固定污染源廢氣中揮發性有機物監測分析技術探索

李代遠

（廣東環境保護工程職業學院，廣東 佛山 528216）

目前，我國的工業體系創新、水利水電工程以及能源工程的應用，都涉及到了能源轉化，而能源轉化是產生揮發性有機物的主要因素。其中，大部分的揮發性有機化合物會直接排放到大氣中，這也是大氣污染的主要因素。因此，結合當前的固定污染源廢氣揮發性有機物監測技術進行探討，也是進一步強化當前固定污染源廢氣揮發有機物監測質量的關鍵。

1 揮發性有機物的定義

當前，國際上針對揮發性有機物的定義為：能夠直接參與大氣光化學反應的有機化合物，其中也涵蓋了相關規定中明確指出的化合物元素。從揮發性有機物的類型來分，可分為含氧有機物、含氯有機物、含硫有機物、含氮有機物、非甲烷烴類等多種類型。而且，這些揮發性有機化合物會參與到大氣環境的臭氧中，是PM2.5和臭氧形成的前置物質，也是直接導致城市出現霧霾、灰霾以及光化學煙霧的主要因素。其主要污染源為工業生產體系、建筑裝修以及汽車尾氣，與燃燒性能源行業也有一定的關系。因此，行業的發展必須要配備有針對性的監測體系，這樣才能夠有效控制廢氣揮發性有機物的擴散，從而達到保護環境的目的[1]。

2 揮發性有機物的監測意義

目前，我國對于固定污染源廢氣揮發性有機物的控制較為成熟，已經可以對顆粒污染源以及硫化物和氮化物進行初步的控制。但隨著整體社會發展進程的全面推進以及工業的全面興起，固定污染源的類型和數量也在不斷增加。這導致廢氣揮發性有機物的監測工作面臨較大的困難，而溫室效應以及大氣污染的不斷加劇也是當前必須要解決的問題。

3 國內外固定污染源廢氣中揮發性有機物監測技術分析

3.1 國際化技術體系

在21世紀初，國際標準化組織已經針對揮發性有機物的監測體系進行了研究，并且制定了一系列的指標系統，美國的環保署也結合空氣類型進行了揮發性有機物監測分類，經過技術研究之后，定位了大部分歐美國家的監測手段。其中，固定污染源廢氣多采用在線分析儀進行現場分析，如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[2]。同時，結合廢氣采集打造了專業化的容器和設備，以此來為實驗室分析提供基礎支持。

3.2 國內常規監測技術分析

隨著國際技術體系的不斷發展，國內也結合固定污染源揮發性有機化合物的監測進行了研發，傳統的分析方式是通過現場采樣，然后進行實驗室分析。

3.2.1 實驗室手工監測

這種監測技術主要是指在現場進行空氣采樣后馬上進入實驗室，將采集到的樣本進行成分監測，同時，需要在規定時間以及限定的條件下進行操作。其常見的分析方式是以氣相色譜儀以及氣相色譜/質譜儀為主，該方式在多個領域都有應用，其效果較為精準，流程較為簡便。此外，樣本的采集方式主要包括固相吸附管采樣法以及特定容器采樣法。

（1）固相吸附管采樣法主要是利用了特定吸附材料作為主要介質，以此針對揮發性有機物進行精準采集。該方法應用較為廣泛，能夠監測固定時間段內空氣中污染物的平均濃度；又由于吸附管本身的體積較小，可以進行長時間的保存以及運輸。因此，在實際應用過程中，往往會應用在某一類或者某幾類揮發性有機物的收集和監測中，具有較高的重復性使用特點。但這種方法的缺點是，往往需要考慮污染物本身的濃度以及采樣體積，整體流程較為復雜，針對個別高濃度的揮發性污染物需要進行前期處理。

（2）特定容器采樣法是利用聚合物薄膜氣袋或者經過惰性化處理之后的不銹鋼罐進行污染物采集，在確保收集到的污染物樣本積累到一定體積之后才可以進行實驗。該方式的主要優勢在于成本較低，體積大，同時可以進行重復測試；其缺點在于，由于容器較大，其清潔過程中費時費力，還可能會有部分有機物吸附到容器內部，從而導致樣品損失，造成檢測結果誤差，因此，不適用于大批量的監測作業。

3.2.2 在線監測體系

結合我國當前的固定污染源揮發性污染有機物的監測需求，打造智能化的監測方案已成為了多方關注的重點，因此，利用信息技術以及高新技術營造的在線自動監測體系已初步投入使用，且產生了較好的效果。

（1）氣相色譜類在線監測類型

利用氣相色譜原理打造的在線監測體系，與原有的氣相色譜分析技術有一定的相似性，如監測人員可以結合揮發性有機物的種類，來選擇具有針對性的技術體系進行監測。一般情況下，在當前常規的現場監測過程中，監測器往往帶有FD系統。這類監測儀可以直接測定固定源廢氣中的有機物，可通過前期的有機物特征性定位來提升監測的質量。而攜帶質譜監測儀的GC-MS在線監測設備，應用范圍更廣，其具有較高的定量準確率，但價格普遍較貴，因此，在考慮成本和性價比的基礎上，該種在線監測設備沒有完全推廣使用，這也是后續技術研發的重點[3]。

（2）在線警報體系

在線警報體系主要是在監測器內部設置PID傳感設備，雖然無法針對某一種監測對象的濃度進行定量測定，但可以快速結合環境中廢氣揮發有機物的總量進行監測，不用區分具體種類，還可以在總量達到設定標準后發出聲光警報。這種類型的設備成本較低，同時運行速度較快，且能夠在短時間內快速地進行監測和響應，在當前的應急監測體系中有著較強的應用效率，此外，還可以配備其他的專業揮發物質監測設備進行協同作業。

（3）紅外遙感類監測體系

紅外遙感類的監測體系，主要是以當前常見的傅里葉變換－紅外光譜監測設備為主。此類檢測體系可以針對多種類型的揮發性有機化合物進行精準監測，其反應較為靈敏，得出數據的速度較快，往往應用在現場的快速應急抽查中。但其與原有的氣象色譜監測儀相比，有一定的缺陷，且維護成本較高，因此，還沒有進行推廣和應用。

（4）合并式監測設備

合并式監測設備主要是將飛行時間質譜監測技術與質子轉移反應技術相融合，打造了針對性的融合監測儀器，是現有的在線智能化監測設備中最高級的類別，不僅可以在短時間內實現對空氣中揮發性污染物的類型鑒定，還具有在線化學分析功能，可以準確定位有機物的含量、成分以及影響。但由于造價較高，并未應用在一線監測部門，只是在實驗室進行監測使用。

3.3 監測站房設置

在固定污染源揮發性有機物監測的過程中，需要結合實際的作業需求設置監測站房，以確保能夠為在線監測提供有效的平臺和環境。站房必須要獨立于其他設施之外，且與采樣點之間的距離要保持在70 m左右。如果站房內設置多套分析儀表等設備，每增加一臺機柜，站房的整體面積需要增加4 m2，只有這樣才能夠確保實現高效率的運維作業，且站房的空間高度應維持在2.8 m以上。

站房內部需要設置空調以及采暖系統，溫度應控制在15～30 ℃左右，濕度控制在60%以下，以此為相關設備提供有效的運轉保障，同時，要設置完善的排風扇以及通風系統，保證站房內部空間通風良好。此外，站房內部必須要配備不同類型以及不同濃度的標準氣體，并且維持在有效檢測期限內，以滿足日常零點以及量程校準和校驗需求。

4 結語

在當前的社會發展環境下，進一步改善空氣質量已成為了環境治理的首要任務，而固定污染源廢氣揮發性有機物造成的污染，成為改善空氣質量的關鍵問題。結合相關監測技術的應用優勢分析發現，在當前針對揮發性有機化合物進行監測的過程中，利用手工監測以及在線監測的方式能夠打造全方位的監測方案，也能夠為后續的技術創新奠定堅實基礎。