道路铺路建设是重要的基础民生工程，根据道路路面类型，可以分为沥青铺装、水泥铺装、简易铺装和无铺装等，相比于其他路面类型，沥青铺装道路具有路面平稳、稳定性好、行驶噪声小、施工速度快等优点。2015年，我国的公路沥青铺装道路占总公路的17%；2017年，四川省公路沥青铺装道路占总公路的11%。沥青铺路中使用的主要材料为沥青混合料，根据施工道路的要求不同，沥青混合料可以分为热拌沥青混合料、冷拌沥青混合料以及再生沥青混合料，其中热拌沥青混合料的路面最为常见。热拌沥青是将石油沥青加热至150～170℃，并与加热的矿料进行混合，在130～160℃左右开展沥青混合料的摊铺、碾压。在高温施工条件下，热拌沥青的使用会释放出大量的沥青烟气，这些烟气包括挥发性有机物、PAHs、颗粒物、SO₂、NO_X以及CO等，对环境和人体健康均具有十分不利的影响，因此开展沥青铺路过程的挥发性有机物排放特征研究具有重要的学术价值和环境管理意义。部分学者通过实验室模拟的方式研究掌握了热拌沥青在使用过程中的VOCs释放特点和组分特征，仅少部分学者通过现场采样监测的方式获取了沥青铺路过程的VOCs组分特征，并且发现实验室结果和现场监测结果对应的主要组分及其浓度具有较大差异，主要是由于实验室模拟的条件与实际施工条件差异较大。基于以上研究现状，本文通过现场监测的方式对沥青铺路施工现场和沥青搅拌站的VOCs进行89种组分分析，弥补了目前有关沥青铺路现场监测VOCs排放特征研究的不足，同时采用排放因子的计算方法对四川省沥青铺路排放源对应的排放量进行估算，基于组分数据获取了沥青铺路源的臭氧生成潜势。

一、材料与方法

研究分别选取沥青铺路现场和沥青搅拌站开展挥发性有机物气体监测。不同的道路对应的铺路过程有所差异，因此本文选取了高速公路、城市道路、乡村道路、小区道路四种道路类型进行铺路过程空气样品的采集，其中高速公路对应的是中间层沥青铺路过程，城市道路对应的是底层和中间层沥青铺路过程，乡村道路对应的是底层沥青铺路过程，小区道路对应的是单层沥青铺路过程。对于沥青铺路作业，VOCs的排放环节主要集中在摊铺过程和摊铺后，因此摊铺过程样品采集是在摊铺机作业位置旁2m左右位置，尽量捕集摊铺作业过程的沥青烟气，摊铺后主要是放置在压好的地面上或正在开展压路作业的路面旁。此外，本文还选取了一家沥青搅拌站开展沥青烟气的样品采集，该搅拌站的沥青烟气收集后经UV光氧催化装置处理后高空排放，分别在沥青烟气处理后(有组织排放，风量为1万m³·h)和沥青砼下料到运输车作业旁5m处设置两个采样点位。有关采样点位分布情况见图1所示。

图1采样位置示意图(红色星号为采样点位置)

根据HJ194气袋采样法开展采样工作，样品的分析方法按照标准样品通过快速连接头自动进样系统(7016型，美国Entech公司)，利用排放因子法对四川省沥青铺路过程的挥发性有机物排放量进行估算。详细采样方法与分析、排放清单计算方法、活动水平数据来源、臭氧生成潜势等方法见论文原文。

二、结果与讨论

（一）VOCs监测浓度分析

不同类型道路对应的沥青铺路的VOCs排放浓度见图2所示。摊铺过程的VOCs浓度水平为1～3mg/m³，摊铺后浓度水平在0.1～1mg/m³范围，摊铺过程均显著高于摊铺后的浓度，摊铺过程浓度是摊铺后浓度的2～9倍。在高速公路施工作业位旁瞬时样品浓度高达10mg/m³以上。相比于道路施工的VOCs浓度，沥青搅拌站沥青烟气集中处理后排放浓度相对较高，浓度接近4mg/m³，对应下料无组织浓度为0.5mg/m³左右。

图2不同监测点位环节对应的VOCs加和浓度分布

不同的点位对应的VOCs总体物种构成较为一致，如图3。总体来看，烷烃、芳香烃是最主要的物种类别，其次是卤代烃、烯烃和酯类。为了解不同采样过程对应的组分关系，采用皮尔森相关性分析法获得各样品间的相关性（见表1），结果表明：不同的道路类型对应摊铺过程、摊铺后以及和搅拌站对应下料过程的挥发性有机物的组分构成均呈显著相关，说明不同过程的挥发性有机物组分构成无显著的变化。

图3不同监测点位环节对应的VOCs物种构成

 

表1各样品相关性分析(皮尔森相关性)

不同采样环节的具体VOCs物种浓度详见表2，同时基于实际监测浓度数据，将铺路现场以及搅拌站的物种进行占比平均并归一化，获得铺路现场和沥青搅拌站环节的主要物种贡献情况，见图4。对于铺路现场，主要物种分别为萘、十一烷、癸烷、异丁烷、丙烷、间/对－二甲苯、甲苯、1，2，4－三甲基苯、四氯乙烯、异戊烷等，贡献总浓度的59，7%。铺路现场检出的癸烷、十一烷、萘主要来自于沥青本身的挥发；对于其他主要物种的来源可能有两方面，一方面受到沥青本身挥发排放影响，另一方面受到铺路现场的柴油清洗用途使用、铺路施工机械等柴油尾气的影响。对于沥青搅拌站，主要物种分别为苯、甲苯、异丁烷、萘、间/对－二甲苯、顺－2－丁烯、乙酸乙酯、4－甲基－1－戊烯、2－丁酮(MEK)、1，2－二氯乙烷等，贡献总浓度的61.9%，与铺路现场相比，沥青搅拌站的VOCs组分构成一方面同样的受到沥青挥发、搅拌站现场的车辆尾气等影响，另一方面沥青烟气经光氧处理后可能会发生组分构成的变化，导致搅拌站主要组分构成与铺路现场的VOCs主要组分有一定差异。

表2不同采样点位的VOCs浓度及组分分布情况

图4质量浓度贡献为前10的物种

（二）四川省公路沥青铺路排放源VOCs清单排放量分析

四川省17城市对应的沥青铺路排放源VOCs的排放量结果（见表3）：VOCs排放量为0.63万t，且此方法计算了液体沥青的使用排放，若按照无液体沥青使用来估算，则计算的排放量将仅为123t。沥青铺路对应的挥发性有机物排放量结果存在较大的不确定性，主要的不确定性来自于排放系数。

表 3 四川省 17 城市沥青铺路排放源 VOCs 排放量结果 ( 2018 年公路铺路)

根据本文的监测数据，结合清单排放量结果计算四川省17城市沥青铺路排放源的挥发性有机物臭氧生成活性(OFP)，对应的组分排放量利用沥青铺路现场的组分构成计算获得。四川省17市州沥青铺路臭氧生成活性结果列于表4，沥青铺路总OFP值为1.87万t，主要活性物种为萘、间/对－二甲苯、顺－2－丁烯、1，2，4－三甲基苯、甲苯、1，2，3－三甲基苯、邻二甲苯、3－甲乙苯、1，3，5－三甲基苯、4－甲基－1－戊烯，占总活性的75.6%。

表4四川省17城市沥青铺路排放源VOCs排放量的臭氧生成潜势

三、结论

（1）沥青铺路对应的摊铺过程VOCs浓度水平为1～3mg/m³，摊铺后道路浓度水平在0.1～1mg/m³范围，在施工作业位旁瞬时样品浓度高达10mg/m³以上。相比于铺路现场的VOCs浓度，沥青搅拌站沥青烟气集中处理后排放浓度相对较高，浓度接近4mg/m³，对应下料无组织浓度为0.5mg/m³左右。

（2）对于沥青铺路现场，VOCs物种主要为萘、十一烷、癸烷、异丁烷、丙烷、间/对－二甲苯、甲苯、1，2，4－三甲基苯、四氯乙烯、异戊烷等，贡献总浓度的59.7%；对于沥青搅拌站，主要物种分别为苯、甲苯、异丁烷、萘、间/对－二甲苯、顺－2－丁烯、乙酸乙酯、4－甲基－1－戊烯、2－丁酮(MEK)、1，2－二氯乙烷等，贡献总浓度的61.9%。

（3）四川省17城市对应的分路沥青铺路排放源VOCs的排放量为0.63万t，对应的OFP值为1.87万t，主要的活性贡献物种为萘、间/对－二甲苯、顺－2－丁烯、1，2，4－三甲基苯、甲苯、1，2，3－三甲基苯、邻二甲苯、3－甲乙苯、1，3，5－三甲基苯、4－甲基－1－戊烯。

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知识点：沥青铺路挥发性有机物排放特征