专家观点 | 郑君瑜：我国挥发性有机物成分谱数据库建立的进展、问题与展望
点击上方蓝字，关注我们👆
CCAPP 2022年第7期学术沙龙 “全挥发性区间有机物排放、环境影响及控制”视频回顾
挥发性有机化合物（VOC）是对流层臭氧和二次有机气溶胶（PM2.5重要组分）的关键前体物，其总类高达数千种，且具有不同反应性和毒性。VOCs成分谱可支撑污染物来源识别、空气毒害污染物清单建立、基于活性组分的精细化管控策略制定等工作。因此，需加强相关研究，为大气环境研究和管理提供重要支撑。
一、
中国VOCs成分谱数据库建设进展
近年来，中国VOCs成分谱研究已有众多成果，研究区域主要集中于珠三角、京津冀、长三角、华中、成渝等地区，重点开展了移动源、工业源等源谱建立工作。综合来看，道路移动源、工业溶剂使用与工艺过程源目前已有较丰富的VOCs成分谱数据：
道路移动源VOCs成分谱研究取得较好进展。梳理已发表成果发现，目前道路移动源VOCs成分谱相关研究已覆盖大部分车型，主要集中于轻型柴油车、汽油车等。随着采样测试方法持续进步，针对道路移动源VOCs重点组分的认识不断加深。研究发现，在国Ⅲ排放标准实施阶段及以前，烷烃是VOCs的重要组分；国IV和国V排放标准实施阶段，芳香烃成为其主要组分；目前，OVOC组分占比更为凸显（图1）。
图1. 中国道路移动源VOCs成分谱研究采样分析方法进展和各组分占比变化
（图片源自演讲者PPT）
工业溶剂使用与工艺过程源的VOCs成分谱研究已覆盖众多行业。家具制造、电机设备制造、汽车制造、印刷、化工等重点行业的VOCs成分谱均有相关研究发表，但不同研究成分谱差异较大。
在众多已有研究基础上，研究团队构建了中国当前较完整的本土VOCs成分谱数据库（图2）。通过系统性搜集已有本土VOCs成分谱，并开展质量评价，研究团队筛选出近五百条较为可靠的成分谱，并通过实测等方法补充了近80条OVOCs成分数据。最后将众多成分谱匹配至目前国家排放清单编制指南推荐的排放源清单分类体系，形成了包括8大类源（道路移动源、溶剂使用源、工艺过程源、生物质燃烧源、固定燃烧源等）共101类子源的成分谱数据库。与美国SPECIATE数据库对比发现，中美大多数源关键活性组分占比差异较大。因此，建立中国本土成分谱数据库十分重要，以更为有效地支撑中国空气污染的研究与治理。
图2. 中国VOCs成分谱数据库
（Sha et al., 2021)
现阶段VOCs成分谱数据库基本可支撑我国VOCs组分清单编制，提升臭氧前体物识别与表征的准确性。以珠三角为例，VOCs源谱增加了近280种组分，其排放活性增加近30%，可以进一步提升珠三角O3污染治理的靶向性和科学性。
二、
中国VOCs成分谱数据库现存问题
现有VOCs成分谱数据库仍存在一些局限性，可能导致组分排放清单开发、源解析等工作存在较大的不确定性，亟待在以下四个方面进行突破：
部分排放源VOCs成分谱缺乏或更新不足。非道路移动源中的船舶、农业机械等，溶剂使用源中的家用溶剂、杀虫剂等，工业过程源中的造纸、食品制造等缺乏基本VOCs成分谱数据。此外，道路移动源、生物质燃烧及其他排放源VOCs成分谱更新滞后，部分成分谱采样时间在2014年前，时效性较差，难以反映当前我国VOCs排放源特征。
VOCs采样、分析测试方法仍然缺乏标准规范。由于缺乏污染源VOCs采样、分析测试相关的标准规范，目前大多数成分谱研究中的方法和标准参考环境空气采样和分析测试方法，可能存在误差。例如，OVOCs测量往往采用DNPH-HPLC方法，但测量受氧化剂干扰、采样温湿度、饱和度等因素影响。此外，中国85%的本土VOCs成分谱基于GC-FID/MS方法建立，可能会导致大量OVOCs组分缺失。
现有VOCs成分谱仍存在组分缺失问题。已有研究通过实验发现，柴油车尾气中可能仍存在大量未识别组分；另有研究观测校验发现，一些关键组分排放量可能存在较大低估。
主要行业和组分的VOCs 成分谱不确定性仍然较大。以工业源为例，不同化学机制下VOCs物种分配不确定性较大，特别是金属制品、医药制造、纺织业等行业。另外，化学工业行业、家具制造等行业TOL（甲苯物种）、PAR（链烷烃物种）、XYL（二甲苯物种）等物种不确定性较高。
三、
中国VOCs成分谱数据库建设展望
下一步，可考虑在以下方面开展深入研究，并通过行业内广泛合作，共同推动中国VOCs成分谱数据库进一步完善，为未来大气环境研究和管理提供更加科学的支撑：
开发测量分析方法：发展新型采样测量技术，如开发专门的源采样前处理技术、活性组分在线测量技术；同时建立采样、分析标准规范。
加强源谱测试研究：针对源谱缺乏、不确定性大、组分缺失严重、更新滞后的排放源加强测试，尤其是目前缺少本土源谱和差异较大的工业行业源。
质量保证与评估：加强VOCs源成分谱建立的全过程质量评估、不确定性分析等。
全挥发性区间组分谱：构建覆盖全挥发性区间活性物种的有机物成分谱等多污染物组分谱。
规范化与体系化：推动成分谱数据库构建全过程规范化和体系化建设，建立成分谱更新机制，提升成分谱的准确性、时效性、全面性。
参考资料：
1. Sha, Q., Zhu, M., Huang, H., Wang, Y., Huang, Z., Zhang, X., Tang, M., Lu, M., Chen, C., Shi, B., Chen, Z., Wu, L., Zhong, Z., Li, C., Xu, Y., Yu, F., Jia, G., Liao, S., Cui, X., … Zheng, J. (2021). A newly integrated dataset of volatile organic compounds (VOCs) source profiles and implications for the future development of VOCs profiles in China. The Science of the Total Environment, 793, 148348–148348. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148348
SCHOLAR
专家简介
郑君瑜
暨南大学环境与气候研究院
副院长、教授
【CCAPP 秘书处根据会议记录整理发布，如需转载或引用，请注明“作者, 文章名, 发布平台：中国清洁空气政策伙伴关系CCAPP, 发布日期”。】
【图片来源：演讲者PPT、网络】
注 | 以上内容受版权保护，转载请注明出处
欢迎加入
欢迎加入
为方便交流与讨论，
我们建立了微信交流平台：
清洁空气政策伙伴关系交流
感兴趣的伙伴们
请添加小助手微信（ccapp19）
备注“姓名+单位”申请入群
期待大家的加入！
活动新闻 | 全挥发性区间有机物排放、环境影响及控制沙龙顺利举办
热点研究 | 2016-2020年京津冀及其周边地区采暖季气溶胶成分的剧烈变化：一次污染物和二次气溶胶生成的作用
文献工具 | 系列一：大气污染驱动因素分析（2022年9月29日更新）