城市環(huán)境VOCs連續(xù)監(jiān)測技術(shù)探討

卞志浩

摘 要：VOCs的中文名稱為揮發(fā)性有機(jī)物，所謂城市環(huán)境VOCs，也就是城市環(huán)境中的揮發(fā)性有機(jī)物，它是導(dǎo)致復(fù)合型污染發(fā)生的最重要的一個(gè)因素。VOCs不僅僅本身就是一種污染物，而且它還是二次污染物的重要組成因素，因此對(duì)其更好地進(jìn)行監(jiān)測具有十分重要的意義。文章正是在分析當(dāng)前城市環(huán)境當(dāng)中的VOCs連續(xù)性監(jiān)測技術(shù)所具有的特點(diǎn)的基礎(chǔ)之上，對(duì)監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討，最終選擇出更好的監(jiān)測終端進(jìn)行VOCs的監(jiān)測。

關(guān)鍵詞：城市環(huán)境；VOCs；連續(xù)監(jiān)測

中圖分類號(hào)：X831 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）04-0055-02

Abstract： VOCs is short for volatile organic compounds. The so-called urban environment VOCs are the volatile organic compounds in the urban environment. They are one of the most important factors leading to the occurrence of compound pollution. VOCs are not only a pollutant itself， but also an important component of secondary pollutants， so it is of great significance to better monitor them. Based on the analysis of the characteristics of continuity monitoring technology in the VOCs in the current urban environment， the structure of the monitoring system is discussed in this paper. Finally， a better monitoring terminal is selected to monitor VOCs.

Keywords： urban environment； VOCs； continuous monitoring

伴隨著城市環(huán)境當(dāng)中的VOCs導(dǎo)致復(fù)合型污染發(fā)生的次數(shù)越來越頻繁，這主要表現(xiàn)在高濃度的臭氧以及細(xì)顆粒物等為代表的二次污染多發(fā)。空氣當(dāng)中的灰塵物質(zhì)更是頻繁地成為了人們熱議的話題，這給當(dāng)前的環(huán)保工作帶來了非常巨大的困難。如果環(huán)境監(jiān)測以及治理工作的首個(gè)階段是通過監(jiān)測以及監(jiān)測的工藝更新來實(shí)現(xiàn)氣體污染物濃度的降低，那么第二個(gè)環(huán)節(jié)就是要從污染物產(chǎn)生的原因進(jìn)行著手，通過將污染物產(chǎn)生的源頭扼殺在搖籃當(dāng)中，從而最大程度的將污染程度降到最低。VOCs作為一種一次污染物以及二次污染源，應(yīng)該受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)的完善。

1 VOCs連續(xù)監(jiān)測的方法以及特點(diǎn)

分光光度計(jì)法是在實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中，通過對(duì)于揮發(fā)性有機(jī)物的分析，發(fā)現(xiàn)一系列的反應(yīng)生成物對(duì)于各種波段光譜所產(chǎn)生的光度變化來對(duì)有機(jī)物的含量進(jìn)行分析，這一種監(jiān)測方法十分簡單，但是并不能夠檢測所有的VOCs，同時(shí)這一種細(xì)分的測量方法具有很大的差距性，無法利用相關(guān)的原理來建成對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的連續(xù)性監(jiān)測儀器。

通過利用半導(dǎo)體材料對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物做出特定的反應(yīng)，制造出適合具有很強(qiáng)實(shí)踐性的VOCs傳感儀器，這一途徑僅僅適用于很小一部分的VOCs測量工作，不能夠?qū)Σ煌腣OCs進(jìn)行詳細(xì)的甄別，同一種類的VOCs之間以及不同的VOCs氣體之間相互交叉，相互之間具有很大的干擾性。這一種測量方法非常適合于便攜式設(shè)備的開發(fā)以及利用，因此，在一些比較常見的VOCs監(jiān)測過程當(dāng)中具有一定的應(yīng)用。

通過離子化手段進(jìn)行VOCs的監(jiān)測是當(dāng)前比較常見的手段，我們?cè)诒O(jiān)測時(shí)遇到的PID檢測器以及ECD檢測儀器都是利用離子電流以及VOCs之間的濃度關(guān)系所產(chǎn)生的。這些檢測儀器具有很高的靈敏度，對(duì)于VOCs的識(shí)別度亦是非常準(zhǔn)確，在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用十分廣泛，作為最為普及的檢測儀器之一，PID檢測器不僅能夠?qū)Υ蟛糠值挠袡C(jī)物進(jìn)行檢測，而且還能夠?qū)σ恍┓枷銦N以及烯烴進(jìn)行有效的選擇。在測量的過程當(dāng)中還不會(huì)對(duì)所要檢測的有機(jī)物進(jìn)行破壞；ECD檢測儀器則能夠?qū)哂胸?fù)電性的物質(zhì)，比如硫、磷等具有較強(qiáng)信號(hào)的物質(zhì)；同時(shí)，還有一種常見的離子檢測儀器，即TCD檢測器，這一種檢測器具有廣譜性，它能夠通過有機(jī)物熱導(dǎo)率的不同來進(jìn)行有機(jī)物的檢測。

在實(shí)現(xiàn)有機(jī)物氧化的基礎(chǔ)上，通過NDIR方法來進(jìn)行二氧化碳的測量，之后再根據(jù)二氧化碳的含量來推算出有機(jī)物當(dāng)中的碳總量，是進(jìn)行有機(jī)物測量的另一種重要手段。一般而言，原始的VOCs氣體當(dāng)中都具有一定的二氧化碳，在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用當(dāng)中通過氧化以及再測量的手段去除其中的二氧化碳。這一種方法是目前最常見的VOCs探測方法，它被大范圍的應(yīng)用到環(huán)保排放的連續(xù)檢測當(dāng)中，這一方法當(dāng)前技術(shù)手段十分成熟，并且能夠測量的氣體門類非常全，因此具有很大的優(yōu)勢。

2 監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)從構(gòu)成以及需求上進(jìn)行分類可以分為三個(gè)層次。即頂層、中間層以及底層。頂層是最基本的需求層面，中間層則是信息平臺(tái)，底層就是監(jiān)測層面。底層通過一系列的就地端以及終端設(shè)備來進(jìn)行數(shù)據(jù)的測量，之后將數(shù)據(jù)傳遞到中間層的信息平臺(tái)之上，頂層則是把各式各樣的應(yīng)用掛接于信息平臺(tái)之上，最終滿足監(jiān)測時(shí)的各種需求。在這當(dāng)中，底層的終端設(shè)備則是整個(gè)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)最為基本的環(huán)節(jié)。

終端也一般能夠被分為三類。第一類是重點(diǎn)區(qū)域的連續(xù)性監(jiān)測，這一種監(jiān)測終端是為了滿足各方面需求、獲取綜合性的數(shù)據(jù)來進(jìn)行的，它是在發(fā)現(xiàn)污染的特征的基礎(chǔ)之上，對(duì)地區(qū)的污染種類、污染程度以及在未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，為此這一類終端亦被稱為指紋類；第二類終端則是區(qū)域內(nèi)部的預(yù)警終端，這一種類型是對(duì)一些危險(xiǎn)高發(fā)區(qū)域做出預(yù)警，這一種終端是在捕捉環(huán)境急變信號(hào)的基礎(chǔ)之上，將信息迅速到傳遞到應(yīng)用層當(dāng)中，這一種類型亦被稱為預(yù)警類；第三類則是執(zhí)法終端，這一類終端則主要包括數(shù)據(jù)監(jiān)測以及污染防控執(zhí)法兩大功能，它通過對(duì)于特定的污染源進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測，不僅要搞清污染排放的一系列數(shù)據(jù)，而且還要為監(jiān)測執(zhí)法提供重要的依據(jù)，在這一層面之上，這一類終端必須具有很強(qiáng)的操作性，實(shí)現(xiàn)操作的簡易化以及設(shè)備的穩(wěn)定性。endprint

3 終端設(shè)備類型的選擇

三類終端類型對(duì)于監(jiān)測系統(tǒng)當(dāng)中的具體終端設(shè)備也有具體的要求。第一類也就是指紋類的終端主要包括GC、激光雷達(dá)以及GC-MS等設(shè)備，這一種終端設(shè)備在現(xiàn)實(shí)中主要是城市或者是工業(yè)區(qū)當(dāng)中的空氣質(zhì)量站點(diǎn)，這一種設(shè)備還包括對(duì)于污染的分析設(shè)備，比如對(duì)臭氧進(jìn)行分析的單項(xiàng)分析設(shè)備；第二類終端則適用于半導(dǎo)體傳感器，主要是以PID檢測器為主的電子化檢測儀器，這一種儀器具有反應(yīng)速度快、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)；針對(duì)于第三類終端，在進(jìn)行選擇的時(shí)候需要考慮一系列的問題，雖然GC法能夠幫助工作人員獲得關(guān)于VOCs的完整數(shù)據(jù)，但是這一種方法在工作過程當(dāng)中還有眾多的不足。

在進(jìn)行現(xiàn)實(shí)的操作時(shí)，GC檢測方法包含眾多可供選擇的參數(shù)，色譜柱的選擇門類亦是眾多，檢測設(shè)備的選項(xiàng)包括PID、FID以及ECD等多種類型；眾多的運(yùn)行參數(shù)以及停留時(shí)間較長等現(xiàn)狀，導(dǎo)致這一種方法的儀器的運(yùn)行成本很高，在進(jìn)行多種成分的混合標(biāo)氣的時(shí)候，需要支出的費(fèi)用很大，特別是在十分惡劣的環(huán)境之下，儀器以及標(biāo)氣的存放都十分困難。這在很大程度上導(dǎo)致采用GC法進(jìn)行污染源測量時(shí)，實(shí)際情況與測量結(jié)果有很大的差距，這對(duì)于檢測執(zhí)法所追求的嚴(yán)謹(jǐn)性來說是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。從實(shí)際的檢測中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于固定污染源的有機(jī)物進(jìn)行連續(xù)性監(jiān)測時(shí)無法對(duì)每一種成分進(jìn)行全部的測量。同時(shí)，在測量的過程當(dāng)中，通常對(duì)于這一方法沒必要進(jìn)行柱分離，一旦進(jìn)行柱分離，就會(huì)導(dǎo)致連續(xù)測量的污染源過于分散且加大其不確定性，這樣就為預(yù)期的執(zhí)法增加一系列的難度。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)建成了十分廣泛的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系，監(jiān)測系統(tǒng)本身更加具有安全性，形成了集設(shè)計(jì)、運(yùn)營、管理以及執(zhí)法等為一體的監(jiān)測體系，最終建立了一個(gè)十分完備的執(zhí)法監(jiān)測平臺(tái)。但是在這一個(gè)平臺(tái)之上，監(jiān)測系統(tǒng)通過采用非分散紅外線分析儀器，在進(jìn)行催化氧化的基礎(chǔ)之上，將VOC氧化成為二氧化碳，之后再利用紅外線的吸收強(qiáng)度來對(duì)有機(jī)物的濃度進(jìn)行判定。為了減少最開始時(shí)污染物當(dāng)中二氧化碳對(duì)于監(jiān)測的影響，在進(jìn)行操作的時(shí)候能夠采用多次監(jiān)測方法，這一種方法現(xiàn)在已經(jīng)具有十分成熟的分析設(shè)備，靈敏程度不再受到VOC類別的限制，不會(huì)再出現(xiàn)PID以及FID方式對(duì)于各種不同的有機(jī)物所產(chǎn)生的差別較大的反應(yīng)系數(shù)所產(chǎn)生的監(jiān)測結(jié)果不具可比性的問題，實(shí)際上這一種方法實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物當(dāng)中碳總量的測量。

4 結(jié)束語

實(shí)現(xiàn)終端儀器監(jiān)測設(shè)備的完善以及合理選擇對(duì)于城市環(huán)境當(dāng)中的VOCs連續(xù)監(jiān)控具有十分重要的意義。對(duì)于這種設(shè)備來說，根據(jù)現(xiàn)實(shí)的需求一般能夠被分為“指紋類”、“預(yù)警類”以及“執(zhí)法類”三種類型，同樣，各種需求類型的終端設(shè)備在進(jìn)行選型的過程當(dāng)中所具有的儀器的原理以及特點(diǎn)具有很大的差距。第一類終端設(shè)備應(yīng)當(dāng)具有信息的普遍性以及特征性，比如說，GC法具有很強(qiáng)的普遍性，但是臭氧卻具備較大的特征性；第二類終端設(shè)備則需要很強(qiáng)的靈敏度，同時(shí)這一種設(shè)備對(duì)于反應(yīng)速度的要求很高，一般具備反應(yīng)速度快的特點(diǎn)，半導(dǎo)體檢測儀器以及PID監(jiān)測法具備較大的選擇優(yōu)勢；第三類終端則最好采用煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測結(jié)果具有較大的可比較性，使得監(jiān)測執(zhí)法更為嚴(yán)謹(jǐn)。

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