上海汽车制造业涂装废气VOCs排放特征

EnvironmentalMonitoringandForewarningNo．2Vol．11，

March2019

DOI：10．3969/j．issn．1674－6732．2019．02．003

上海汽车制造业涂装废气VOCs排放特征

叶露，陆华，俞华明，徐岚，杨素娜（上海市嘉定区环境监测站，上海201822）

摘

B、C、D）汽车制造企业涂装废气ρ（VOCs）和组成特征进行了调查分析。要：于2015年10月对上海市嘉定区4家（A、

总

3

为0．743～6．11mg/m，主要检出物和最高检出值分别为：A厂二甲苯

A、B、C、D厂涂装废气排放口ρ（VOCs）结果表明，

2．06mg/m3、B厂二甲苯0．578mg/m3、C厂甲苯2．59mg/m3、D厂庚烷0．274mg/m3；芳香烃类是A、B、C厂排放比例最高的VOCs组分，烷烃类是D厂排放比例最高的VOCs组分。指出，原、辅料种类影响排放物的主要成分，废气处理工艺类型影响排放物主要成分和浓度。

关键词：挥发性有机物；汽车涂装；排放特征；上海中图分类号：X51

文献标志码：B

文章编号：1674－6732（2019）02－0017－05

EmissionCharacteristicsofVolatileOrganicCompoundsfromCoatingExhaustGasof

AutomobileManufactureinShanghai

YELu，LUHua，YUHua－ming，XULan，YANGSu－na

（JiadingDistrictEnvironmentalMonitoringStation，Shanghai，201822，China）

Abstract：AsurveyontheconcentrationandcompositioncharacteristicsofVOCsfromcoatingexhaustgasof4automobileB，C，D）inJiadingDistrictofShanghaiinOct2015hadbeencarriedout．Inthepaintingworkshops，manufacturers（A，

concentrationsoftotalVOCswere0．743～6．11mg/m3．MaincompositionsofVOCsforAwerexylene，withtheconcentrationof2．06mg/m3，forBwerexylene，withtheconcentrationof0．578mg/m3，forCweremethylbenzene，withtheconcentrationof2．59mg/m3，forDwereheptane，withtheconcentrationof0．274mg/m3．AromatichydrocarbonsaccountedforthehighestproportionofVOCsfromA，B，C，whilealkaneswerethedominantVOCsfromD．Accordingtotheanalysisofrawandauxiliarymaterialsandproductiontechnology，itshowsthetypesofrawmaterialsaffectthemaincomponentandtheconcentrationoftheemissions．

Keywords：VOCs；Automobilepainting；Emissioncharacteristics；Shanghai

近年来，我国雾霾天气持续出现，光化学污染

城市大气污染形势严峻。挥发性有现象时有发生，

机物（VOCs）是我国大气污染物PM2．5和O3的重要控制VOCs的排放将有利于降低前体物之一，

［1－2］

。ρ（O3）和ρ（PM2．5），改善城市空气质量

VOCs主要分为烃类、醛酮类、酯类、醇类等，这些

装工序是汽车制造业中最主要的VOCs排放环节，

是新一轮VOCs减排工作中重要对象，摸清涂装废气VOCs排放特征不仅有利于大气污染防治工作

还对评估减排效果，选择VOCs处理工艺等开展，有帮助。

我国对汽车行业涂装废气VOCs源排放特征

3－4］对喷涂工文献［谱的建立尚处于起步阶段，

其通过污艺VOCs的排放特征进行了初步的探讨，

建立了典型工业涂装VOCs成分特染源现场监测，

结果显示芳香烃和含氧VOCs均为典型工业征谱，

收稿日期：2018－06－07；修订日期：2018－06－21基金项目：嘉定区农业和社会事业科研基金资助项目作者简介：叶露（1982—），女，工程师，硕士，主要从事环境监测工作。

在大气中反应活性不组分在排放源中贡献率不同，

一。而源成分谱表征了各排放源VOCs化学组成对开展我国大气复合污染和各组分排放相对贡献，

［2］

研究及制定污染控制策略具有重要意义。汽车工业是我国经济发展的支柱型产业之一，随着经济发展，生活水平提高，对汽车需求量将大汽车市场繁荣的同时，汽车制造过程产生大提高，

对大气污染防治工作提出新挑战。涂大量VOCs，

—17—

第11卷第2期叶露等．上海汽车制造业涂装废气VOCs排放特征2019年3月

涂装废气最主要的VOCs组分，轿车整车制造涂装

烘干工序相工序中喷涂和烘干工序以芳香烃为主，

对于喷涂工序排放更多短链烷烃。然而由于涂装

杂、乱的分布特点，加之样品采集和源谱构行业多、

VOCs成分复杂、活性差异建所受影响因素较多，

目前的研究对汽车涂装废气VOCs排放特征的大，

缺乏针对不同汽车产品（整车制认识仍十分有限，

不同废气处理工艺VOCs的排造和汽车零部件）、

亟需针对汽车涂装废气放水平和组分特征的研究，

主要的VOCs排放环节进行有针对性的采样和测建立更为全面的源排放特征谱。现为了解汽车试，

于2015年10制造行业涂装废气VOCs排放现状，

月采样分析了上海嘉定区4家汽车制造企业涂装

废气VOCs含量水平及组成特征。1

研究方法

1．1VOCs测试方法

VOCs样品的采集与分析参照文献［5］，可定定性和定量分析基于液氮超低量化合物共60种，

温预浓缩（Entech7100）－气相色谱（Angilent7890A）－质谱（Angilent5975C）系统。标准气、内浓度为标气和4－溴氟苯标准气为Linde气体，1μmol/mol，高压钢瓶保存，保质期1a。采用气体稀释装置用高纯氮气将标准气稀释

内标气稀释到标准使到标准使用气10nmol/mol，

4－溴氟苯标准气稀释到用气100nmol/mol，

100nmol/mol，以上标准使用气质保期20d。实验运输空白中目标物的浓度低于方法测定下室空白、

表1

序号123456789101112131415

目标物名称丙烯

二氯二氟甲烷

氯甲烷二氯四氟乙烷

氯乙烯1，3－丁二烯溴甲烷氯乙烷丙酮三氯氟甲烷异丙醇1，1－二氯乙烯二硫化碳二氯甲烷三氯三氟乙烷

检出限0．0030．0060．0040．0090．0030．0020．0050．0030．0150．0070．0160．0050．0040．0110．010

845139156412140

限，每10个样品分析一个平行样，平行样相对偏差≤30%。1．2

污染源VOCs采样布点

根据初步调研和各厂废气处理情况，于2015年10月，对4家汽车制造企业进行了VOCs有组共采4个样品，检测结果为4个样织采样和分析，

品算数平均值和标准偏差。测定时生产工况均达到生产负荷70%的要求。

4家企业包括2家轿车整车制造企业（A和B）、2家汽车配件生产企业（C和D）。A和B厂主生产工艺分为冲压、车身焊装、要产品为轿车整车，

涂装以及总装4大工艺。

VOCs产生环节主要是在涂装作生产过程中，

来自于中涂、色漆和清漆流程中的喷漆以及随业，

对A和B厂油漆车间喷漆室的排后的烘干过程，

气筒进行了VOCs监测。C厂主要产品为汽车仪

产生VOCs的主要工艺有涂装工艺表板以及门板，

在该厂自动喷涂线排气筒出口进行了和喷胶工艺，

采样和分析。D厂主要生产汽车涂装保险杠和涂涉及3大工装门外装饰件等外饰系统及其零部件，

涂装和装配。其中，在涂装工艺过程，会艺：注塑、

在D厂涂装线排气筒进行产生大量的VOCs废气，了VOCs采样和分析。2

结果与讨论

2．1污染源VOCs排放特征

4家厂废气排口VOCs检测值见表1。由表1可见，各厂排气中VOCs检出物和检出值差异较大。

mg/m3

检测值

A厂

B厂—

———————

0．044±0．012

——————

C厂————————

0．205±0．078

———

0．001±0．002

——

D厂————————

0．035±0．002

————

0．087±0．004

—

4家厂废气排口VOCs检测值①

检出下限0．0150．0250．0180．0360．0130．0110．0200．0140．0620．0290．0640．0200．0160．0450．040

260426404648460

————————

0．004±0．009

——————

—18—

第11卷第2期叶露等．上海汽车制造业涂装废气VOCs排放特征

续

表

检测值

A厂————0．007±0．004

—0．111±0．028

—————0．024±0．005

—0．082±0．022

————0．173±0．047————

0．146±0．014

—

————0．957±0．1881．02±0．54

—0．013±0．002

—1．04±0．160．367±0．1460．364±0．1420．649±0．273

—————

B厂——————0．085±0．031

—0．031±0．009

———0．024±0．0060．021±0．0030．074±0．018

————0．169±0．043————

0．116±0．019

—

———0．003±0．0030．181±0．0320．256±0．045

—0．011±0．002

—0．322±0．0550．272±0．0570．346±0．0700．490±0．109

—————

C厂————0．022±0．008

—0．160±0．0640．010±0．003

————0．032±0．008

—0．167±0．058

—0．015±0．005

——0．282±0．083—2．05±0．55

——2．59±0．22

—

———0．008±0．0020．120±0．0400．107±0．033

—0．004±0．005

—0．090±0．0280．060±0．0210．059±0．020．131±0．049

—————

2019年3月

序号1617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647/48495051525354555657585960

目标物名称2－二氯乙烯逆－1，1，1－二氯乙烷甲基特二丁醚乙酸乙烯酯甲基乙基酮

2－二氯乙烯顺－1，

正己烷氯仿乙酸乙酯四氢呋喃1，2－二氯乙烷1，1，1－三氯乙烷

苯四氯化碳环己烷2－二氯丙烷1，

溴二氯甲烷三氯乙烯1，4－二恶烷庚烷

3－二氯丙烯顺－1，

甲基异丁基酮3－二氯丙烯逆－1，1，1，2－三氯乙烷

甲苯甲基丁基酮二溴氯甲烷1，2－二溴乙烷四氯乙烯氯苯乙苯

间/对－二甲苯

溴仿

苯乙烯1，1，2，2－四氯乙烷

邻－二甲苯

4－乙基甲苯1，3，5－三甲苯1，2，4－三甲苯1，3－二氯苯1，4－二氯苯1，2－二氯苯1，2，4－三氯苯3－丁二烯六氯－1，

检出限0．00520．00530．00790．00770．00640．00520．00460．00640．01570．01290．00530．00710．00420．00820．00450．00610．00880．00700．00470．00540．005

0．0050．0050．0070．0040．005

949195

检出下限0．02080．02120．03160．03080．02560．02080．01840．02560．06280．05160．02120．02840．01680．03280．01800．02440．03520．02800．01880．02160．0230．0210．0230．0280．0190．022

666460

D厂——————0．109±0．005

—————0．025±0．001

—0．057±0．003

—0．003±0．005

——0．274±0．014————

0．125±0．007

—

———0．011±0．0130．010±0．0000．008±0．000

————————————

0．01120．01000．00890．00600．00570．00570．01350．00560．00900．00570．00640．00640．00640．00790．00790．00790．00970．0140

0．04480．04000．03560．02400．02280．02280．05400．02240．03600．02280．02560．02560．02560．03160．03160．03160．03880．0560

①表中数据为4个样品均值和标准偏差。

将检测结果按照物种的特性分为5类，分别为：芳香烃、含氧VOCs、烷烃、烯烃、卤代烃。各企业有组织排放VOCs总量均值与组成见图1。由图1可见，4家企业生产过程中，排放ρ（VOCs）总为0．74～6．11mg/m3，其中C厂排放的ρ（VOCs）最

A和B厂次之，D厂最低。高，

A、B厂喷漆室，C厂喷涂线，D厂涂装线排放

VOCs组分见图2（a）（b）（c）（d）。由图2可见，各排放源检出的化合物组成也有差异。芳香烃类是4家企业（除D厂外）排放比例最高的VOCs组分，A和B厂芳香烃类排放比重超过80%。含氧VOCs是C厂排放VOCs中的重要组分。烷

—19—

第11卷第2期叶露等．上海汽车制造业涂装废气VOCs排放特征2019年3月

D厂排放的VOCs成分较复杂，意的是，除烷烃、芳含氧VOCs外，卤代烃也占有一定的比例。香烃、

在A厂喷漆排气筒中共检测出VOCs组分13

3

种，ρ总为3．96～6．62mg/m，算术平均值为4．95mg/m3；芳香烃是该喷漆车间排放的主要VOCs组分，其中，二甲苯比例突出，占41．6%，其1，2，4－三甲苯、4－乙基他芳香烃主要包括乙苯、

1，3，5－三甲苯、甲苯、苯，排放比例分别占甲苯、

图1

各企业有组织排放VOCs总量均值与组成

19．3%，13．1%，7．4%，7．3%，2．9%和0．5%。庚正己烷、环己烷3种烷烃类组分排放也占有较烷、

大的比例。

B、C和D厂排放的VOCs中均有烃类化合物在A、

特别是D厂，排放比例达到59．3%。值得注检出，

图2A、B厂喷漆室，C厂喷涂线，D厂涂装线排放VOCs组分

33

为5．12～6．52mg/m，算术平均值为6．11mg/m。甲苯和甲基异丁基酮的排放值显著高于其他组分，

在B厂喷漆排气筒中共检测出VOCs组分15

3

种，ρ总为1．76～2．79mg/m，算术平均值为2．45mg/m3；芳香烃是该喷漆车间排放的主要VOCs组分，其中，二甲苯比例最高，占23．7%，其2，4－三甲苯、1，3，5－三甲他芳香烃主要包括1，4－乙基甲苯、乙苯、甲苯、苯，排放比例分别占苯、

20．0%，14．2%，11．1%，7．4%，4．7%和1．0%。庚烷、正己烷、环己烷3种烷烃类组分排放也占有6－8］较大的比例。文献［关于轿车整车制造行业VOCs排放特征的研究均显示，芳香烃是轿车涂装尤其是间/对二甲苯过程中排放VOCs重要组成，

这也与本研究的分析结果相似。和邻二甲苯，

C厂排放的VOCs共检测到其组分16种，ρ总

—20—

排放比例为42．3%和33．5%，两者排放比例为

75．9%，超过VOCs排放总量的四分之三。除了甲1，2，4－三甲苯、4－乙基甲苯、1，3，苯、二甲苯、5－三甲苯、苯等芳香烃类，以及甲基异丁基酮、丙甲基乙基酮等含氧VOCs类之外，烷烃类和卤酮、

代烃也是C厂排放的VOCs中重要组成部分。烷主要组分为庚烷、环己烃类总排放比例为10．0%，

2．7%和正己烷，排放比例分别是4．6%，烷、

2．7%。卤代烃主要有溴二氯甲烷、氯仿、氯苯。

D厂涂装废气VOCs共检测出11种组分，ρ总

33为0．707～0．784mg/m，算术平均值为0．743mg/m。

第11卷第2期叶露等．上海汽车制造业涂装废气VOCs排放特征2019年3月

排放比例最高的是烷烃类，约为59．3%，主要包括

庚烷、

正己烷、环己烷；芳香烃排放比例是22．5%，主要有：甲苯、苯、乙苯、二甲苯；卤代烃和含氧VOCs排放比例分别为13．5%和4．7%，主要有二氯甲烷、

氯苯、溴二氯甲烷和丙酮。2．2VOCs排放特征的主要影响因素2．2．1

VOCs排放特征与原料中其组分的关系

A厂涂装工艺废气中主要VOCs排放物其值

从高到低分别为：二甲苯、

乙苯、1，2，4－三甲苯、4－乙基甲苯、1，3，5－三甲苯、庚烷、甲苯、正己烷、环己烷。B厂涂装工艺废气中主要VOCs排放物，

从高到低分别为：二甲苯、

1，2，4－三甲苯、1，3，5－三甲苯、4－乙基甲苯、乙苯、庚烷、甲苯、正己烷、环

己烷。根据对A和B厂原辅料种类和用量统计，2厂喷漆作业使用的稀释剂、中涂油漆、色漆、清漆等

原料中VOCs组分主要为含氧VOCs、

芳香烃及烷烃类，

按用量从高到低排序为：乙酸丁酯、二甲苯、三甲苯、乙苯、乙二醇乙酸丁酯、石脑油（C5—C7的烷烃占60%）、异丁醇、正丁醇、乙酸乙酯、正丙

苯、

异丙苯、甲苯、环己烷等。结果显示，废气VOCs排放特征受喷漆原料VOCs组分影响。2．2．2

VOCs排放特征与废气处理工艺的关系

根据各厂提供的资料，

A、B和C厂涂装工段设置了水吸漆雾，

利用水汽分离系统来降低水幕中的漆雾含量，

排风系统将有机废气引风排放至环境空气。D厂采用蓄热室氧化器（ＲegenerativeThermalOxidizer，ＲTO）方式进行废气处理，底漆、色漆、面漆、

流平过程以及烘房中产生的有机废气，进入水膜喷淋处理系统除去漆膜，

再进入ＲTO氧化燃烧装置进行处理，

处理后的废气通过排气筒排出。首先废气排放质量浓度高低与废气处理工艺有关。A、

B、C和D厂ρ总为4．95，2．45，6．11和0．740mg/m3，4家厂排气质量浓度差异明显。D厂废气处理工艺蓄热式废气焚烧炉的工作原理是

在高温下（800℃左右）将有机废气氧化生成CO2和H2O，达到降低废气排放浓度的目的。其次废气排放物VOCs组分与废气处理工艺有关。据调研，D厂喷漆作业使用的稀释剂、中涂油漆、色漆、清漆等原料中VOCs组分主要为芳香烃、

含氧VOCs及烷烃类，

按用量从高到低排序，具体包括二甲苯、轻芳烃溶剂（C5—C7的烷烃占60%）、丁酮、乙酸丁酯、

正己烷、乙苯。可以看出D厂原料中VOCs组分与A和B厂基本一致。D厂排放的废气VOCs

组分烷烃类占比最高，与原辅料中主要VOC成分

用量排序不一致。

A和B厂废气VOCs组分芳香烃占比最高，与原辅料中主要VOCs成分一致。从定量角度分析，A、B和D厂废气烷烃类排放质量浓度为0．366，0．349和0．440mg/m3，3家厂之间差异不大，芳香

烃类排放质量浓度为4．57，

2．45和0．167mg/m3，差异较大。A和B厂废气处理工艺为水吸收，是物

理过程。该工艺对原料当中极性强且易被水吸收的VOCs组分去除效果好，

例如A厂和B厂原料中用量最大的乙酸乙酯，

在排气中检出值不高，乙酸乙酯在A厂废气中甚至未检出。该工艺对原料当

中极性弱且不易被水吸收的VOCs去除效果不好，例如A、

B和C厂废气中芳香烃类VOCs组分在排气中占比很高。

D厂废气处理工艺为化学过程，ＲTO氧化燃

烧处理工艺对废气高温处理，

废气组分发生一系列化学变化，

原料中有机物成分在处理过程中发生了化学变化，

例如有机物在高温条件下发生裂解反应，

长链烷烃生成短链烃类或烯烃等化合物，芳香烃类可能变为多环芳烃类。因而废气VOCs源谱成分与原辅料VOCs组分不直接关联，

而是高温反应后裂解，

缩合反应产物。结果显示，废气处理工艺对废气排放特征有重要影响。3结论与建议3．1

结论

4家企业涂装废气排放ρ（VOCs）

总

为0．74～

6．11mg/m3，最高检出物（检出值）分别为：A厂二

甲苯（2．06mg/m3

），

B厂二甲苯（0．578mg/m3），C厂甲苯（2．59mg/m3

），

D厂庚烷（0．274mg/m3），废气中VOCs主要检出了芳香烃类、含氧VOCs，烷

烃类、

烯烃类、卤代烃类VOCs化合物，其中芳香烃类是A、

B、C厂排放比例最高的VOCs组分，烷烃类是D厂排放比例最高的VOCs组分。排放污染物浓度水平、排放特征主要受到原辅料种类和废气处理技术影响。水幕吸收后引风直

排的方式无法有效去除疏水性VOCs，

处理后废气VOCs排放浓度高，排放特征主要受原辅料影响，

以芳香烃为主。经ＲTO处理废气VOCs排放浓度较低，排放特征与原辅料不直接关联，以烷烃类为主。

（下转第30页）

—21—

第11卷第2期田志仁等．土壤中镉元素测定精密度评价标准研究2019年3月

3

结论

（1）实验室内ＲD的评价标准建议值为：①ω（Cd）＜0．4mg/kg时，实际样品明码样或标准

2010，2（5）：40金属污染评价与分析［J］．环境监控与预警，－43．

［2］张琪，沈志群，江峰琴．钢丝绳产业区重金属对土壤－农产品

2013，5的复合污染及生态风险评价［J］．环境监控与预警，（6）：45－48．

［3］陆泗进，王业耀，何立环．某集中式饮用水源地保护区土壤重

2017，33（3）：1－7．金属监测与评价［J］．中国环境监测，

［4］中华人民共和国生态环境部．土壤环境质量农用地土壤污

染风险管控标准（试行）：GB15618—2018［S］．北京：中国2018．环境科学出版社，

［5］中华人民共和国生态环境部．土壤环境质量建设用地土壤

污染风险管控标准（试行）：GB36600—2018［S］．北京：中2018．国环境科学出版社，

［6］王宇游，夏新，米方卓，等．《土壤环境质量标准》中六种重金

2014，45（6）：属测定精密度控制指标研究［J］．土壤通报，1500－1504．

［7］夏新，陈纯，米方卓，等．原子荧光法测定土壤中砷的质量控

2015，31（3）：19－23．制评价标准研究［J］．中国环境监测，

实际样品盲样测试ＲD≤样品测试ＲD≤30%，

35%；②ω（Cd）≥0．4mg/kg时，实际样品明码样实际样品盲样测试或标准样品测试ＲD≤25%，ＲD≤30%。

（2）实验室间ＲD’的评价标准建议值为：①ω（Cd）＜0．4mg/kg时，实际样品明码样或标准≤35%，实际样品盲样测试ＲD’≤样品测试ＲD’

40%；②ω（Cd）≥0．4mg/kg时，实际样品明码样≤30%，实际样品盲样测试或标准样品测试ＲD’ＲD’≤35%。（3）不同土壤类型下的相对偏差控制结果存

此问题尚需进一步研究。在一定差异，

［参考文献］

［1］王文宝，王小春，滕颖，等．江苏省不锈钢产业集聚区土壤重

檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺（上接第21页）3．2

建议

（1）废气VOCs排放浓度还与处理前废气浓

因此要说明处理工艺与废气排放浓度的关度有关，

还应测定废气处理工艺处理效率；系，

（2）在原料调查中发现，苯、甲苯、二甲苯等传乙酸乙酯、丁酮、丁酯等含统溶剂正在被乙酸丁酯、

但是在过去源谱调查工作氧VOCs类溶剂替代，

这部分化合物检测常常被遗漏。因此在今后源中，

应加强此类目标物的检测；谱检测工作中，

（3）在实际监测结果中出现了氯代烃类，但是

可能由于在废气处理过程中都未在原料表中出现，

无法准确说明处出现了某种因素未纳入监测考虑，

理工艺与排放特征的关系。建议加强处理工艺与作为VOCs源谱排放特征的一一对应关系的研究，

库的基础参数。

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李文峻

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