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以汽车制造行业为对象,选取8家典型企业,采集109个涂料、胶粘剂等原辅料样品,检测其活性有机碳(ROC),建立汽车制造行业ROC源成分谱.通过最大增量反应活性法和二次产物的参数化产率法,量化样品中ROC对臭氧(O3)和SOA的生成贡献.结果表明:①不同类型原辅料中VOCs含量差异较大,水性和溶剂型汽车涂料平均ρ(VOCs)为289.92和490.32g/L;水性、本体型及溶剂型胶粘剂平均ρ(VOCs)为27.00,27.50和196.67g/L;水性和溶剂型清洗剂平均ρ(VOCs)为116.60和831.20g/L.②水性涂料的主要组分为醇醚及醚酯类、酯类和醇类,溶剂型涂料的主要组分为芳香烃、酯类和醇类,本体型胶粘剂和溶剂型胶粘剂的主要组分均为烷烃.③水性涂料中,各种类型有机物质量占比依次为SVOCs(36.03％)、IVOCs(37.77％)和VOCs(26.21％);溶剂型涂料中,主要为VOCs(95.41％),仅含少量IVOCs(4.59％),未检出SVOCs;本体型胶粘剂中仅检测出VOCs;溶剂型胶粘剂中,主要为VOCs(97.36％),含少量IVOCs(2.64％),未检出SVOCs.④水性涂料、溶剂型涂料、本体型胶粘剂和溶剂型胶粘剂中ROC的OFP值分别为93.67,2679.27,25.82和41.82g O3/(L原辅料),首要贡献物种分别为二乙二醇丁醚(42.03％)、1,2,3-三甲苯(28.29％)、2,2,4,6,6-五甲基庚烷(52.20％)和2,2,4,6,6-五甲基庚烷(78.63％).⑤水性涂料、溶剂型涂料、本体型胶粘剂和溶剂型胶粘剂中ROC的SOA值分别为18.49,16.70,4.82和4.28g SOA/(L原辅料),水性涂料中IVOCs和SVOCs物种对SOA生成贡献率最高;溶剂型涂料及胶粘剂中VOCs物种对SOA生成贡献率最高.⑥本研究加入IVOCs和SVOCs物种对SOA生成贡献的评估后,发现单位体积水性涂料所生成的SOA值高于溶剂型涂料和胶粘剂,应在污染防治政策制定中重视水性涂料中SVOCs和IVOCs对大气环境的影响.

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成分谱 活性有机碳(ROC) 汽车制造行业 中等挥发性有机物(IVOCs) 半挥发性有机化合物(SVOCs) 环境影响

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肺癌是全世界发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一.呼出气中可挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)作为一类新型肺癌诊断的标识物,是一种无创、便捷的肺癌筛查理想介质.基于VOCs的检测方法已成为无创检测的新手段.本文针对肺癌患者呼出气体中VOCs的主要检测分析方法进行了综述,包括表面增强拉曼(surface enhancement of raman scattering,SERS)检测、电化学检测、质谱检测等方法,并介绍了这些不同检测方法在肺癌诊疗方面的各自特点及应用前景.科学研究发现新标志物的方法应以高精密质谱为主,而床旁检测的应用场景需要以更便携的光谱或小型化质谱为主.

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质谱 表面增强拉曼 肺癌 可挥发性有机物 电化学

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挥发性有机物(VOCs)具有毒性、刺激性、致癌性和致畸作用,主要来源于石油化工、制药、制鞋业、电子制造和餐饮油烟等人类活动.VOCs和NOx是生成细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)等二次污染物的重要前体物,严重制约了社会的可持续发展,并对人类健康构成了严重威胁.因此,治理VOCs污染对于降低环境风险至关重要.鉴于实际工况条件复杂,多种VOCs(烷烃、芳香烃、卤代烃、醛酮和醇酯等)共存,它们的极性和浓度存在差异,在催化剂上的吸附、活化和转化过程不同,因此,对催化剂高效消除多组分VOCs的能力提出了挑战.目前,在众多净化VOCs的技术中,催化氧化法因其高效率、低能耗等优势在末端污染控制中越来越受到重视. 本文主要介绍了近十年来通过热催化或光热催化消除污染物的代表性研究工作.首先,系统地总结了用于热催化消除单一VOC和典型多组分VOCs(例如,医药行业:甲苯和丙酮;家具涂料行业:甲苯和异己烷等)、协同消除VOCs和NOx,以及VOCs资源化利用(选择催化转化VOCs为高附加值产品)而设计和制备的各种具有独特形貌和结构的过渡金属氧化物纳米催化剂、贵金属颗粒纳米催化剂、贵金属单原子催化剂等,并探讨了其氧化还原性、酸性、氧物种、载体孔结构、贵金属分散度等对催化活性和稳定性的影响机制及优化策略.其次,鉴于化石燃料的日益减少,本文还概述了光热协同催化技术,该技术结合了光催化和热催化技术,通过太阳光的光热转换,能够在较低的温度下高效催化消除VOCs,并介绍了其效率和转化机制.此外,文中还深入分析了H2O,CO2和SO2等气体对催化稳定性的影响机制.最后,考虑到我国当前大气污染防治面临更为复杂的复合污染问题等挑战,对未来发展趋势提出了展望:(1)利用活性空间和活性位点分离策略协同催化净化VOCs和NOx,从而实现催化氧化和还原反应的高效进行.(2)聚焦于大气污染物和温室气体的协同处理,探究CO2和VOCs协同转化的路径和效率,为减污降碳和实现碳中和提供新思路.(3)设计合成新型串联催化剂用于安全转化含CVOCs的多组分污染物,以实现VOCs污染广谱性控制.(4)发展先进的原位表征技术(如原位电子显微镜、同位素示踪技术、原位拉曼光谱、原位X射线光电子能谱等)以实时检测催化剂的原子结构变化、吸附VOCs分子降解的中间体变化等,并结合理论计算确定最优反应路径,从而指导催化剂的设计与优化.(5)深入研究外场(例如,光能、电能、磁能)耦合热催化降解VOCs的技术,以期实现反应条件更温和、反应速率更高的催化过程. 综上,本文综述了通过实验和理论计算手段揭示催化剂消除VOCs污染的性能与构效关系的研究进展,系统地呈现了治理VOCs污染研究的基本逻辑和框架体系,以期为后续开发高活性、高稳定性和高选择性的催化剂及其工业化应用提供借鉴.

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协同催化 挥发性有机物 资源化利用 纳米催化剂 催化氧化

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对汽车车内挥发性有机物(VOC)的排放源和标准法规进行了总结,并对车内VOC控制技术进行了系统性分析,包括内饰件的原材料制备、改性技术和生命周期评价(LCA)的研究进展.分析结果表明,内饰件是车内VOC排放的主要来源,其排放量与材料用量、展开面积呈正相关;VOC标准法规中,国外标准注重内饰材料自身有害物质含量的检测.此外,开发安全环保的低VOC材料,可从源头降低VOC的排放、协同控制汽车零部件各个生产阶段VOC的排放,是提高车内空气质量的重要途径.

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排放特征 评价标准 挥发性有机物 汽车内饰

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随着经济快速发展,人类活动产生的挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)不仅会破坏大气环境,还会严重危害人体健康.在治理VOCs废气的典型技术中,吸附法、等离子体法、催化燃烧法、光催化氧化法等均具有良好的应用前景.材料性能是影响VOCs治理效率的关键因素,不同的技术原理使材料制备和优化方向存在差异,如吸附法需重视所选材料的孔道结构等与VOCs分子尺寸、性质的关系;等离子体法要强化催化剂与等离子体的协同作用;催化燃烧法涉及材料的氧化还原能力;光催化氧化法则是材料对光能的有效转化能力等.所以,明确各类技术中所用功能材料的改进重点,才能为相关材料的设计提供思路,大幅改善VOCs消除的效率.最后,对用于VOCs消除的材料研发提出了更高要求,包括具有良好抗中毒性能的材料、可协同消除多组分污染物的材料、取长补短的组合技术以及资源化利用技术.

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功能材料 催化燃烧 吸附 光催化 等离子体 挥发性有机物

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挥发性有机物(VOCs)具有毒性、刺激性、致癌性和致畸作用,主要来源于石油化工、制药、制鞋业、电子制造和餐饮油烟等人类活动.VOCs和NO_x是生成细颗粒物(PM_(2.5))和臭氧(O_3)等二次污染物的重要前体物,严重制约了社会的可持续发展,并对人类健康构成了严重威胁.因此,治理VOCs污染对于降低环境风险至关重要.鉴于实际工况条件复杂,多种VOCs(烷烃、芳香烃、卤代烃、醛酮和醇酯等)共存,它们的极性和浓度存在差异,在催化剂上的吸附、活化和转化过程不同,因此,对催化剂高效消除多组分VOCs的能力提出了挑战.目前,在众多净化VOCs的技术中,催化氧化法因其高效率、低能耗等优势在末端污染控制中越来越受到重视.本文主要介绍了近十年来通过热催化或光热催化消除污染物的代表性研究工作.首先,系统地总结了用于热催化消除单一VOC和典型多组分VOCs(例如,医药行业:甲苯和丙酮;家具涂料行业:甲苯和异己烷等)、协同消除VOCs和NO_x,以及VOCs资源化利用(选择催化转化VOCs为高附加值产品)而设计和制备的各种具有独特形貌和结构的过渡金属氧化物纳米催化剂、贵金属颗粒纳米催化剂、贵金属单原子催化剂等,并探讨了其氧化还原性、酸性、氧物种、载体孔结构、贵金属分散度等对催化活性和稳定性的影响机制及优化策略.其次,鉴于化石燃料的日益减少,本文还概述了光热协同催化技术,该技术结合了光催化和热催化技术,通过太阳光的光热转换,能够在较低的温度下高效催化消除VOCs,并介绍了其效率和转化机制.此外,文中还深入分析了H_2O,CO_2和SO_2等气体对催化稳定性的影响机制.最后,考虑到我国当前大气污染防治面临更为复杂的复合污染问题等挑战,对未来发展趋势提出了展望:(1)利用活性空间和活性位点分离策略协同催化净化VOCs和NO_x,从而实现催化氧化和还原反应的高效进行.(2)聚焦于大气污染物和温室气体的协同处理,探究CO_2和VOCs协同转化的路径和效率,为减污降碳和实现碳中和提供新思路.(3)设计合成新型串联催化剂用于安全转化含CVOCs的多组分污染物,以实现VOCs污染广谱性控制.(4)发展先进的原位表征技术(如原位电子显微镜、同位素示踪技术、原位拉曼光谱、原位X射线光电子能谱等)以实时检测催化剂的原子结构变化、吸附VOCs分子降解的中间体变化等,并结合理论计算确定最优反应路径,从而指导催化剂的设计与优化.(5)深入研究外场(例如,光能...

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催化氧化 资源化利用 挥发性有机物 协同催化 纳米催化剂

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干洗行业是典型的城市生活源挥发性有机物(VOCs)排放行业.抽样调查了北京市 360 家干洗店,研究编制全市干洗店 VOCs排放清单,评估行业 VOCs化学反应活性水平.调查结果显示:北京市干洗店使用四氯乙烯干洗机的占比为 87%,使用石油干洗机的占比为 13%,其中 70%的设备安装了废气处理装置.经测算,2019 年北京市干洗店 VOCs排放量为 430.5 t,其中城六区和城市发展新区排放量较大(朝阳区排放量为 57.4 t);城市核心区排放强度为朝阳区的 3倍,为远郊区的数十倍;排放时间集中在 11 月至次年 4 月,占全年总排放量的 70%.相较其他典型行业,干洗行业的VOCs化学反应活性处于较低水平.鉴于石油干洗机贡献了该行业 81.9%和 99.4%的臭氧和二次气溶胶生成潜势,行业治理可考虑使用四氯乙烯干洗机替代石油干洗机,并加强废气净化装置的安装和运行监管.

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VOCs 排放量 时空分布 干洗 化学反应活性

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采用BCT-7800A PLUS挥发性有机物在线监测系统,于2023年1～6月对北京市典型有机溶剂使用类园区大气中挥发性有机化合物(VOCs)的污染特征、来源解析以及臭氧生成潜势(OFP)进行研究,并对采暖和非采暖期污染变化进行比较分析.结果表明,2023年1～6月该园区ρ(TVOCs)为(104.21±91.31)μg·m-3,偏南风和偏北风作用下的ρ(TVOCs)分别为(214.18±202.37)μg·m-3和(197.56±188.35)μg·m-3.烷烃是浓度平均值和贡献率最高的物种,分别为(45.53±41.43)μg·m-3和31.70％.采暖期的ρ(TVOCs)高于非采暖期,分别为(111.57±83.96)μg·m-3和(87.92±75.03)μg·m-3,其中丙烷和乙烷为采暖期浓度平均值最大的物种.与非采暖期相比,VOCs浓度前10物种中有3种(丙烷、乙烷和正丁烷)在采暖期的浓度平均值增加,浓度平均值分别增加了51.94％、54.64％和26.32％.基于正定矩阵因子分解(PMF)模型源解析结果表明,监测期间园区VOCs的主要来源为:印刷排放源(4.95％)、油气挥发源(9.52％)、燃料燃烧源(15.44％)、交通排放源(18.97％)、电子设备制造源(24.59％)和工业涂装源(26.52％).与非采暖期相比,工业涂装源、交通排放源和燃料燃烧源在采暖期的贡献率更高,VOCs浓度分别增加了 15.02％、16.53％和24.98％.监测期间5～6月VOCs的OFP平均值为198.51 μg·m-3,OVOCs、烯烃和芳香烃对OFP的贡献最大,贡献率分别为47.41％、22.15％和18.41％.电子设备制造源是该园区夏季OFP最大的贡献源,其贡献率为30.11％,因此电子设备制造源对园区夏季臭氧污染影响较大,应加强治理.

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挥发性有机物(VOCs) 采暖期 污染特征 臭氧生成潜势(OFP) 溶剂使用类园区 来源解析

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为研究烟台市城区挥发性有机物(VOCs)污染特征,基于2020、2022年烟台市城区VOCs监测数据,分析了VOCs化学组成、浓度特征、臭氧生成潜势(OFP)及污染物来源.结果显示,2020-2022年,烟台市城区VOCs体积浓度呈下降趋势(12.4％),归功于含氧挥发性有机物(OVOCs)浓度大幅降低(-33.1％),臭氧前体物(PAMS)浓度保持稳定;物种浓度结果表明,烷烃和醛类分列PAMS和OVOCs体积浓度首位,体积浓度最高的3种组分为甲醛、乙烷和丙烷,质量浓度最高的3种组分为正己烷、甲醛和丙烷;时间分布特征表明,PAMS和OVOCs体积浓度波动较大,高浓度值易出现于7月和8月.烟台市OFP总值同样呈下降趋势,较2020年降低了14.0％,其中各类型VOCs的OFP值表现为醛类＞烯烃＞烷烃＞芳香烃＞酮类＞炔烃,贡献值前三位合计占比为88.2％.根据OFP计算值,甲醛、乙醛一直为烟台市城区环境空气O3生成贡献前两位,烟台市臭氧防控应重点关注甲醛、乙醛、2-甲基-1,3-丁二烯、乙烯、丙烯5种组分.来源解析结果显示,烟台市VOCs来源为老化气团传输,其中甲醛、乙醛主要来自于受机动车尾气和人为源,而芳香烃主要来源于机动车尾气和燃煤/生物质共同作用,其中机动车影响更为显著.研究结果为制定VOCs排放和O3污染防控措施提供了科学依据,建议烟台市综合VOCs浓度特征、物种特征、时间分布特征和化学反应活性分析等因素,对人为源排放(尤其是机动车)和燃煤/生物质进行精准管控,提升烟台市环境空气质量.

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臭氧 来源解析 臭氧生成潜势 挥发性有机物

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基于2021年7-8月份邯郸市主城区环境VOCs的离线手工监测数据,结合同时段的空气质量监测数据和气象资料,分析在不同O3污染情形下前体物VOCs的污染特征和来源,并基于IR值定量计算VOCs参与光化学反应对O3的贡献,同时指出防治O3污染的VOCs优控物种及排放源.结果显示:监测期间VOCs日均浓度为69.2 μg·m-3,OVOCs是占比最高的组分,污染天VOCs浓度有明显升高,且表现出高温、低湿、低风速的气象特征.基于PMF模型的来源解析结果显示,VOCs主要来自工业排放源、燃料燃烧源和机动车尾气源,污染天二次生成源对VOCs的贡献显著提升.监测期间△O3 chem平均值为77.38 μg·m-3,△O3 chem/△O3_obs为61.9％,局地O3生成是O3浓度上升的主要原因.为防控O3污染,应重点监测环境中乙醛、异戊二烯、甲苯/二甲苯、乙烯和丙烯等高活性的VOCs物种,加强对工业排放源、机动车尾气源和燃料燃烧源等人为VOCs排放源的管控.

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臭氧(O3) 来源解析 挥发性有机物(VOCs) VOCs管控策略 邯郸

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