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禾信仪器AC-GCMS1000登环境领域著名期刊

发布时间:2022-04-25      阅读:1488
挥发性有机物(VOCs)是臭氧与细颗粒物的重要前体物,且具有明显的致癌变、致畸变、致突变的“三致效应",对人体健康、局地空气质量和区域大气复合污染的均有重要影响。随着工业活动的扩展交通运输业的发展及石油化工产品的生产和应用, VOCs人为排放源已不容忽视。近年来,越来越多的研究者开始关注其排放来源和排放特征,由于采样难度及测试方法的局限性,移动源VOCs排放一直都是大气环境研究领域内的热点话题。




中国作为世界航运大国,航运业繁荣发展的同时船舶大气污染物的排放变得极其严重,对沿海地区和全球范围的空气质量都提出了挑战,而劣质燃料的使用使得船舶排放的挥发性有机物更不容忽视。


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南开大学毛洪钧教授及其团队在环境领域著名期刊Science of The Total Environment(2022, 810:152276,Q1,IF=7.963)上发表了一篇题目为《Real-world emission characteristics of an ocean-going vessel through long sailing measurement》的研究论文,该论文选取万吨级远洋散货船舶为研究对象,开展了长时间序列的实船航行测试。在航行过程中,对不同驾驶工况下的船舶尾气进行采样,利用广州禾信大气VOCs吸附浓缩在线监测系统(简称:“AC-GCMS 1000")对船舶全航行过程中尾气排放的VOCs组分进行了化学分析,共解析出108种对大气环境与人体健康有显著影响的组分,并基于化学定量结果计算各运行工况下远洋船舶VOCs排放因子
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本研究利用AC-GCMS 1000报道了万吨级远洋船舶在航行过程中的VOCs源成分谱与排放因子,对于研究非道路移动源VOCs排放特征,弥补我国在移动源VOCs基础数据积累薄弱,准确评估船舶排放VOCs对大气环境及人类健康的影响具有十分重要的意义。


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大气VOCs吸附浓缩在线监测系统 AC-GCMS 1000

本研究采用AC-GCMS 1000获得的主要结论如下


1. 利用AC-GCMS 1000对航行过程中船舶尾气的VOCs排放量进行准确定量分析 

在不同驾驶条件下,烷烃、烯烃和芳香烃始终是船舶排放VOCs的主要组分。在离港工况下,烷烃、烯烃和芳烃的比例分别为38%、18%和29%。在海上75%定速巡航时,这一比例分别为42%、18%和31%。随着转速的增加,烷烃的比例减小,芳烃的比例略有增加。总体而言,不同工况下各类型VOCs排放占比基本稳定,烷烃占38% ~ 42%,烯烃占18% ~ 20%,芳烃占28% ~ 31%,卤代烃占3% ~ 7%,OVOCs占6% ~ 10%。

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不同行驶工况下烷烃、烯烃、芳烃、卤代烃、OVOCs的排放比例

2远洋船舶VOCs排放因子

将VOCs定量结果与船舶主机负载参数相结合得出船舶VOCs排放因子。在低速进港、出港工况和高速巡航工况下五类 VOCs 物质排放因子均为烷烃>烯炔烃>芳香烃>卤代烃>OVOCs。巡航工况和机动航行下的VOCs总排放因子分别为13.5mg/kw·h和16.5mg/kw·h,显著地低于出港及靠港工况下的37.9mg/kw·h,51,6mg/kw·h。VOCs排放因子与行驶速度呈现出较大的关联,低速出港状况下五类VOCs物质的放因子均是高速巡航工况下排放中相对应的各类 VOCs 排放因子的数倍,各类型VOCs排放因子随着速度的提升均呈现出明显下降的趋势,这与先前学者的一些研究结果保持一致。此外,在高速航行时,发动机气缸内的充分燃烧导致卤代烃和OVOCs的极大减少。

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不同行驶工况下远洋船舶各类型VOCs的排放因子

 3利用AC-GCMS 1000获取船舶排放VOCs的优势组分信息

下图展示了远洋船舶在不同航行工况下前20类VOCs优势物种的排放因子。各行驶工况下船舶尾气中排放浓度较大的VOCs成分主要包括1-丁烯,甲苯,叔丁基甲醚,间/对-二甲苯,异戊烷,间二氯苯,2-甲基戊烷,丙烷,3-甲基戊烷,邻-二甲苯等,低速航行的进、出港工况下VOCs优势组分与高速航行的巡航和机动航行工况存在一定的差异。芳香烃类在总 VOCs中占据约30%的比例,而甲苯单项的排放因子,在各个工况下排放占比便达到9.1%—11.8%,是最主要的芳香烃类型。卤代烃类排放因子最大的 VOCs 均是间二氯苯,OVOCs主要成分为叔丁基甲醚和丙酮。驾驶工况对于船舶VOCs排放具有较大影响,船舶在高速工况下平均 VOCs 排放因子,各类 VOCs 组分排放浓度都低于低速工况数倍。

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远洋船舶不同航行工况下的VOCs优势组分

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禾信仪器大气VOCs吸附浓缩在线监测系统AC-GCMS 1000可用于实时在线监测环境空气中的挥发性/半挥发性有机物(VOCs/SVOCs)。该仪器能够实时在线给出物质精确的定性定量结果,无需对数据进行离线分析,真正意义上地实现对VOCs实时在线检测。整个系统无分析盲点、灵敏度高、检测限低、能耗低、易维护,可为环境污染源分配、空气质量模拟和环境政策制定提供可靠的数据支撑。



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