非甲烷總烴在線監(jiān)測在VOCs監(jiān)測中的實踐

張 夏 王佑臣 羅 鴻 裴福霞

（四川省成都生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站 四川成都 610000）

引言

當(dāng)前在城市化發(fā)展的過程中，對于一些一線城市來說大氣揮發(fā)性有機(jī)物排放已逐漸影響環(huán)境質(zhì)量，尤其對于珠江三角洲、長江三角洲等地區(qū)來說，VOCs 濃度較高已成為影響當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量的關(guān)鍵因素，給居民以及外界環(huán)境帶來不利影響，并且對這一范圍內(nèi)的空氣質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量影響也是比較大的。由于VOC 種類較多，在測量過程中方法復(fù)雜，成本高，很難針對VOCs 總量進(jìn)行測試普及，在日常監(jiān)測中監(jiān)測因子可利用非甲烷總烴用于VOCs 的評價。

1 NMHC 和VOCs 的定義

1.1 NMHC的定義

非甲烷總烴主要包含除甲烷之外其余可揮發(fā)碳?xì)浠衔?，包括碳二到碳八等化合物，?dāng)大氣中非甲烷總烴濃度高一定含量時不僅對人體產(chǎn)生不利影響，同時在處于特定條件下，經(jīng)白光照射會形成化學(xué)煙霧，對人類和外界環(huán)境都是不利的。當(dāng)前空氣和工業(yè)廢氣所排放的非甲烷總烴可利用氣相色譜測定，一般采用色譜柱單離子火焰或雙柱雙離子火焰進(jìn)行檢測，能夠分別進(jìn)行總烴以及甲烷含量的測定，兩者之差即非甲烷總烴含量。

1.2 VOCs的定義

世界上對與VOCs 的定義有許多，結(jié)合世界衛(wèi)生組織給出的可揮發(fā)性有機(jī)物含義，即在常溫常壓下以空氣存在，其沸點達(dá)到50～260℃，是一種飽和蒸汽壓為133.3 帕以上的化合物。但針對其定義還明確規(guī)定，甲醛不屬于VOC 的界定范圍。對于VOCs 的概念美國指出是除含一氧化碳，二氧化碳等化合物之外能夠在大氣發(fā)生光化反應(yīng)并參與碳化合物形成，在常溫常壓下可揮發(fā)的一些有機(jī)化合物[1]。

2 非甲烷總烴在線監(jiān)測系統(tǒng)對于環(huán)保的意義

在我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展期間，環(huán)境污染問題成為人們關(guān)注的焦點與話題，也成為人民幸福指數(shù)的重要指標(biāo)。目前在對樣品進(jìn)行檢驗期間，需要有一個從現(xiàn)場到實驗室的過程，對于監(jiān)測來說具有一定滯后性，也就會讓監(jiān)測結(jié)果出現(xiàn)一定偏差，難以滿足實際需求。環(huán)境中各類污染物排放比較嚴(yán)重，比如空氣、固定污染物等的排放，對環(huán)境及我國環(huán)保事業(yè)造成極大影響，所以需要對VOCs 的排放濃度與排放量進(jìn)行及時了解，這樣才能具有針對性的開展環(huán)保工作。

2.1 確保環(huán)保事業(yè)的可持續(xù)性

同時，在環(huán)境執(zhí)法檢測和應(yīng)急監(jiān)測中，為了對污染的數(shù)據(jù)及相關(guān)結(jié)果進(jìn)行及時、精準(zhǔn)的獲取，這樣才能及時、便捷采取一定的措施予以處理，并且能夠?qū)OCs 快速、高效、定量監(jiān)測，為環(huán)保工作的開展提供支持。非甲烷總烴在線監(jiān)測系統(tǒng)是時代發(fā)展的產(chǎn)物，也是我國環(huán)保事業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新源與動力，在對VOCs 的排放進(jìn)行監(jiān)測與控制過程中，能夠為環(huán)保事業(yè)提供基礎(chǔ)與保障，確保環(huán)保工作開展的高效性與可靠性。

2.2 滿足“綠色青山就是金山銀山”的要求

在“綠水青山就是金山銀山”的倡導(dǎo)下，該系統(tǒng)的出現(xiàn)意味著環(huán)保事業(yè)進(jìn)入了科技引領(lǐng)階段，也是我國邁向環(huán)境友好型發(fā)展階段的重要一步。利用非甲烷總烴在線監(jiān)測系統(tǒng)具有重要的生態(tài)效益，得益于其在VOCs 監(jiān)測中的效果，可以及時發(fā)現(xiàn)污染物VOCs，并及時針對監(jiān)測結(jié)果，制定可行的應(yīng)對方案予以處理，確保環(huán)保工作開展的整體效果。同時，技術(shù)創(chuàng)新在于實踐，將其運(yùn)用到環(huán)境保護(hù)中，需要加大對非甲烷總烴在線監(jiān)測系統(tǒng)的創(chuàng)新與應(yīng)用，促使環(huán)保事業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展[2]。

2.3 加強(qiáng)大氣保護(hù)

這些年制約我國可持續(xù)發(fā)展的一個重要問題就是環(huán)境問題，大氣污染是環(huán)境問題的重要一項，因此在環(huán)境保護(hù)期間，需要關(guān)注大氣污染問題。大氣污染與VOCs 的排放有直接關(guān)系，所以需要做好VOCs 的有效監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)大氣中VOCs 的含量。在監(jiān)測時，環(huán)保部門需要利用非甲烷總烴在線監(jiān)測系統(tǒng)，對VOCs 進(jìn)行高效監(jiān)測，確保大氣保護(hù)的高效性與可靠性。

2.4 完善我國環(huán)保體系

我國環(huán)保事業(yè)在新時期依然面臨著巨大挑戰(zhàn)，尤其是社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過程中，環(huán)境污染問題已經(jīng)成為全社會關(guān)注的重點問題。因此環(huán)保事業(yè)也需與時俱進(jìn)，將科技引入環(huán)保工作中，加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測的可靠性，及時了解環(huán)境污染問題。在網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)測過程中，環(huán)保體系在完善過程中，需要針對不同區(qū)域的實際情況，布設(shè)監(jiān)測點，及時了解當(dāng)?shù)氐奈廴厩闆r，加強(qiáng)對污染企業(yè)的管控，降低對環(huán)境產(chǎn)生的污染。所以非甲烷總烴在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅是一次科技上的進(jìn)步，更是我國環(huán)保體系完善的重要一步。

2.5 提升環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量與效率

環(huán)境監(jiān)測工作一直是環(huán)保工作開展的重點與難點，在實際操作過程中由于監(jiān)測質(zhì)量較低，無法為環(huán)保工作的開展提供可靠參考，嚴(yán)重制約環(huán)保工作的有序開展。但是非甲烷總烴在線監(jiān)測系統(tǒng)的實踐，能有效提升環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量與效率，為環(huán)保工作的開展提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，確保環(huán)保工作的高質(zhì)量開展。

3 NMHC 在線監(jiān)測系統(tǒng)介紹

3.1 系統(tǒng)的組成

NMHC 在線監(jiān)測系統(tǒng)是由多個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成的，包括煙塵計、氣相色譜儀、溫度、壓力檢測儀，污染源檢測儀等，具體的原理圖如圖1。

圖1 NMHC在線自動監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

這個系統(tǒng)可以實時的而且連續(xù)地對污染源中的NMHC 進(jìn)行測量，能夠用于NMHC 濃度的測定，同時并用標(biāo)準(zhǔn)氣樣可通過手動求法進(jìn)行儀器在線校準(zhǔn)和檢測，確保系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.2 在污染源VOCs監(jiān)測中的應(yīng)用

在樣品分析過程中，選擇1 號污染源樣品開展第1 次分析，具體圖譜如下。根據(jù)該圖譜可以發(fā)現(xiàn)總烴為1 號色譜峰，甲烷為2 號色譜峰，利用軟件處理顯示總烴和甲烷、NMHC 的含量分別為109.477，34.5355，74.9415mg/m3。系統(tǒng)重復(fù)性驗證主要是驗證該系統(tǒng)測定的重復(fù)性和準(zhǔn)確性，針對1 號樣品開展6 次重復(fù)測定，具體結(jié)果如表1 所示。根據(jù)該表，其中甲烷、總烴以及NMHC相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.584%，0.291%和0.124%。

表1 1#樣品分析重復(fù)性統(tǒng)計結(jié)果

此外，根據(jù)技術(shù)要求有關(guān)規(guī)定，非甲烷總烴線性誤差、量程漂移和零點可滿足相關(guān)需求。通過將在線監(jiān)測系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)與手工采樣樣品監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行比較，如表2 所示。

表2 在線監(jiān)測系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)與手工采樣樣品監(jiān)測結(jié)果比較

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用手工方法測定時其結(jié)果無法滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)需求，并且監(jiān)測結(jié)果有一定程度降低，主要是由于樣品在儲存和運(yùn)輸中存在損失，而采用非甲烷總烴在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測時，其結(jié)果滿足相關(guān)技術(shù)要求[3]。在線比對監(jiān)測時，采用非甲烷總烴在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠有效避免樣品在儲存運(yùn)輸中產(chǎn)生的變化，可適用于固體污染源VOCs 的監(jiān)測。

4 監(jiān)測的方法和原理

4.1 監(jiān)測方法

針對VOC，在監(jiān)測方法上采用氣象色譜-質(zhì)譜聯(lián)用以及質(zhì)子轉(zhuǎn)移電離-質(zhì)譜法，設(shè)備成本較高。為能夠?qū)崿F(xiàn)對工業(yè)廢氣中VOC 排放監(jiān)測，考慮經(jīng)濟(jì)可行性和廣泛推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)上，深入探究了非甲烷總烴在線監(jiān)測系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高性能穩(wěn)定監(jiān)測。該系統(tǒng)采用GC-FID 技術(shù)，其能夠廣泛應(yīng)用于采礦業(yè)，石油，化工等多個行業(yè)中。

4.2 實驗原理

六通進(jìn)樣閥雙色譜柱法：樣品經(jīng)六通閥進(jìn)樣，分別在甲烷柱和總烴柱上測得進(jìn)行甲烷以及總烴含量的測定，NMHC 的含量是上述兩者的差值，利用其除氫空氣可用于樣品替代并檢測，在總烴柱中氧的響應(yīng)值扣除樣品氧本身對于測定總烴產(chǎn)生的干擾性，可利用氣相色譜儀進(jìn)行測定，其中甲烷柱中主要填充不銹鋼填充柱，其參數(shù)為60～80 目，長2 米、內(nèi)徑3.2 毫米，在總烴柱中采用硅烷化玻璃為主，其參數(shù)為60～80 目，其中不銹鋼填充柱參數(shù)同上。

結(jié)語

通過對樣品進(jìn)行分析以及方法驗證，總烴甲烷NMHC 的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.3%，0.6%，0.1%，進(jìn)一步證明NMHC 在線監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)，其所采用的檢測方法能獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)分析，速度快，具有良好重復(fù)性，能夠針對污染源氣體NMHC 含量進(jìn)行有效測定，能夠?qū)崟r監(jiān)測可揮發(fā)性有機(jī)物的排放量。針對不同廠礦所排放的揮發(fā)性有機(jī)物其物質(zhì)含量不同，因此針對揮發(fā)性有機(jī)物的含量具體分析以及分類監(jiān)測還需要后續(xù)開展深入探究。