煙氣中VOCs在線監(jiān)測(cè)及分析技術(shù)

馬小龍　章貞貞　曾波濤　鄒可興　江莉

【摘 要】結(jié)合我國大氣揮發(fā)性有機(jī)物（VOCS） 污染防治要求，分析了不同行業(yè)VOCs主要檢測(cè)因子，對(duì)比了不同在線儀器監(jiān)測(cè)和分析技術(shù)的特點(diǎn)，提出了符合我國VOCS排放在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展需求。

【關(guān)鍵詞】監(jiān)測(cè)因子；監(jiān)測(cè)方法；組分

【Abstract】In atmospheric volatile organic compounds （VOCS） pollution prevention requirements， analyzes the different industries VOCS main factor， compared the different online monitoring instrument and analysis technology， puts forward the VOCS emission demand for the development of online monitoring technology in our country.

【Key words】Monitoring factors； Monitoring methods； Component

0 引言

VOCs（Volatile Organic Compounds，揮發(fā)性有機(jī)化合物）廣泛存在于生活和工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，其在大氣中形成的光化學(xué)煙霧，大多具有致癌、致畸、致突變性，對(duì)環(huán)境和人體健康危害很大[1]。許多發(fā)達(dá)國家都頒布了相應(yīng)的法令限制VOCs排放，在監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中增加了VOCs。美國的光化學(xué)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中有56種VOCs，歐洲也有30多種VOCs被列入。我國《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-2004）嚴(yán)格規(guī)定了33種大氣污染物的排放閾值，對(duì)苯、甲苯、二甲苯、酚類、苯胺類、硝基苯類物質(zhì)的排放上限做出明確規(guī)定[2]。浙江省印發(fā)的《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》和《大氣污染防治“十三五”規(guī)劃》要求大力推進(jìn)VOCs重點(diǎn)減排工程實(shí)施，對(duì)重點(diǎn)企業(yè)開展VOCs監(jiān)督性監(jiān)測(cè)，加大監(jiān)測(cè)頻次，嚴(yán)格VOCs有組織和無組織達(dá)標(biāo)排放管理。

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境污染問題越來越重視，逐漸改變了之前的“先污染，后治理”的意識(shí)。特別是在當(dāng)今的“互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)保”大環(huán)境，環(huán)境監(jiān)測(cè)的大數(shù)據(jù)為廢氣監(jiān)測(cè)和治理提供了有力支持。然而，目前國內(nèi)使用的VOCs廢氣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備和技術(shù)多種多樣，在實(shí)際操作中，不同行業(yè)的監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)也有較大差別，進(jìn)而直接影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)效果不理想。認(rèn)清我國不同行業(yè)主要監(jiān)測(cè)的VOCs組分，了解在線監(jiān)測(cè)和分析設(shè)備的精度與原理，對(duì)提高檢測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)保障，對(duì)改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)中國環(huán)境友好的可持續(xù)發(fā)展具有重要的社會(huì)意義。

1 不同行業(yè)主要VOCs檢測(cè)因子

固定污染源VOCs主要來源于噴涂行業(yè)、皮革行業(yè)、石油化工廠、印刷行業(yè)、污水/垃圾處理廠、加油站泄露、生物質(zhì)、燃煤、半導(dǎo)體工業(yè)、冶金工業(yè)等[2]，主要檢測(cè)指標(biāo)為苯系物，非甲烷總烴以及部分揮發(fā)性有機(jī)溶劑。我國目前廢氣VOCS排放監(jiān)測(cè)要求標(biāo)準(zhǔn)，詳見表1。經(jīng)文獻(xiàn)調(diào)研[3-5]可知，集中工業(yè)園區(qū)工業(yè)有機(jī)廢氣的在線監(jiān)控，監(jiān)測(cè)因子主要是TVOC與硫化氫；餐飲業(yè)產(chǎn)生的油煙主要包含苯，甲苯，二甲苯和多環(huán)芳烴等有害物質(zhì)，運(yùn)營期廢氣污染物主要包括可沉降顆粒物、細(xì)顆粒物及烴類物質(zhì)等；汽車尾氣中含有大量的烯烴和多環(huán)芳烴如丁烯、甲苯和二甲苯等，其中含量最高的是C8H10，可能是二甲苯或乙基苯。

表1 我國目前廢氣VOCS排放監(jiān)測(cè)要求標(biāo)準(zhǔn)

2 VOCs監(jiān)測(cè)及分析方法

應(yīng)用在污染源現(xiàn)場的固定污染源廢氣VOCs在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（VOCs-CEMS）， 按照采樣和測(cè)量方式劃分一般可分為：直接抽取測(cè)量方式、稀釋抽取測(cè)量方式和直接測(cè)量方式3種結(jié)構(gòu)[4]。稀釋抽取法CEMS占據(jù)了主要地位，主要分布在美國，微量取樣，靈敏度高，系統(tǒng)較復(fù)雜，價(jià)格高，連續(xù)時(shí)間長；直接抽取CEMS市場占有率中等，主要在德國和日本，對(duì)分析儀器要求低，可實(shí)現(xiàn)多組分同時(shí)測(cè)量，維護(hù)量大；直測(cè)式CEMS市場份額小，主要分布在英國和德國，系統(tǒng)簡單，可實(shí)現(xiàn)多組分同時(shí)測(cè)量，然而在線校準(zhǔn)難，維護(hù)量大。生產(chǎn)固定污染源廢氣VOCs在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的廠家有美國Durag、CICP、Phoenix，德國的 SICK MAIHAK（西克麥哈克），法國 OLDHAM，英國 PROCAL，中國的天津藍(lán)宇、安徽銅陵藍(lán)盾、杭州聚光等。

根據(jù)煙氣組分濃度測(cè)定原理，VOCs的分析方法可分氫火焰離子化檢測(cè)、光離子化監(jiān)測(cè)、催化氧（下轉(zhuǎn)第106頁）（上接第138頁）化-非分散紅外吸收、氣相色譜/質(zhì)譜、傅立葉變換紅外光譜、差分吸收光譜、離子遷移譜、調(diào)諧吸收光譜等[5]。其中，氣相色譜/質(zhì)譜分析監(jiān)測(cè)靈敏度高，選擇性強(qiáng)，可檢測(cè)TVOC和VOCs單個(gè)組分，也可同時(shí)分析多個(gè)組分。這一在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在歐美日韓等已有廣泛應(yīng)用，并在我國部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市得到引進(jìn)，取得了良好的效果；傅立葉變換紅外光譜，檢測(cè)技術(shù)成熟，監(jiān)測(cè)VOCs種類較多，可同時(shí)分析多個(gè)組分。現(xiàn)場測(cè)量周期短，相應(yīng)時(shí)間快；差分吸收光譜主要是對(duì)苯、甲苯、鄰（間、對(duì)）—二甲苯等苯系物進(jìn)行檢測(cè)，可更好的對(duì)苯系物成分進(jìn)行定量分析。同時(shí)，采用自動(dòng)切換—連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多排口同時(shí)在線監(jiān)測(cè)。一般現(xiàn)場采取非接觸式直接連續(xù)測(cè)量，無需預(yù)處理，保證氣體不失真，響應(yīng)時(shí)間很快，可實(shí)現(xiàn)測(cè)量光路區(qū)域內(nèi)的在線監(jiān)測(cè)；離子遷移譜在應(yīng)急監(jiān)測(cè)、食品安全監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域有所應(yīng)用。監(jiān)測(cè)靈敏度高、相比質(zhì)譜技術(shù)不需要真空系統(tǒng)，儀器結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。可測(cè)量濃度低、腐蝕性強(qiáng)的氣體。

3 我國 VOCS在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展需求

隨著我國VOCs監(jiān)測(cè)、分析、去除等研究的深入，盡快建立并完善VOCs的監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及指南，優(yōu)化和統(tǒng)一VOCs監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)過程中監(jiān)測(cè)頻次和數(shù)據(jù)質(zhì)量誤差控制，勢(shì)在必行；其次，目前應(yīng)用最廣泛的測(cè)量技術(shù)存在分辨率低、時(shí)間長、化合物共溢等現(xiàn)象，而高質(zhì)量的分析儀、專用監(jiān)測(cè)儀器和自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多是國外引進(jìn)。努力加強(qiáng)污染源在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)高靈敏度、高時(shí)間分辨率以及連續(xù)在線自動(dòng)化儀器國產(chǎn)化和市場化，迫在眉睫。

【參考文獻(xiàn)】

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