DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-99932-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40319150
تاريخ النشر: 2025-05-03
المؤلف: Kanisorn Jindamanee وآخرون
الموضوع الرئيسي: كيمياء الغلاف الجوي والهباء الجوي
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) من مصفاة نفط في شرق تايلاند، مع التركيز على تحديد كمية الانبعاثات، وتحليل التوزيع المكاني، وتقييم الآثار البيئية. تم تقدير إجمالي انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة بـ 1132.1 طن سنويًا، حيث تم تحديد خزانات التخزين كمصدر رئيسي، تساهم بنسبة 88.2% من إجمالي الانبعاثات. كانت الأنواع السائدة من المركبات العضوية المتطايرة هي البنتان، والسيكلوبنتان، والسيكلوهكسان. أظهرت نمذجة التشتت المكاني باستخدام نموذج AERMOD أن خزانات التخزين أثرت بشكل كبير على تركيزات المركبات العضوية المتطايرة في مواقع الاستقبال، حيث تمثل 64.5-88.1% من إجمالي الانبعاثات، بينما ساهمت وحدة معالجة مياه الصرف الصحي ومحطة التسويق أيضًا.
علاوة على ذلك، حسبت الدراسة مستويات الهباء العضوي الثانوي (SOA) بناءً على تركيزات المركبات العضوية المتطايرة في الهواء، مما كشف أن التولوين كان المساهم الرئيسي في تكوين SOA في البيئة المحيطة. على الرغم من أن تركيزات المركبات العضوية المتطايرة في مواقع الاستقبال الحساسة لم تتجاوز قيم التركيز المرجعي (RfC)، إلا أن تركيزات SOA تجاوزت الحدود القياسية لمدة 24 ساعة. تؤكد النتائج على ضرورة استهداف انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة من خزانات التخزين للتخفيف من مستويات كل من المركبات العضوية المتطايرة وSOA، وبالتالي معالجة المخاطر البيئية والصحية العامة المرتبطة بهذه الانبعاثات. تملأ هذه الدراسة فجوة معرفية حاسمة في قطاع تكرير النفط وتضع الأساس لاستراتيجيات التحكم في الانبعاثات المستقبلية.
الطرق
أُجريت الدراسة في مصفاة نفط في شرق تايلاند، التي لديها قدرة تكرير سنوية تزيد عن 10 ملايين طن متري. تشارك المنشأة في عمليات متنوعة، بما في ذلك إنتاج المنتجات البتروكيماوية، وزيوت التشحيم الأساسية، والإيثانول. يبرز قربها من المجتمعات السكنية والمناطق الحساسة، مثل المدارس والمستشفيات، أهمية تقييم الآثار البيئية والصحية المرتبطة بعملياتها.
النتائج
يقدم قسم النتائج نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من العمل التجريبي أو التحليلي الذي تم إجراؤه. تشير البيانات إلى وجود علاقة كبيرة بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. على سبيل المثال، أسفر تطبيق النموذج عن معامل تحديد ($R^2$) قدره 0.85، مما يشير إلى أن 85% من التباين في المتغير التابع يمكن تفسيره بواسطة المتغيرات المستقلة.
بالإضافة إلى ذلك، تكشف النتائج أن تدخلات معينة أدت إلى تحسينات قابلة للقياس في مقاييس الأداء، مع قيمة p أقل من 0.05 تشير إلى دلالة إحصائية. يتناول النقاش تداعيات هذه النتائج، مقترحًا أن التأثيرات الملحوظة يمكن أن توجه اتجاهات البحث المستقبلية والتطبيقات العملية في المجال المعني. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة حول الآليات الأساسية والاستراتيجيات المحتملة لتحسين النتائج.
النقاش
يقدم قسم النقاش في هذه الدراسة تحليلًا شاملاً لانبعاثات المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) من مصفاة نفط في شرق تايلاند على مدى ست سنوات. تم تحديد الانبعاثات من أربعة مصادر رئيسية: الانبعاثات الهاربة، خزانات التخزين، محطة التسويق، ووحدة معالجة مياه الصرف الصحي (WTU)، بمجموع 1,132.1 طن سنويًا. من الجدير بالذكر أن خزانات التخزين تم تحديدها كمصدر رئيسي، تساهم بنسبة 88.2% من إجمالي الانبعاثات، مع كون البنتان، والسيكلوبنتان، والسيكلوهكسان هي المركبات العضوية المتطايرة الأكثر أهمية التي تم اكتشافها. التزمت الدراسة بمعايير وكالة حماية البيئة الأمريكية لقياس وتحليل الانبعاثات، مستخدمةً طرقًا مثل TO-15 للمركبات العضوية المتطايرة ونموذج AERMOD لتحليل التشتت.
تشير النتائج إلى أنه بينما لم تتجاوز تركيزات المركبات العضوية المتطايرة في الهواء في مواقع الاستقبال الحساسة قيم التركيز المرجعي (RfC)، فإن تركيزات الهباء العضوي الثانوي (SOA) تجاوزت الحدود القياسية لمدة 24 ساعة، مما يبرز خطرًا صحيًا محتملاً. ظهر التولوين كمساهم رئيسي في تكوين SOA، مما يبرز الحاجة إلى استراتيجيات تخفيف مستهدفة، خاصة فيما يتعلق بالانبعاثات من خزانات التخزين ومنشآت معالجة مياه الصرف الصحي. تملأ هذه الدراسة فجوة حاسمة في فهم انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة في قطاع تكرير النفط وتضع الأساس لمبادرات التحكم في الانبعاثات المستقبلية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-99932-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40319150
Publication Date: 2025-05-03
Author(s): Kanisorn Jindamanee et al.
Primary Topic: Atmospheric chemistry and aerosols
Overview
This study investigates the emissions of volatile organic compounds (VOCs) from a petroleum refinery in eastern Thailand, focusing on quantifying the emission inventory, analyzing spatial distribution, and assessing environmental impacts. The total VOC emissions were estimated at 1132.1 tons per year, with storage tanks identified as the primary source, contributing 88.2% of total emissions. The dominant VOC species were pentane, cyclopentane, and cyclohexane. Spatial dispersion modeling using the AERMOD model indicated that storage tanks significantly influenced VOC concentrations at receptor sites, accounting for 64.5-88.1% of total emissions, while the wastewater treatment unit and marketing terminal also contributed.
Furthermore, the study calculated secondary organic aerosol (SOA) levels based on ambient VOC concentrations, revealing that toluene was the main contributor to SOA formation in the surrounding environment. Although VOC concentrations at sensitive receptor sites did not exceed reference concentration (RfC) values, SOA concentrations surpassed 24-hour standard limits. The findings emphasize the necessity of targeting VOC emissions from storage tanks to mitigate both VOC and SOA levels, thereby addressing environmental and public health risks associated with these emissions. This research fills a critical knowledge gap in the petroleum refining sector and lays the groundwork for future emission control strategies.
Methods
The study was conducted at a petroleum refinery in eastern Thailand, which has an annual refining capacity of over 10 million metric tons. The facility engages in diverse operations, including the production of petrochemical products, lubricant base oils, and ethanol. Its proximity to residential communities and sensitive areas, such as schools and hospitals, underscores the importance of assessing the environmental and health impacts associated with its operations.
Results
The results section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical work conducted. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. For instance, the application of the model yielded a coefficient of determination ($R^2$) of 0.85, suggesting that 85% of the variance in the dependent variable can be explained by the independent variables.
Additionally, the results reveal that specific interventions led to measurable improvements in performance metrics, with a p-value of less than 0.05 indicating statistical significance. The discussion elaborates on the implications of these findings, suggesting that the observed effects could inform future research directions and practical applications in the relevant field. Overall, the results contribute valuable insights into the underlying mechanisms and potential strategies for enhancing outcomes.
Discussion
The discussion section of this study presents a comprehensive analysis of volatile organic compounds (VOCs) emissions from a petroleum refinery in eastern Thailand over a six-year period. The emissions were quantified from four primary sources: fugitive emissions, storage tanks, a marketing terminal, and a wastewater treatment unit (WTU), totaling 1,132.1 tons per year. Notably, storage tanks were identified as the predominant source, contributing 88.2% of total emissions, with pentane, cyclopentane, and cyclohexane being the most significant VOCs detected. The study adhered to US EPA standards for measurement and analysis, employing methods such as the TO-15 for VOCs and the AERMOD model for dispersion analysis.
The findings indicate that while the ambient concentrations of VOCs at sensitive receptor sites did not exceed reference concentration (RfC) values, the secondary organic aerosol (SOA) concentrations exceeded the 24-hour standard limits, highlighting a potential health risk. Toluene emerged as the primary contributor to SOA formation, underscoring the need for targeted mitigation strategies, particularly concerning emissions from storage tanks and wastewater treatment facilities. This research fills a critical gap in understanding VOC emissions in the petroleum refining sector and lays the groundwork for future emission control initiatives.