試驗設(shè)備
Airsentry OP-FTIR 紅外光譜氣體分析儀（AirSentry-FTIR, CEREX, USA）
實驗方法
圖1 在復(fù)雜的工業(yè)區(qū)中定位空氣污染源的方法論的概念框架的說明 
圖2 回溯排放源的四個步驟 - 采樣時間：2009年4月7日至2009年6月19日，共采集20401個連續(xù)數(shù)據(jù)。
- OP-FTIR設(shè)置：單程227m，高度20m。
- CC-FTIR設(shè)置：20m光程氣室。
采樣步驟如圖2所示：
- 第一步：在下風口設(shè)置OP-FTIR采樣線，以攔截工業(yè)園區(qū)內(nèi)工廠排放的煙羽，并確定潛在的VOC物質(zhì)及其擴散方向。
- 第二步：基于第一步FTIR路徑得出的分析結(jié)果，將第二個OP-FTIR和后向反射器單元定位在第一步FTIR光束的上風處。然后，并行操作這兩個FTIR光束以測量VOC物質(zhì)的濃度，以確定包含潛在VOC排放源的區(qū)域的大小。
- 第三步：如果從先前的測量獲得的監(jiān)測結(jié)果表明，在上風向仍可能存在大量的排放源，則可以在上風向進一步設(shè)置束流路徑。
- 第四步：對選定的潛在排放源進行CC-FTIR監(jiān)視，以建立排放曲線并驗證OP-FTIR和PCA的結(jié)果。
實驗結(jié)果
步驟一：
圖3 不同時間段12種VOC的濃度表明夜間（20：00~04：00）的VOC濃度比早上（04：00~12：00）和晚上（12：00~20：00）高出兩倍至三倍。
圖4 五種主要VOC種類的日循環(huán)變化顯示，最高濃度出現(xiàn)在19：00~00：00，而從01：00至04：00則出現(xiàn)了較小程度的變化。
圖5 不同時間風向與主要VOC種類濃度的關(guān)系顯示，在盛行風向由東向北時沒有檢測到濃度，這意味著在東向北方向沒有排放源。且與白天相比，夜間（從晚上10點到早上6點）觀察到的濃度要高很多。
表1 VOC種類的PCA分析所提取的三個主成分，代表三個排放源類別，結(jié)合特點分析顯示三個排放源類別可能是（1）PU涂層行業(yè)，（2）化學(xué)包裝和（3）平版印刷行業(yè)。
圖6 使用Varimax和Kaiser歸一化（PC1，PC2，PC3）的旋轉(zhuǎn)因子圖表明，在PC1與PC2和PC1與PC3旋轉(zhuǎn)因子圖上的2-丁酮，DMF和甲苯之間存在密切相關(guān)性。與PC1相比，發(fā)現(xiàn)二氯甲烷，乙酸乙酯和丙酮，而與PC3相比，發(fā)現(xiàn)了氨，異丙醇和甲醇。將主成分分析受體建模應(yīng)用于三個提取的排放源，其中排放源1，排放源2和排放源3占附近園區(qū)VOC排放的45％，27％和28％。換句話說，PU涂層工廠是附近大學(xué)中VOC污染問題的最大責任者，其次是平版印刷和化學(xué)包裝工廠。
圖7 應(yīng)用多徑OP-FTIR監(jiān)測線回溯N，N-二甲基甲酰胺的排放源（工廠“ E”是排放源）發(fā)現(xiàn)，A線和B線的排放方向從西南到東北方向顯示出幾乎相同的模式；然而，C線的方向與前兩條線（A線和B線）完全相反。
表2 總結(jié)了這些工廠檢測到的空氣污染物及其在CC-FTIR光譜法18小時連續(xù)監(jiān)測中的平均濃度。在四個目標工廠中，工廠E的排放與步驟1（如圖2所示）調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的排放一致（即DMF、甲苯、2-丁酮和乙酸乙酯），而且其排放濃度在運行期間一直很高。
圖8 展示了E廠的CC-FTIR（Closed-cell FTIR）光譜監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，E廠煙囪排氣中排放的主要VOCs是DMF、2-丁酮和甲苯，還有微量的乙酸乙酯。
結(jié)論
這項研究通過應(yīng)用儀器測量和統(tǒng)計建模建立了一個定位排放源的系統(tǒng)方法。統(tǒng)計模型（PCA）在降低大型測量數(shù)據(jù)集的維度和識別潛在排放源方面發(fā)揮了重要作用。而儀器測量則有助于驗證統(tǒng)計建模的結(jié)果。現(xiàn)場研究證明了使用多路徑OP-FTIR測量的可行性，結(jié)合統(tǒng)計模型（PCA）的風向數(shù)據(jù)可以成功地確定復(fù)雜工業(yè)區(qū)的主要排放源。
