVOCS 对对 SOASOA 的生成潜势的生成潜势类别类别VOCSVOCS 组分组分FAC/%FVOCr/%FAC/%FVOCr/%冬季夏季浓度冬季夏季浓度/(g/m3g/m3)SOA/SOA/(102102 g/m3g/m3)SOASOA 贡献率贡献率/%/%浓度浓度/(g/m3g/m3)SOA/SOA/(102102 g/m3g/m3)SOASOA 贡献率贡献率/%/%非芳香烃甲基环戊烷非芳香烃甲基环戊烷0.17100.4830.090.150.0220.0040.010.17100.4830.090.150.0220.0040.01环己烷环己烷0.17140.4060.080.130.2140.040.050.17140.4060.080.130.2140.040.05正庚烷正庚烷0.061412960.090.1523160.160.200.061412960.090.1523160.160.20甲基环己烷甲基环己烷27200.4211422340.0740.250.312 27200.4211422340.0740.250.312 甲基庚烷甲基庚烷0.5100.1670.090.150.0110.010.013 0.5100.1670.090.150.0110.010.013 甲基庚烷甲基庚烷0.5100.1430.080.130.1270.070.090.5100.1430.080.130.1270.070.09正辛烷正辛烷0.06170.3990.030.050.0970.010.010.06170.3990.030.050.0970.010.01正壬烷正壬烷15200.2180.410.670.2910.550.6915200.2180.410.670.2910.550.69癸烷癸烷2220.2790.711180.0100.030.032220.2790.711180.0100.030.03十一烷十一烷25250.2380.791310.0300.100.1325250.2380.791310.0300.100.13十二烷十二烷3260.0260.110.180.3531431803260.0260.110.180.353143180异戊二烯异戊二烯20.3250.65106115023029020.3250.651061150230290总计总计4696455741469749562346964557414697495623芳香烃苯芳香烃苯21067541501247015363414432106754150124701536341443甲苯甲苯54122173133421955137315239715412217313342195513731523971乙苯乙苯541510676781115135586110.84541510676781115135586110.84间间/对对 二甲苯二甲苯473412649001482213115181912473412649001482213115181912邻二甲苯邻二甲苯5261010682112317491182148952610106821123174911821489异丙苯异丙苯4130.0300.140.230.0030.020.024130.0300.140.230.0030.020.02正丙苯正丙苯16120.0650.120.190.0070.010.02116120.0650.120.190.0070.010.021，3 3，5 5 三甲苯三甲苯29740.0610.681120.0080.090.1229740.0610.681120.0080.090.12对乙基甲苯对乙基甲苯25210.0910.290.480.0030.010.01125210.0910.290.480.0030.010.011，2 2，4 4 三甲苯三甲苯2580.3361602630.1220.580.7312580.3361602630.1220.580.731，2 2，3 3 三甲苯三甲苯36510.0680.500.820.0100.070.09136510.0680.500.820.0100.070.091，3 3 二乙基苯二乙基苯63470.0841001650.0040.040.0663470.0841001650.0040.040.06对二乙苯对二乙苯63470.0730.871430.000.000.0063470.0730.871430.000.000.00萘萘4320.1210.711170.5213073864320.1210.711170.521307386总计总计1319856869259125887444937713198568692591258874449377131第 48 卷第 1 期2023 年 1 月薛兴钊等西安市主城区冬夏季大气挥发性有机物污染特征及来源研究Vol.48 No.1Jan 202323SOA23SOA 生成贡献生成贡献对对 SOASOA 生成有贡献的组分主要包括生成有贡献的组分主要包括 1515 种芳香烃种芳香烃、1111 种烷烃及异戊二烯种烷烃及异戊二烯。利用利用 FACFAC 分别估算冬分别估算冬、夏季节夏季节 VOCsVOCs对对 SOASOA 生成潜势，计算结果如表生成潜势，计算结果如表1 1 所示，冬季所示，冬季 VOCsVOCs生成的生成的 SOASOA 为(为(0 56 0 320 56 0 32)g/m3g/m3，夏季为(，夏季为(0 74 0 410 74 0 41)g/m3g/m3，芳香烃分别占，芳香烃分别占 92 59%92 59%和和 93 77%93 77%，非芳香烃占比为，非芳香烃占比为 7 41%7 41%和和6 23%6 23%，说明芳香烃是，说明芳香烃是 SOASOA 主要前体物主要前体物。进一步分析可发现冬季进一步分析可发现冬季 BTEXBTEX 贡献为贡献为 83 85%83 85%，夏季高达，夏季高达88 99%88 99%，芳香烃中的非，芳香烃中的非 BTEXBTEX 贡献不足贡献不足 10%10%，说明西安市主城区，说明西安市主城区 SOASOA 污染的主要物质为污染的主要物质为 BTEXBTEX。2 42 4冬夏季冬夏季 VOCsVOCs来源分析来源分析研究通过美国环保署(研究通过美国环保署(EPAEPA)的)的 PMF5 0PMF5 0 模型对西安市主城区冬季模型对西安市主城区冬季、夏季夏季 VOCsVOCs进行来源解析进行来源解析。通过剔除掉缺失值超过通过剔除掉缺失值超过 20%20%、信噪比信噪比 S/N 0 5S/N 0 5 组分，综合考虑，冬季筛选出组分，综合考虑，冬季筛选出 2222 个组分，夏季筛选出个组分，夏季筛选出2424 个组分，分别通过个组分，分别通过 PCA/FAPCA/FA 分析方法，确定方差累积分析方法，确定方差累积 85%90%85%90%时的主成分数，结合迭代运算最佳运算次数和残差超范围(时的主成分数，结合迭代运算最佳运算次数和残差超范围(3 +3 3 +3)最小样本数，确定冬季和夏季最佳因子数均为)最小样本数，确定冬季和夏季最佳因子数均为 6 6。图 3冬季各因子不同组分的贡献冬季排放源如图冬季排放源如图 3 3 所示，因子所示，因子 1 1 贡献较大的组分中乙炔是燃烧源的示踪剂，乙烷贡献较大的组分中乙炔是燃烧源的示踪剂，乙烷、1 1 丁烯是天然气排放的特征物质，而丙醛丁烯是天然气排放的特征物质，而丙醛、甲醛等都在燃烧过程中出现，与西安市冬季采暖期天然气锅炉集中供暖和远郊地区燃煤相一致甲醛等都在燃烧过程中出现，与西安市冬季采暖期天然气锅炉集中供暖和远郊地区燃煤相一致。故因子故因子 1 1 识别为化石燃烧源识别为化石燃烧源。因子因子 2 2 贡献较大的组分中贡献较大的组分中 C2 C5C2 C5 烷烃类和烷烃类和 BTEXBTEX 是机动车尾气的示踪物，异丁烷和正戊烷来自汽油未完全燃烧的产物是机动车尾气的示踪物，异丁烷和正戊烷来自汽油未完全燃烧的产物。故因子故因子 2 2 识别为机动车尾气源识别为机动车尾气源。因子因子 3 3 贡献较大的组分中的丙烯醛主要来源于工业贡献较大的组分中的丙烯醛主要来源于工业、机动车尾气及餐饮等领域，结合观测点位于主城区，周边餐饮业较发达，综合考虑相关研究指出乙烷机动车尾气及餐饮等领域，结合观测点位于主城区，周边餐饮业较发达，综合考虑相关研究指出乙烷、乙烯乙烯、丙烯和乙炔可能来自食物丙烯和乙炔可能来自食物、油脂等不完全燃烧油脂等不完全燃烧。故因子故因子3 3 识别为餐饮源识别为餐饮源。因子因子 4 4 贡献较大的组分中的氟利昂贡献较大的组分中的氟利昂 12 12，化学寿命较长，因此识别因子，化学寿命较长，因此识别因子4 4 为区域背景源为区域背景源。因子因子5 5 贡献较大的组分中的苯贡献较大的组分中的苯、甲苯主要作为涂料添加剂使用，甲苯主要作为涂料添加剂使用，2 2 丁酮及丙酮作为精密设备的清洗剂使用，正己烷是溶剂使用源排放的特征物丁酮及丙酮作为精密设备的清洗剂使用，正己烷是溶剂使用源排放的特征物8