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船舶涂装排放VOC的组分特征及臭氧生成潜势

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船舶涂装排放VOC的组分特征及臭氧生成潜势


近年来,大气污染问题备受瞩目,在政府和人民的不懈努力下,空气质量改善显著,PM2.5质量浓度持续下降,但臭氧污染问题日益凸显,2020年全国臭氧平均质量浓度较2015年升高12.2%,PM2.5和臭氧的协同控制已成为今后大气污染防治工作的难点。大气圈中的臭氧可吸收短波辐射,使生物免受紫外线的伤害,但近地面臭氧质量浓度过高时,会对人体健康和生活环境造成一定危害。近地面的臭氧主要由挥发性有机化合物(VOC)和NOx等前体物通过大气光化学反应生成,并且受光照强度、温度、降水等气象条件影响显著,形成机制较为复杂。VOC的来源可分为自然源和人为源,自然源主要来自植被排放,而人为源与人类生产、生活息息相关,包括燃料燃烧、工业生产、车辆尾气排放、有机溶剂的使用和挥发等。根据梁小明等的研究结果,2018年我国工业源VOC排放量为12698kt,其中工业涂装行业贡献最大,占排放总量的27.5%。

船舶涂装是船舶修造的重要工艺过程,涉及钢材预处理、调漆、喷涂、烘干、点补等过程,底漆、防腐涂料、防污涂料、高温涂料等多种涂料中的有机溶剂是VOC的主要排放源。船舶涂装可分为室内涂装和外场涂装(船台、船坞及码头),其中室内涂装可对含VOC废气进行收集处理,为有组织排放,外场涂装由于船体庞大不便于进行废气密闭收集,基本为无组织排放。船舶涂装过程排放的VOC多为活性较高的有机物,如二甲苯、乙苯等,排放到大气环境中会促进臭氧和二次气溶胶污染的形成。

目前对于臭氧形成机制及影响因素已有较深入的认识,有关工业涂装VOC排放对臭氧生成贡献的研究也已大范围开展,但关于船舶修造行业的VOC排放对臭氧影响的研究寥寥无几。本研究基于江苏省在我国船舶制造业中的重要地位,选取一家江苏省船厂为研究对象,剖析船舶涂装过程的VOC组分排放特征,计算典型物种的OFP,以期为研究江苏省臭氧污染成因和制定船舶制造行业污染防治对策提供数据支撑。

1

材料与方法

1.1

排放量估算

涂装过程VOC排放量的计算一般可分为实测法、排放系数法和物料衡算法等,实测法对于无组织排放具有局限性,排放系数法一般适用于大空间尺度的估算,不适用于单个企业的排放量估算,因此本研究采用物料衡算法估算该船厂涂装过程中的VOC排放量。主要参考《江苏省重点行业挥发性有机物排放量计算暂行办法》和《上海市船舶工业VOCs排放量计算办法(试行)》中的方法,计算公式如式(1)所示。

式中:

E

—该船厂涂装过程的VOC年排放总量,t;

i

—各涂装工段;

j

—各类溶剂;

k

是溶剂中某一VOC组分;

m

—溶剂使用量,t;

w

—溶剂中VOC组分含量;

α

—VOC收集处理系统的收集效率;

η

—VOC收集处理系统的去除效率。

1.2

数据资料收集

该船厂各涂装工段的溶剂使用量由实地调研获取。溶剂中的VOC组分含量由化学品安全说明书(MSDS)获取,对于文件中给定各组分比例之和不足100%的溶剂....


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