石油炼化厂挥发性有机物(VOCs)排放的环境影响与二次有机气溶胶(SOA)形成潜力研究

为解决石油炼化行业挥发性有机物(VOCs)排放对环境和健康的危害问题，泰国玛希隆大学等机构研究人员系统量化了炼油厂VOCs排放清单，结合AERMOD模型解析其空间分布及二次有机气溶胶(SOA)形成潜力。研究发现储罐是主要排放源(占总量88.2%)，其中戊烷、环戊烷和环己烷占比超74%，甲苯是SOA形成的关键贡献者。该研究为炼油行业VOCs精准管控提供了科学依据，对改善区域空气质量和公共健康具有重要意义。

　　

石油炼化工业是全球经济的重要支柱，2023年市场规模达1.76万亿美元，但其生产过程中释放的挥发性有机物(VOCs)会引发臭氧、PM_2.5等二次污染。国际癌症研究机构(IARC)已将苯等VOCs列为1类致癌物，而VOCs通过形成二次有机气溶胶(SOA)还会影响云层反照率和降水模式。尽管美国EPA已制定《清洁空气法案》管控标准，但针对炼油厂特定工艺的VOCs组分及其环境行为研究仍存在空白。

泰国玛希隆大学公共卫生学院环境卫生与毒理学研究中心的Sarawut Thepanondh团队联合牛津大学等机构，对泰国东部某年产能超千万吨的炼油厂展开为期6年(2017-2022)的追踪研究。通过分析77种VOCs的排放特征，结合AERMOD扩散模型和二次有机气溶胶潜力(SOAP)算法，首次系统评估了储罐、污水处理单元等非燃烧源的排放贡献及其环境效应，研究成果发表于《Scientific Reports》。

研究采用四大关键技术：1) 基于美国EPA TO-15方法，使用Entech 7100A预浓缩仪与GC-MS联用技术分析174个排放点的VOCs组分；2) 运用TANKS 4.09D和WATER9模型分别计算储罐和污水处理单元的排放量；3) 通过AERMOD模型整合WRF气象数据和SRTM地形数据，模拟VOCs空间分布；4) 采用SOAP参数化方法量化甲苯等物质对SOA形成的贡献。

排放清单
研究发现该炼油厂年排放VOCs达1132.1吨，储罐贡献88.21%(主要含戊烷41.1%、环戊烷28.0%)，污水处理单元排放占比8.54%但贡献了94%的苯系物。与山东同类炼厂相比，虽产能相近但总排放量更低，反映地域性差异。

空间分布
AERMOD模拟显示受体点24小时浓度未超参考限值(RfC)，但邻近社区的站点3、4因处于下风向SW风带，戊烷浓度高达61.22μg/m³。储罐对受体点VOCs贡献率达64.5-88.1%，其次是污水处理单元(7.9-32.6%)。

SOA形成
甲苯因其5.4%的气溶胶转化系数(FAC_toluene)成为SOA主要前体，局部区域SOA浓度超24小时标准限值(37.5μg/m³)达73.5μg/m³，间/对二甲苯次之(22.4μg/m³)。

该研究首次揭示东南亚炼油厂VOCs排放谱系与SOA形成的定量关系，证实储罐管控是减排关键。通过建立组分-扩散-转化全链条分析方法，为发展中国家炼油行业环境合规提供技术框架。未来研究可拓展至VOCs与NO_x协同效应及长期健康风险评估，为区域空气质量标准修订提供依据。