VOC超標報警監測系統分析技術(shù)

揮發(fā)性有機物是一種重要的環(huán)境污染物,嚴重威脅著(zhù)環(huán)境和人類(lèi)的健康。隨著(zhù)VOCs問(wèn)題的日益突出,對VOCs監測技術(shù)的研究越來(lái)越多,監測技術(shù)逐漸完善。本文論述了VOC超標報警監測系統工作的重要性,分析了國內外現有VOC超標報警監測系統技術(shù)現狀,并對我國VOC超標報警監測系統方法標準體系建設提出了建議。

HA-VOCs3000（A型）固定污染源揮發(fā)性有機物在線(xiàn)報警監控系統

揮發(fā)性有機化合物( VOCs) 通常指那些相對分子質(zhì)量較小、在飽和蒸氣壓高、常溫環(huán)境下易揮發(fā)的有機化合物。國際性組織也對揮發(fā)性有機化合物進(jìn)行了物理檢測，了解其對環(huán)境、人體健康的影響，并給出的定義也略有不同。一般來(lái)說(shuō)，按照揮發(fā)性有機化合物組分與化學(xué)結構，將其分為醛酮類(lèi)、芳香烴、鹵代烴、脂肪烴以及其他含氧類(lèi)和含氮類(lèi)等多種復雜的化合物。2014 年環(huán)境保護部發(fā)布的《大氣揮發(fā)性有機物源排放清單編制技術(shù)指南( 試行) 》將揮發(fā)性有機物的主要貢獻源劃分為生物質(zhì)燃燒源、化石燃料燃燒源、工業(yè)過(guò)程源、溶劑使用源和移動(dòng)源。

1、VOC超標報警監測系統工作的重要性

自從《大氣污染防治行動(dòng)計劃》實(shí)施到現在，全國空氣質(zhì)量得到了顯著(zhù)的改善，有關(guān)的二氧化硫、粉塵粉煤灰、氮氧化物等的排放也得到了控制，不過(guò)重點(diǎn)區域臭氧濃度仍呈上升趨勢，特別在夏秋季已成為部分城市首要的污染源。揮發(fā)性有機化合物是致使臭氧污染的前體物，其對于二次PM2.5 生成有著(zhù)很大的影響。所以嚴格控制揮發(fā)性有機化合物的排放，才能從根本上解決大氣中PM2.5 和O3濃度的上升。而對于污染的治理，必須加強揮發(fā)性有機化合物的監測，嚴格控制有關(guān)揮發(fā)性有機化合物的排放，全面展開(kāi)防治工作。

2、 國外現有VOC超標報警監測系統技術(shù)

美國環(huán)保署推出的VOCs監測方法有環(huán)境空氣VOCs分析方法、室內空氣VOCs分析方法和固定源廢氣VOCs分析方法。固定污染源廢氣多采用在線(xiàn)分析儀進(jìn)行現場(chǎng)分析，如在線(xiàn)GC-MS /FID/PID/ECD 等，還可使用傅立葉變換紅外光譜和非分散紅外分析儀，還可將廢氣采集于氣袋或氣瓶中后再進(jìn)行分析。國際標準化組織( ISO) 也發(fā)布了關(guān)于VOCs檢測的標準方法，對于固定源廢氣主要采用在線(xiàn)方法，如催化氧化-非分散紅外光譜、GC/FID 等。具體監測方法見(jiàn)表1。

3 、國內VOC超標報警監測系統技術(shù)

我國揮發(fā)性有機物監測標準體系已初步形成，對于固定污染源，主要采用實(shí)驗室分析方法，如GC-MS，GCFID，氣相色譜外的分析儀器采用的較少，如紅外光譜等，也較少采用現場(chǎng)在線(xiàn)或便攜式儀器分析方法。目前常用的分析方法主要有兩種類(lèi)型，即手工采樣后離線(xiàn)實(shí)驗室分析和在線(xiàn)分析。

3.1 離線(xiàn)分析

離線(xiàn)分析即現場(chǎng)采集完樣品后，立即運回實(shí)驗室，使用GC、GC-MS 等分析儀器對樣品進(jìn)行分析?，F行的手工離線(xiàn)采樣方法主要分為全量氣體采樣法和吸附劑富集采樣法兩種。

3.1.1 全量氣體采樣法

用容器直接采集一定體積空氣進(jìn)行采樣的方法叫做全量氣體采樣法，使用的容器有玻璃容器、聚合物袋、聚四氟乙烯、不銹鋼采樣罐等，其中應用最廣泛的是不銹鋼罐和聚合物袋。罐式采樣法能避免采樣過(guò)程中出現穿透、分解、解析難等問(wèn)題，保持樣品完整性，能夠多次使用分析。聚合物袋則具有物美價(jià)廉的優(yōu)點(diǎn)，采樣體積大，能夠反復使用，但有容易受到污染物滲透的影響而造成樣品污染的缺點(diǎn)。

3.1.2 吸附劑富集采樣法

吸附劑富集采樣法是指使用固體吸附劑對揮發(fā)性有機化合物進(jìn)行吸附濃縮，是一種將預留濃縮與采樣過(guò)程結合在一起的方法。吸附管采樣法有較多優(yōu)點(diǎn)，如能夠獲得氣體污染物的時(shí)間加權平均濃度，而且容易運輸和清洗; 能夠反復使用，具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢; 適用范圍廣泛，對于絕大多數的化合物都可以使用，而且采集樣品的體積變化范圍大。但是此類(lèi)方法也存在缺點(diǎn)，并不適合于采集揮發(fā)性極高的化合物。

吸附劑富集采樣法常用的吸附劑一般有XAD-2、活性炭、TenaxTA、Carbopack 以及Carbotrap 等。在采集污染源樣品時(shí)，含有高濃度顆粒物與水分的廢氣同樣會(huì )對后續測定產(chǎn)生影響。因此在采樣時(shí)，需要先用玻璃棉過(guò)濾頭、不銹鋼濾膜等去除顆粒物，然后再使用冷凝裝置、硅膠顆粒等去除水分。

3.2 在線(xiàn)分析

在實(shí)驗室內進(jìn)行監測分析能夠得到準確的數據，但不能實(shí)時(shí)反映空氣質(zhì)量變化，對于現實(shí)中連續排放監測的意義很小，且從樣品采集到儀器分析都存在諸多干擾因素，如在存儲環(huán)節、運輸環(huán)節、收集環(huán)節的容器污染等，實(shí)驗室測試也很繁瑣，成本與結果不成正比。而在線(xiàn)分析技術(shù)可避免來(lái)自衍生化或其他過(guò)程的干擾，使測量結果更為準確。

3.2.1 氣相色譜法

在線(xiàn)氣相色譜儀具有高選擇性、高靈敏度、應用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，有多種檢測器可供選擇: 如MS、FID、PID 等，主要包括在線(xiàn)自動(dòng)采樣系統、自動(dòng)前處理系統、自動(dòng)進(jìn)樣系統和分析儀器等部分。此外，FID、PID 可單獨使用測定VOCs 總量。

3.2.2 光譜法

光譜分析方法是基于與物質(zhì)結構和組成相關(guān)的特征信息進(jìn)行檢測的方法，只要能夠選擇適宜的波段范圍與方法，就能準確進(jìn)行檢測。該方法有良好的選擇性及靈敏度，不需要樣品與實(shí)驗室配套設施，有著(zhù)動(dòng)態(tài)化、非破壞、快速、高效等特點(diǎn)，很適合進(jìn)行現場(chǎng)快速檢測、實(shí)時(shí)在線(xiàn)分析。

3.2.3 質(zhì)子轉移反應質(zhì)譜法

質(zhì)子轉移反應質(zhì)譜( PTR-MS) 是一種快速在線(xiàn)測量大氣中痕量揮發(fā)性有機物的分析技術(shù)，具有靈敏度高、分析時(shí)間快等其他分析方法不能達到的優(yōu)點(diǎn)，且在線(xiàn)采樣無(wú)需濃縮。

4、 VOC超標報警監測系統方法標準體系建議

我國現有的VOC超標報警監測系統方法標準體系還不完善，如VOCs 排放行業(yè)與VOCs種類(lèi)眾多，需要增加VOCs分析目標物種類(lèi)，用以覆蓋更多的VOCs排放行業(yè)。另外由于不同VOCs的性質(zhì)存在較大的差異，應針對不同性質(zhì)的VOCs制定相應的分析標準。目前污染源廢氣在線(xiàn)分析方法較少，還需要研究更適應于固定污染源監測的在線(xiàn)分析方法，并針對不同的類(lèi)型設計不同的在線(xiàn)分析方法，如對GC、FID、PID、光譜技術(shù)等制定相應的方法標準。制定在線(xiàn)分析方法標準還需要關(guān)注樣品采集與前處理技術(shù)，以適應污染源廢氣高溫高濕等嚴苛的環(huán)境條件。在線(xiàn)方法是質(zhì)量保證與質(zhì)量控制的有效手段，在保證時(shí)效性與便捷性的同時(shí)，還能夠獲得高質(zhì)量監測數據。

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