固定污染源廢氣揮發性有機物監測分析技術要素探索

李 鵬

（山東君成環境檢測有限公司，山東 臨沂 276000）

我們國家對于揮發性有機物（VOCs）的定義是，可以直接參與到大氣光化學反應的有機化合物，或者說是根據相關規定進行針對性指明的有機化合物。揮發性有機物可以分成下列這幾類：非甲烷烴類、含氧有機物、含氯有機物、含氮有機物、含硫有機物等等。不過由于我們國家的揮發性有機物監測剛剛起步，我們監測的揮發性有機物主要種類仍然是非甲烷總烴和苯系物，距離全面的揮發性有機物分析還有很長的路要走。

1 揮發性有機物污染對大氣環境的影響以及監測意義

揮發性有機物可以直接參與到大氣環境當中的臭氧，以及二次氣溶膠形成活動當中，是當前大氣條件下形成PM2.5以及臭氧的關鍵性前置物質，也是直接導致城市出現灰霾和光化學煙霧的關鍵因素之一。我們日常生活的環境當中，揮發性有機物的來源十分廣泛，主要來自于各類使用含有揮發性有機物的工業源，以及建筑裝修材料和汽車尾氣為代表的生活源。我們國家已經推行了多年的環境治理，各類硫化物、氮化物以及顆粒污染源已經得到了很大程度上的控制。但是揮發性有機物的污染卻呈現出了增長的趨勢，并且這類增長對于環境的污染程度日益加深。揮發性有機物具有相當大的毒性，會對人體會造成畸變刺激，甚至是會導致大面積癌癥的爆發，所以對于揮發性有機物的污染進行治理已經成為我們必須面對的問題，而我國對揮發性有機物進行監測正在不斷加大力度[1]。

2 國外針對固定污染源揮發性有機物的監測技術分析

國際標準化組織（ISO）自從2010年開始就對揮發性有機物的監測標準推出了多項指標系統。美國環保署也針對性的按照空氣類型進行了三類揮發性有機物的監測分析。歐美國家對于固定污染源的揮發性有機物監測所采用的類似手段就是，大量應用在線分析儀或者便攜式分析儀進行針對性的現場檢測。一般來說采用的監測技術主要有GC-MS/FID/PID/ECD在線分析法，在線催化氧化-非分散紅外分析法等等。除此之外還有把廢氣采集到對應的專門容器用具當中，進行實驗室分析的常規分析法[2]。

3 國內的固定污染源揮發性有機物監測技術

我們國家的揮發性有機物檢測標準也在不斷的強化。傳統的分析方法是現場采樣之后帶回實驗室進行分析，但現在已經逐步過渡到現場在線監測法。就當前的情況來說，固定源的揮發性有機物監測還是以實驗室為主，在線自動監測還處于設備的研發改良和不斷普及的初級階段[3]。

3.1 現場采樣回實驗室手工監測

實驗室手工監測的意思是，采樣后馬上回到實驗室內進行分析，也就是指現場使用采樣管進行樣品收集采樣之后，立刻在規定時間和限定條件下送回實驗室，然后按照相應的分析方法用氣象色譜儀-質譜儀等設備，對所進行收集采樣的標本進行分析。一般來說共有兩種采樣的方法[4]。

第一種是固相吸附管采樣法。這種方法使用了特定吸附劑組成的吸附管，直接對揮發性有機物進行采集。這種方法使用的方法很廣泛，可以測量固定時間段內的污染物平均濃度，并且吸附管本身的體積很小，可以長距離的運輸和保存，并且可以定向選擇某一類或者幾類有機物進行針對性收集，重復使用性也很高。但是這個方法最大的缺點就是對于揮發性很強的化合物進行收集的時候無法達到理想效果，同時采樣的時候必須要考慮到污染物本身的濃度進行合適采樣體積，而因此需要采取的措施相對較多，流程十分復雜。同時對于個別高濃度的污染物進行采集的時候必須要進行前處理，流程繁瑣，不便于快速出結果[5]。

第二種方法就是特定容器采樣法。這種方法就是用當前國家標準中規定的容器，比如說聚合物薄膜氣袋或者是鈍化處理后的不銹鋼管等等進行直接采集，對于收集到的揮發性有機物收集到一定體積之后進行實驗室分析。這種方法的特點是成本低，采樣體積大并且可以重復使用，但是對于容器進行清潔的時候費時費力，有機物容易滲透到容器內部造成樣品損失。即使是使用不易滲透的蘇瑪罐以避免以上問題，也會在清潔容器的時候遇到麻煩，成本較高，不適合大批量檢測。

以上兩種采集樣品進行檢測的方法主要也可以分為兩種：氣相色譜法和氣相色譜質譜法。這兩種方式現在已經十分成熟，數據誤差率低。礙于篇幅所限，這里不再重復[6]。

3.2 固定污染源揮發性有機物現場在線監測儀器

隨著固定源的揮發性有機物現場監測技術不斷發展和成熟，目前相關的技術發展也得到了長足的提升。現場檢測已經可以對連續排放的固定污染源揮發性有機物進行實時監測，這樣不但回避了樣品采集和保存等多方面的漏洞，同時也避免了檢測流程繁瑣所造成的數據誤差情況。現階段國內的揮發性有機物在線自動監測儀器包括以下幾種。

（1）氣相色譜類的在線監測儀器。這類設備的分析原理和實驗室內部的氣象色譜分析原理類似，檢測人員可以直接根據揮發性有機物的種類進行針對性地檢測，比如FID或者是PID等等。在當前檢測環境當中，應用相對較多的是帶有FID檢測器的揮發性有機物檢測儀，這類檢測儀可以直接用來監測固定源廢氣當中的特征性有機物。另外還有一種帶有質譜檢測儀的GC-MS類在線監測儀，其監測范圍更加廣泛，定量準確率更高，但是其價格也是同類檢測儀當中最貴的，因此出于成本考慮，這種檢測儀并沒有被全面鋪展開。

（2）揮發性有機物在線報警監控儀。這類監控儀內置PID傳感器，無法進行某種污染物的濃度的特定計量，但是可以對廢氣當中的揮發性有機物總量進行監測，在不區分具體種類的揮發性有機物總量超標之后進行及時報警。這類儀器的成本相對前面一種更低，運行速度更快，可以進行快速響應下的應急監測，對于只需要明確是否超標、不需要詳細數據的應急監測來說是很好的選擇。

（3）傅里葉變換-紅外光譜類別的檢測儀。這類檢測儀相對于上述幾種檢測儀器來說，可以檢查的揮發性有機物數量更多，反應靈敏，出數據的速度更快，非常適合現場進行快速應急抽測使用。但是這類儀器的最大缺點就是靈敏度遠不如氣相色譜法相關儀器，同時配件的維護成本比上述設備的成本更高，所以目前應用較少。

（4）質子轉移反應——飛行時間質譜類儀器（PTR-TOFMS）。這類設備主要是把質子轉移反應器和飛行時間質譜進行了合并，是當前進行揮發性有機物監測儀器里面最頂級的一個類別。這種儀器可以直接進行在線化學分析，直接對固定源揮發性有機物進行針對性監測。但是由于其造價十分高昂，因此更多的是出現在實驗室而不是一線監測部門。

（5）便攜式檢測儀器。這類分析儀器的應用環境是應急監測以及污染源追蹤檢測，或者是相關執法部門進行隨機抽查檢測等等。環保部門選擇這種檢測儀器更加方便快捷，可以及時獲取相關數據，以及當場獲取執法相關的數據。但是這種儀器的最大缺點是對于數據精度處理不足，更加詳細的檢測報告必須要結合其他手段才可以獲得。因此只能用于大概估計數值范圍，對現場數據有粗略了解使用。

4 結論

在當前的情況下揮發性有機物（VOCs）是導致我們國家大部分城市的霧霾以及光化學煙霧的關鍵因素之一。揮發性有機物是PM2.5以及臭氧形成的關鍵前置物質，并且近些年來揮發性有機物的污染呈現出日益嚴峻的形勢，對我們國家的大氣環境影響也日益突出。因此，改善環境空氣質量的首要任務就是改善揮發性有機物的排放情況。我們可以預見，在面對揮發性有機物的排放監測問題的時候，綜合利用手工監測+在線監測的技術才是最好的方案。我們要善于利用線上線下的監測手段，準確發揮出監測數據以其各自的特點，保證數據本身的代表性和完整性，這樣才能為固定源揮發性有機物的監管工作提供最為有力的數據支持和輔助。