《Environmental Pollution》：Emission Characteristics, Source Profiles, Inventories, and Future Emissions of Volatile Organic Compounds from the Chinese Coking Industry
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•烯烃占烟囱挥发性有机物（VOCs）的60.93%•焦炉泄漏贡献了全国VOCs排放的约45%•泄漏和熄焦导致了62.6%的臭氧生成潜势（OFP）•熄焦、泄漏和脱硫推动了二次有机气溶胶潜势（SOAP）引言在过去十年中，中国通过日益严格的排放控制措施，大幅减少了多种一次空气污染物
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烯烃占烟囱挥发性有机物（VOCs）的60.93%
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焦炉泄漏贡献了全国VOCs排放的约45%
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泄漏和熄焦导致了62.6%的臭氧生成潜势（OFP）
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熄焦、泄漏和脱硫推动了二次有机气溶胶潜势（SOAP）
引言
在过去十年中，中国通过日益严格的排放控制措施，大幅减少了多种一次空气污染物的排放量和环境浓度（Liu等，2023）。然而，环境臭氧（O3）浓度仍呈上升趋势（Zeng等，2019；Zhang等，2024；Zhao等，2022）。人为挥发性有机物（VOCs）可通过在氮氧化物（NOx）存在下的氧化反应生成过氧自由基，从而影响净O3生成。此外，特定VOCs物种的氧化可产生低挥发性化合物，促进二次有机气溶胶（SOA）的形成，但相应的产率强烈依赖于大气成分和气象条件（Shi等，2025；Sillman，1999；Zhang等，2023）。通过涉及氧化剂和NOx的复杂光化学反应，VOCs强烈影响大气氧化能力和区域空气质量（Huang等，2014；Kamal等，2016）。这些不同的化学作用使得按物种解析的VOCs排放表征对于确定源和工艺特定的减排优先事项具有重要意义。
大气中的VOCs来源于生物源和人为源（Ait-Helal等，2014；Gray等，2010；Guenther等，2006；Wu和Xie，2017）。这些化合物的主要人为源包括工业过程、含VOCs产品和储存运输活动（Liang等，2020）。焦化行业涉及众多排放单元，在高温煤热解及相关操作（包括推焦、化产回收和废水处理）过程中释放反应性强的有毒VOCs。据中国国家统计局（NBSC）数据，自2021年以来，中国焦炭产量占世界总量的70%以上（NBSC，2013–2024）。该行业复杂的生产工艺单元以及多种有组织排放和无组织排放途径使其成为反应性强的有毒VOCs混合物的潜在重要区域来源。
为减少焦化行业有害空气污染物排放，生态环境部（MEE）出台了多项排放标准和控制政策。例如，2012年发布的中国国家标准GB 16171-2012《焦化工行业污染物排放标准》为该行业确立了基本的排放要求。随后，如《2019–2020年秋冬季北京—天津—河北及周边地区大气污染综合治理行动计划》（MEE，2019）等政策文件推动了产能结构调整和淘汰落后焦炉，特别强调淘汰运营状况差的老旧4.3米顶装焦炉以及没有干熄焦系统的焦炉。最近，修订后的《焦化行业大气污染物排放标准》（GB 16171.1-2024）（MEE，2024a）对控制焦化、化产回收和废水处理过程中无组织VOCs排放提出了更严格的要求，相关限值详见补充材料中的表S1。在产业结构调整、技术升级和日益严格的法规的综合作用下，近年来中国焦化行业VOCs排放的总量、物种组成和时空分布发生了显著变化。这一不断变化的背景凸显了需要更新排放清单和源谱，以更好地理解时空变化并支持更有针对性的污染控制策略。
现场研究已对焦化过程中的VOCs排放进行了表征；然而，不同工厂和所用分析方法之间的报告浓度和组成存在差异。例如，Li等（2019）量化了一家焦化厂四个固定排放源的102种VOCs物种，总VOC浓度范围为188.8至527.5 mg/m3。Wang等（2021）将排放分为焦化和煤气净化过程，鉴定了70种VOCs物种，并发现煤气净化过程中的VOC浓度约为焦化过程中的4倍。Cheng等（2022）在多家工厂进行了原位测量，报告固定排放单元的烟囱排放VOC浓度为0.064–9.564 mg/m3，周围无组织排放单元的VOC浓度为0.111–1.436 mg/m3。这些研究为源特征和排放水平提供了证据；然而，当前评估的代表性和完整性仍然有限。采样策略、分析方法和特别是目标物种覆盖范围的差异可能是已发表源谱和排放因子（EFs；Wang等，2022a）之间存在差异的部分原因，这支持开发更具综合性和区域针对性的数据集用于按物种估算排放。以往研究倾向于将焦化行业作为一个整体，而没有区分独立焦化厂和钢铁联合企业内的焦化单元。生产规模、控制水平和排放特性的差异使得这种区分对于行业评估具有重要意义。现有清单往往侧重于总排放量、单一年份或短期，而长期厂级按物种VOCs排放清单仍然有限（Chen等，2023；Cheng等，2024）。面向未来的评估可通过纳入产业结构变化和钢铁行业不断演变的需求来加强，从而为长期排放控制规划提供更具政策相关性的信息。
本研究旨在确定工艺特定的VOCs组成和排放规模如何共同塑造中国焦化行业的减排优先事项。将两家大型顶装焦炉工厂的现场测量与独立的按工艺解析数据集相结合，采用明确的物种协调和研究层面均值计算程序构建综合源谱。利用动态排放因子和厂级活动数据编制了2012–2020年按工艺和按物种解析的VOCs排放清单。应用排放加权臭氧生成潜势（OFP）和二次有机气溶胶潜势（SOAP）指标来区分质量主导工艺和反应性主导工艺，并通过示例政策情景评估焦炭需求转型、企业重组和控制技术普及可能如何改变未来排放。
章节摘要
采样与分析
在华北地区两家新投产的大型顶装焦炉工厂进行了现场测量。两厂均于2021年开始运营，年产焦能力分别为2.80和4.35 Mt/y。其焦炉配置、干熄焦能力和污染控制系统的详细信息汇总于表S2。选择了焦炉烟囱、顶部和厂区周边环境监测样本，以表征烟囱废气组成、近源无组织排放相关特征
场地特异性VOC浓度与组成
在焦化生产中，VOCs主要通过烟囱排放口（如焦炉烟囱废气）排放，同时也通过无组织排放释放，后者主要与炉体密封和顶部开口处的粗焦炉煤气泄漏有关。为表征烟囱排放和无组织排放，从焦炉顶部、焦炉烟囱和厂区周边环境监测点采集样本。图1汇总了各厂TVOC浓度、化学组分组成和
结论
本研究在两家新投产的大型顶装焦炉工厂表征了116种VOCs物种，并将这些测量数据与独立发表的数据集整合，开发了包含121种物种的综合源谱。焦炉烟囱样本以轻烯烃为主，而顶部和厂区周边环境样本含有较高比例的含氧挥发性有机物（OVOCs）。OVOCs富集应视为指示性的组成证据，因为现场空白和运输空白以及
CRediT作者贡献声明
Jiangyu Cui：调查研究。Yiping Lu：调查研究。Hongyan Zhao：方法论、概念构思。Wenjun Liu：方法论、调查研究、数据整理。Yu Zhou：调查研究、数据整理。Junqi Yang：撰写—原始草稿、可视化、方法论、正式分析、概念构思。Xiaoxuan Bai：验证、调查研究、数据整理、概念构思。Zhiqiang Fu：撰写—原始草稿、可视化。Hezhong Tian：撰写—审阅与编辑、监督、项目
未引用参考文献
中华人民共和国环境保护部，2015年；中华人民共和国生态环境部，2017年；中华人民共和国生态环境部，2019年；中华人民共和国生态环境部，2024a年；中华人民共和国生态环境部，2024b年；中华人民共和国工业和信息化部 国家发展和改革委员会 生态环境部
利益冲突声明
? 作者声明不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究由国家重点研发计划（2023YFC3708501；2022YFC3700601）、国家自然科学基金委员会（22176014）和国家区域环境科学重点实验室专项基金（25L02RES）资助。感谢编辑和匿名审稿人提出的改进本文的建议。
Junqi Yang|Hezhong Tian|Zhiqiang Fu|Zehui Yao|Jiahao Ren|Jiangyu Cui|Hongyan Zhao|Yiping Lu|Yu Zhou|Wenjun Liu|Xiaoxuan Bai
