化工業園區環境監測中VOC在線監測系統的應用

摘要：如今，由于社會經濟在大力發展，所以污染源的類型也越來越多。尤其是化工業園區，更是污染負荷越來越重。為了改善環境，減少污染，必須加強環境監測網絡的建設，合理利用VOC在線監測系統。為此，筆者結合遼寧省某化工業園區的實際情況，針對VOC在線監測系統的應用進行了分析，希望能為廣大的技術工作者提供一些有用的參考依據。

Abstract： Nowadays， due to the vigorous development of society and economy， there are more and more types of pollution sources. Especially in the chemical industry park， the pollution load is getting heavier and heavier. In order to improve the environment and reduce pollution， it is necessary to strengthen the construction of environmental monitoring networks and make reasonable use of VOC online monitoring systems. To this end， the author analyzes the application of the VOC online monitoring system based on the actual situation of a chemical industrial park in Liaoning Province， hoping to provide some useful reference for the majority of technical workers.

關鍵詞：化工園區;環境監測;VOC在線監測系統;技術

Key words： chemical park;environmental monitoring;VOC online monitoring system;technology

中圖分類號：X831? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）09-0245-03

0? 引言

隨著時代的不斷進步，公眾的環境意識也在逐漸增強。各種環境污染問題越來越突出，特別是化工業園區附近。為了督促化工園區內的企業改進生產工藝和治理設備，并減少排放，需通過VOC在線監測系統來建立網格化監控體系，從而提高環境監測的效果和效率。

1? 遼寧省化工業園區VOC監測工作的現狀

遼寧省的化工企業眾多，其包括了石油化工公司、造船企業等。盡管遼寧省對化工廠、化工園進行了規劃，但其造成的環境污染問題仍然未得到解決。為了促使遼寧省化工園區的環境VOC監測分析技術得到一定的提升，2018年9月21日在沈陽開展了全省環境VOC監測技術研討會。會議內容包括了對大氣中VOC的污染控制、減排，以及大氣VOC監測方案和對策的制定，以及VOC在線監測系統的應用。而且在工作進展方面，遼寧大連在2016年時便進行了化工業園區企業的泄漏監測和技術改造。對石化廢水和廢氣進行封閉收集，完成對化工業園區內數家企業的整治，其中包括了有機化工、醫藥、印刷、修理等領域。在2017年時，已完成大連中石化公司、西太平洋等5家石化企業的排放整治，而且更是實現了對倉儲業原油、成品油、碼頭油氣的回收治理工作。

除此之外，在盤錦市也在2016年開展了石油化工企業的泄漏和檢測工作，而且要求將這項工作納入到盤錦環境審批與驗收中去。營口市則開展了當地化工業園區的發揮性有機物整治會議，提出對發揮性有機物進行控制，并且針對相關問題進行探討和交流[1]。

2? 關于化工業園區VOC在線監測系統

VOC在線監測系統能對發揮性有機物（VOCs）的排放進行監測、控制，減少環境的污染。通過在化工業園區利用VOCs在線報警監測系統，可以準確的檢測VOC氣體濃度，而且展示出VOC氣體實體濃度值，全天監控大氣污染狀況。同時也能覆蓋污染監測因子，輸出標準信號。一般情況下，VOC在線檢測系統一般被用在泄漏預警、環境監測、化工園區污染監測等不同的方面。

總揮發性有機物中，發揮性氣體（VOCs）容易對人體健康造成極大的危害。按照不同的化學結構，其可以被分為芳烴、烷類、酯類、醛類，具體包括了三氯乙烯、甲苯、二異氰酸酯等等。而遼寧省則以臭氧（O3）和細顆粒物為代表的二次復合型大氣污染問題非常突出，甚至成為了該省的主要污染因子。通過充分利用VOC在線監測系統，對化工業園區的VOCs排放總量進行控制，能改善遼寧省的大氣環境質量。

3? VOC在線監測系統在化工業園區環境監測中的應用

遼寧省大孤山化工園區位于遼寧省大連市金州新區，其內部有注冊企業40多家，大部分以化工企業、船舶配套企業為重點。到2018年，入駐大孤山化工園區的石油化工類企業多達20家，其包括了凱飛化學、逸盛大化、太平洋石油化工，另外還有斗山船機、韓國浦項、大洋船舶等制造企業。該化工園區四周的人口非常密集，除了東南面是大海以外，金州老城區也產生了衛星城。一旦產生化學品泄漏、環境污染等事故，則會對整個城市產生不好的影響。所以必須要充分利用VOC在線監測系統，為治污減排奠定堅實的基礎。筆者對此進行了分析，具體如下。

3.1 VOC在線監測系統的技術參數

第一是樣品采集，采樣流量為：質子流量計控制（1毫升），采樣流速為22毫升每分鐘。第二是樣品濃縮富集，富集管降溫：電子芯片捕捉的最低溫度為﹣44℃，而脫附溫度最高則是450℃，脫附效率最高超過了44℃每秒。第三是GC-FID樣品檢測，選擇毛細管柱，按照實際情況對載氣進行調整。測量的范圍是1-100PPb之間，檢出限<0.5ppb。柱箱溫度在45℃到210℃之間，載氣壓力的準確度是0.001psi。線性是R2大于0.995，分析時間是一小時左右[2]。

3.2 系統性能分析

3.2.1 檢出限

通過檢出限，能分析一種技術和方案的靈敏程度。如果方法檢驗的檢出限被用在置信水平達到95%的情況下，那么樣品測定值和零濃度樣品的測定值會存在明顯差異，測定次數超過30次。分析表1的內容，筆者發現在采用了VOC在線監測系統之后，乙烯的檢出限是0.284（ppb），丙烯的檢出限是0.321（ppb），正丁烷的檢出限是0.166（ppb），因此這也符合大孤山化工業園區的空氣監測技術要求。

3.2.2 線性

在構建校準曲線時，需要采用0ppb、10ppb、25ppb、60ppb等不同的校核點。在校準曲線R2的數據中，除了丁烯與三氯苯沒有達到0.995，其他的均達到了0.995。所以也符合該化工業園區環境監測中應用VOC在線監測系統的技術要求，R2準許有5%的量不符合>0.995的準則。如果校準曲線線性沒有達到要求，則可能和標準氣體的純度存在一定的關聯。

3.2.3 精密度

在驗證精密度的過程中，促使10ppb標氣濃度進樣10次。全部數據成為標準偏差，其精密度在0.2%-2.6%的范圍內，具體如表1所示。精密度范圍小于驗收標準的10%，進行10次圖譜做跌圖，最后發現氣相色譜的留存時間具有一定的穩定性，具體如圖1所示。

3.3 系統穩定性分析

大孤山化工業園區在使用了VOC在線監測系統對化工園區進行環境監測之后，運行的穩定性非常高。而且全程使用自動化控制、遠程控制等手段，減少了對人力資源的使用、因為不需要人工對數據進行采集和處理，僅僅需要定期觀看系統運行情況即可。此外，該監測系統還會在次日凌晨使用單點標氣校準曲線[3]。

而且在使用了VOC在線監測系統后，環境監測數據產生了一定的變化。圖2展示出了大孤山工業園區在2017年12月6日-12月17日低碳物質的變化情況。而且從該圖中可看出這個化工業園區的邊界VOCs低碳組分變化性非常強，監測系統在高組分和低組分方面，都有著非常好的反饋。

在高碳組分方面，苯物質屬于大孤山化工園區的重要污染物。通過VOC在線監測系統針對苯的變化狀況進行分析，發現苯物質的波動性很大，最高濃度超過了32ppb。而2018年2月14日-24日是苯排放最低的一個時期，平均排放量低于1ppb。同時，甲苯和二甲苯在低于0.4ppb的時候。也能展現出很強的波動性。所以可得出結論：VOC在線監測系統所出具的檢出限和真實樣品的檢出限是一致的[4]。

3.4 布點方案

根據大孤山化工業園區內的有毒、有害氣體分布情況、環境敏感區劃分、主導風向等因素，再結合該化工業園區監測站點的實際情況，針對大氣突發環境事件擴散途徑進行識別，促使該園區內的VOCs監測站得以建立。同時也要綜合考慮大孤山化工園區位于金州新區的特點，以及四周人群和企業密集的實際情況。針對園區工業發展水平、污染程度等因素，對四周進行網格劃分。在網格的交點處和重點位置建立VOC在線監測的監測站房。借助分布式冗余節點計算方法，降低計算的難度，減少通訊的成本費用。再對監測數據的準確性、有效性進行分析，繪制出大孤山化工業園區內不同時段的污染物擴散情況圖，所有的監測點位都包括甲烷、烴、苯等不同指標的實時監測，這樣才能制定出更加科學合理的環境治理對策[5]。

綜上所述，VOC在線監測在技術硬件方面將GR Tracer濃縮儀當做樣品濃縮進樣的設備。因此檢測因子檢出限低于1ppb，采用熱電Tracel300氣相色譜儀和高碳色譜柱、低碳色譜柱，從而對多種高碳和低碳進行分離、VOC在線監測系統在精密度、檢出限、精確度等方面的指標，能滿足大孤山化工業園區的空氣監測技術要求。不但設備運行的穩定性強，而且自動化程度也很高，因此其可以為遼寧省區域環境污染整治提供一些有用的參考數據。

4? 總結與體會

遼寧省大孤山化工業園區在使用了VOC在線監測系統之后，發現其具有眾多的優勢，不但能滿足美國環境保護署制定的規則和標準，而且速度快，自動化程度高。其還具有這樣的特點：第一，可實現遠程控制，促使大孤山化工業園區的環境監測站房7天24小時無需工作人員值守。第二，其具有先進的預濃縮儀設備，而且該設備可獨立運行，和一般的檢測儀、濃縮儀有極大的區別，校核標氣用量不多。第三，可調整和設置脫附時間、補集時間、檢出限。第四，所采用的定時切換模式、質量控制參數均能滿足美國環境保護署的硬件要求和規則。第五，該系統的雙柱雙檢測設備中，有氣相色譜儀，其能促使高碳和低碳得到分離。第六，保留時間很長，穩定性強，不需要工作人員進行校驗。而且迭圖的繪制非常方便，可將其用在溯源中。

參考文獻：

[1]李捷.在線VOC監測設備氫氣發生器的選擇與維護[J].科技與創新，2019（08）：26-27，29.

[2]李洋，陳強，崔旭冉，許廣鵬.淺談大型工業集中排放口VOC在線監測設備安裝規范[J].現代涂料與涂裝，2018，21（12）：62-64.

[3]蘇愛華.環境空氣VOC在線監測系統在化工業園區環境監測中的應用研究[J].環境科學與管理，2018，43（11）：93-97.

[4]周緒申，王洪翠，王釗，王乙震，孟憲智，汪強，張世祿.一種在線VOC監測儀性能的驗證及應用[J].環境科學與技術，2016，39（S1）：174-178.

[5]孫焱婧，劉娟，伏晴艷，裴冰.環境空氣中VOC_S在線監測法與SUMMA罐采樣氣相色譜-質譜法比對研究[J].中國環境監測，2009，25（03）：23-28.

作者簡介：朱廣欽（1981-），男，滿族，遼寧鞍山人，高級工程師，碩士，研究方向為環境監測。