摘要：本研究基于典型化工园区2025年全年小时分辨率在线监测数据，系统分析了园区的挥发性有机物（VOCs）污染特征，采用正定矩阵因子分解（PMF）模型进行源解析，并进行了健康风险评价。结果表明，监测期间TVOCs年均浓度为40.20μg/m3，以烷烃（43.2%）、芳香烃（25.4%）和卤代烃（22.6%）为主。OFP为85.48μg/m3，其中芳香烃贡献最大（46.5%），甲苯和间/对-二甲苯是关键活性物种。PMF模型解析出4类主要污染源：工艺过程源（37.6%）、油气挥发源（21.7%）、溶剂使用源（27.8%）和燃料燃烧源（12.9%）。健康风险评估显示，该园区的非致癌危害指数为0.273，处于可接受水平；致癌风险指数为6.22×10-5，其中1,2-二氯乙烷贡献了86.6%，应作为优先控制对象。

关键词：挥发性有机物；化工园区；污染特征；源解析；健康风险评价

作者简介：张丹华（1988-5），女，浙江杭州，汉族，硕士研究生，生态环境保护专业中级，研究方向环境科学。

中图分类号：X831；文献标识码：A；文章编号：

引言

挥发性有机物（VOCs）是近地面臭氧（O3）和二次有机气溶胶生成的关键前体物，具有毒性、刺激性和致癌性，对生态环境和人体健康构成直接威胁[1]。VOCs作为O3生成的关键前体物，其排放控制已成为大气污染防治的重点领域。化工园区是VOCs的重要排放源之一，排放源类型复杂、排放强度大和物种组成多样。化工园区排放的VOCs中往往含有大量卤代烃等特征污染物，部分物种具有较高的毒性和致癌性，使得化工园区周边区域面临更为严峻的环境健康风险[2]。本研究以超大城市某典型化工园区为研究对象，基于2025年全年小时分辨率VOCs在线监测数据，系统分析了园区大气VOCs的污染特征，使用正定矩阵因子分解（PMF）模型解析污染来源，并评价了其健康风险，以期为该类化工园区的VOCs污染精准防控提供科学参考和技术支撑。

一、材料与方法

1.1研究区域与监测方法

研究区域为超大城市某典型化工园区，地处长江三角洲东南端、杭州湾北岸，以精细化工为主导产业。园区内企业VOCs排放涉及化工生产过程、溶剂使用、储罐呼吸及装卸作业等多个环节，是典型的化工园区VOCs排放场景。园区内设置VOCs监测站点，采用VOCs自动监测（GC-MS/FID）仪进行连续自动监测，时间分辨率为1小时。监测物种涵盖烷烃16种、烯烃11种、炔烃1种、芳香烃15种和卤代烃7种，共计50种VOCs组分。本研究数据时间范围为2025年1月1日至12月31日。

1.2PMF源解析

PMF模型是一种基于加权最小二乘法的多元因子分析方法。其基本原理是将观测数据矩阵X（n×m，n为样本数，m为物种数）分解为因子贡献矩阵G（n×p，p为因子数）和因子谱矩阵F（p×m）的乘积，同时对G和F施加非负约束[3]。模型通过公式（1）求最优解：

二、结果与讨论

2.1VOCs污染特征

监测期间，研究区域大气TVOCs年均浓度为40.20μg/m3。烷烃是最主要的组分，浓度为17.37μg/m3，占TVOCs的43.2%，这与烷烃广泛存在于燃料燃烧、油气挥发和化工生产等过程有关。芳香烃是第二大组分（10.21μg/m3，25.4%），主要来源于溶剂使用、涂装作业和石油化工。值得关注的是，卤代烃浓度达9.10μg/m3，占比高达22.6%，显著高于一般城市大气中卤代烃的占比水平[4]，是区别于普通城区的显著标志。烯烃和炔烃占比较小，分别为7.1%和1.7%。

浓度排名前10的VOCs呈现明显的化工园区特征（表1）。1，2-二氯乙烷以4.70μg/m3位居首位，是该园区最显著的污染特征之一，该物种是塑料生产的重要中间体，也是多种有机合成的溶剂和原料，其高浓度反映了园区相关化工企业的排放。排名第二的甲苯是典型的溶剂使用标识物，二氯甲烷是另一种重要的卤代烃溶剂。

并且，VOCs浓度呈现显著的季节变化特征，呈现冬高夏低的典型特征，冬季VOCs浓度（46.4μg/m3）约为夏季（20.8μg/m3）的2.2倍。这一季节变化规律可归因为冬季大气层结稳定，边界层高度降低，垂直扩散受到抑制，导致VOCs浓度累积；且冬季光化学反应减弱，VOCs消耗减少[5]。

2.2臭氧生成潜势分析

臭氧生成潜势（OFP）是衡量不同挥发性有机物（VOCs）对臭氧生成贡献的重要指标[6]。研究区域VOCs的总OFP为85.48μg/m3。芳香烃的OFP贡献最大（39.72μg/m3，46.5%），其次是烯烃（30.32μg/m3，35.5%）和烷烃（14.30μg/m3，16.7%），卤代烃和炔烃贡献较小（分别为0.8%和0.5%）。这一分布特征与浓度组成存在差异：虽然芳香烃浓度占比（25.4%）低于烷烃（43.2%），但芳香烃的OFP贡献远大于烷烃，光化学活性是决定OFP贡献的关键因素。

对于OFP贡献最大的前20物种如表2所示。其中甲苯和间/对-二甲苯两者合计贡献近33%的OFP。芳香烃和烯烃是该园区O3污染防控的优先控制对象，芳香烃主要来源于溶剂使用和化工过程，烯烃主要来自汽油车排放源。因此，加强涂装、印刷行业VOCs治理、化工生产无组织排放管控以及油气回收对降低区域O3污染具有重要意义。

2.3PMF源解析

PMF模型识别出6个主要因子，各因子的化学组成谱如图1所示。因子1以环戊烷、二氯甲烷和1，2-二氯乙烷为特征物种。环戊烷广泛用于发泡剂和有机合成，二氯甲烷和1，2-二氯乙烷是重要的化工溶剂和反应中间体[7]，主要来源于园区有机化工和氯碱化工等生产过程的无组织排放。因子3以异戊二烯、1，4-二氯苯和1，2，3-三甲苯为特征，反映了橡胶加工、农药生产、精细化工等多种化工过程的排放。因此可将因子1与因子3合并识别为工艺过程源，占比为37.6%。

因子2以正戊烷、异戊烷、丙烯和乙烯为特征物种。C4～C5烷烃是汽油和液化石油气的主要成分[8]，丙烯和乙烯是石油炼制和裂解产物，因此将因子2识别为油气挥发源，占比为21.7%。

因子4以甲苯、间/对-二甲苯和正庚烷为特征，主要来源于涂装、印刷、胶粘剂生产等行业的溶剂使用过程。而因子6以正己烷为特征，正己烷主要来源于石油化工产品的储存和使用过程中的挥发排放[9]。因此可将因子4与因子6合并识别为溶剂使用源，占比为27.8%。

因子5以乙烷、乙炔和顺-2-丁烯为特征。乙炔是不完全燃烧的典型标识物[10]，因此将因子5识别为燃料燃烧源，占比为12.9%。

综合来看，工艺过程源贡献了37.6%，是该园区VOCs最主要的来源，这与园区精细化工主导的产业结构高度吻合。油气挥发源和溶剂使用源分别贡献了21.7%和27.8%。

图1各因子的化学组成谱

2.4健康风险评价

健康风险评价结果如表4所示。对于非致癌风险，纳入15种VOCs进行评价，得到总非致癌风险危害指数为0.273（低于安全阈值1），表明非致癌风险整体处于可接受水平。三氯乙烯是最主要的非致癌风险贡献物（HQ=0.140），占总危害指数的51.2%，其次是苯和四氯乙烯，三者合计贡献了85.1%的非致癌风险。

对于致癌风险，纳入6种VOCs进行评价，得到总致癌风险为6.22×10-5，处于10-6～10-4的“可接受但需关注范围”。1，2-二氯乙烷是最主要的致癌风险贡献物（Risk=5.24×10-5），占总致癌风险的84.1%，其次是苯。其余物种的致癌风险贡献合计占据了3.9%。

综合非致癌和致癌风险评价结果，该园区VOCs健康风险的优先控制对象应包括：1，2-二氯乙烷、三氯乙烯和苯。这三种物种与化工生产和溶剂使用密切相关，建议重点加强相关行业的排放管控。

三、结论与建议

基于本研究结果，针对该化工园区的VOCs污染防控，从源头控制、过程管理、末端治理和监管体系四个层面提出以下建议：

对于源头控制，可推广低VOCs含量或水性涂料、油墨、胶粘剂等环保型原辅材料的使用，从源头减少VOCs产生。涂装、印刷等重点行业应优先采用水性、高固体分或UV固化等低挥发性工艺，加快推进清洁生产和绿色转型。同时，推广使用清洁能源，逐步减少石油等化石燃料的使用比例，鼓励企业采用电能、天然气等清洁能源替代传统燃料，从根本上减少燃烧源和油气挥发源的VOCs排放。

对于过程管理，工艺工程源是该园区VOCs的最大贡献源。应推动涉及1，2-二氯乙烷等卤代烃生产和使用的企业加强反应釜、储罐、输送管道等设备的密封性能，减少无组织排放，并强化泄漏检测与修复工作。储运环节方面，应加强园区内加油站、储油库和油罐车的油气回收系统建设和运维管理，化工企业的原料储罐应配备高效呼吸阀和油气回收装置，物料装卸过程应采用密闭操作或气相平衡技术。

对于末端治理，应完善各类VOCs排放源的废气收集和处理设施，提高收集率和处理效率。应确保涂装、印刷等行业的废气处理设施稳定运行，根据废气特征选择适宜的治理技术。此外，1，2-二氯乙烷、三氯乙烯和苯是健康风险的主要贡献者，应纳入园区VOCs优先管控名单，对涉及这些物种生产和使用的企业制定更严格的排放标准和监管要求，必要时采取产能调整或工艺替代措施。

对于监管体系，应优化园区VOCs监测网络布局，增设重点企业边界监测点。建立VOCs浓度异常预警机制，当监测数据异常升高时及时启动溯源排查，并推动企业安装在线监测设备，实现排放数据的实时上传和监管。同时，加强与周边地区的协作，建立区域VOCs污染联防联控机制，完善园区环境信息公开制度，定期发布监测数据和污染防治进展，持续开展VOCs污染特征和来源变化的跟踪研究，为污染防控策略的动态调整提供科学支撑。

参考文献

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