固定污染源廢氣中揮發(fā)性有機物監(jiān)測分析技術(shù)探索

李代遠

（廣東環(huán)境保護工程職業(yè)學院，廣東 佛山 528216）

目前，我國的工業(yè)體系創(chuàng)新、水利水電工程以及能源工程的應用，都涉及到了能源轉(zhuǎn)化，而能源轉(zhuǎn)化是產(chǎn)生揮發(fā)性有機物的主要因素。其中，大部分的揮發(fā)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(jié)合當前的固定污染源廢氣揮發(fā)性有機物監(jiān)測技術(shù)進行探討，也是進一步強化當前固定污染源廢氣揮發(fā)有機物監(jiān)測質(zhì)量的關(guān)鍵。

1 揮發(fā)性有機物的定義

當前，國際上針對揮發(fā)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(guān)規(guī)定中明確指出的化合物元素。從揮發(fā)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(fā)性有機化合物會參與到大氣環(huán)境的臭氧中，是PM2.5和臭氧形成的前置物質(zhì)，也是直接導致城市出現(xiàn)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(yè)生產(chǎn)體系、建筑裝修以及汽車尾氣，與燃燒性能源行業(yè)也有一定的關(guān)系。因此，行業(yè)的發(fā)展必須要配備有針對性的監(jiān)測體系，這樣才能夠有效控制廢氣揮發(fā)性有機物的擴散，從而達到保護環(huán)境的目的[1]。

2 揮發(fā)性有機物的監(jiān)測意義

目前，我國對于固定污染源廢氣揮發(fā)性有機物的控制較為成熟，已經(jīng)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(fā)展進程的全面推進以及工業(yè)的全面興起，固定污染源的類型和數(shù)量也在不斷增加。這導致廢氣揮發(fā)性有機物的監(jiān)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(nèi)外固定污染源廢氣中揮發(fā)性有機物監(jiān)測技術(shù)分析

3.1 國際化技術(shù)體系

在21世紀初，國際標準化組織已經(jīng)針對揮發(fā)性有機物的監(jiān)測體系進行了研究，并且制定了一系列的指標系統(tǒng)，美國的環(huán)保署也結(jié)合空氣類型進行了揮發(fā)性有機物監(jiān)測分類，經(jīng)過技術(shù)研究之后，定位了大部分歐美國家的監(jiān)測手段。其中，固定污染源廢氣多采用在線分析儀進行現(xiàn)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(jié)合廢氣采集打造了專業(yè)化的容器和設(shè)備，以此來為實驗室分析提供基礎(chǔ)支持。

3.2 國內(nèi)常規(guī)監(jiān)測技術(shù)分析

隨著國際技術(shù)體系的不斷發(fā)展，國內(nèi)也結(jié)合固定污染源揮發(fā)性有機化合物的監(jiān)測進行了研發(fā)，傳統(tǒng)的分析方式是通過現(xiàn)場采樣，然后進行實驗室分析。

3.2.1 實驗室手工監(jiān)測

這種監(jiān)測技術(shù)主要是指在現(xiàn)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(jiān)測，同時，需要在規(guī)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(zhì)譜儀為主，該方式在多個領(lǐng)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(zhì)，以此針對揮發(fā)性有機物進行精準采集。該方法應用較為廣泛，能夠監(jiān)測固定時間段內(nèi)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(fā)性有機物的收集和監(jiān)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(fā)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(jīng)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(yōu)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(nèi)部，從而導致樣品損失，造成檢測結(jié)果誤差，因此，不適用于大批量的監(jiān)測作業(yè)。

3.2.2 在線監(jiān)測體系

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

（1）氣相色譜類在線監(jiān)測類型

利用氣相色譜原理打造的在線監(jiān)測體系，與原有的氣相色譜分析技術(shù)有一定的相似性，如監(jiān)測人員可以結(jié)合揮發(fā)性有機物的種類，來選擇具有針對性的技術(shù)體系進行監(jiān)測。一般情況下，在當前常規(guī)的現(xiàn)場監(jiān)測過程中，監(jiān)測器往往帶有FD系統(tǒng)。這類監(jiān)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(jiān)測的質(zhì)量。而攜帶質(zhì)譜監(jiān)測儀的GC-MS在線監(jiān)測設(shè)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(chǔ)上，該種在線監(jiān)測設(shè)備沒有完全推廣使用，這也是后續(xù)技術(shù)研發(fā)的重點[3]。

（2）在線警報體系

在線警報體系主要是在監(jiān)測器內(nèi)部設(shè)置PID傳感設(shè)備，雖然無法針對某一種監(jiān)測對象的濃度進行定量測定，但可以快速結(jié)合環(huán)境中廢氣揮發(fā)有機物的總量進行監(jiān)測，不用區(qū)分具體種類，還可以在總量達到設(shè)定標準后發(fā)出聲光警報。這種類型的設(shè)備成本較低，同時運行速度較快，且能夠在短時間內(nèi)快速地進行監(jiān)測和響應，在當前的應急監(jiān)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(yè)揮發(fā)物質(zhì)監(jiān)測設(shè)備進行協(xié)同作業(yè)。

（3）紅外遙感類監(jiān)測體系

紅外遙感類的監(jiān)測體系，主要是以當前常見的傅里葉變換－紅外光譜監(jiān)測設(shè)備為主。此類檢測體系可以針對多種類型的揮發(fā)性有機化合物進行精準監(jiān)測，其反應較為靈敏，得出數(shù)據(jù)的速度較快，往往應用在現(xiàn)場的快速應急抽查中。但其與原有的氣象色譜監(jiān)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(jiān)測設(shè)備

合并式監(jiān)測設(shè)備主要是將飛行時間質(zhì)譜監(jiān)測技術(shù)與質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應技術(shù)相融合，打造了針對性的融合監(jiān)測儀器，是現(xiàn)有的在線智能化監(jiān)測設(shè)備中最高級的類別，不僅可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)對空氣中揮發(fā)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(jiān)測部門，只是在實驗室進行監(jiān)測使用。

3.3 監(jiān)測站房設(shè)置

在固定污染源揮發(fā)性有機物監(jiān)測的過程中，需要結(jié)合實際的作業(yè)需求設(shè)置監(jiān)測站房，以確保能夠為在線監(jiān)測提供有效的平臺和環(huán)境。站房必須要獨立于其他設(shè)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(nèi)設(shè)置多套分析儀表等設(shè)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(xiàn)高效率的運維作業(yè)，且站房的空間高度應維持在2.8 m以上。

站房內(nèi)部需要設(shè)置空調(diào)以及采暖系統(tǒng)，溫度應控制在15～30 ℃左右，濕度控制在60%以下，以此為相關(guān)設(shè)備提供有效的運轉(zhuǎn)保障，同時，要設(shè)置完善的排風扇以及通風系統(tǒng)，保證站房內(nèi)部空間通風良好。此外，站房內(nèi)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(nèi)，以滿足日常零點以及量程校準和校驗需求。

4 結(jié)語

在當前的社會發(fā)展環(huán)境下，進一步改善空氣質(zhì)量已成為了環(huán)境治理的首要任務，而固定污染源廢氣揮發(fā)性有機物造成的污染，成為改善空氣質(zhì)量的關(guān)鍵問題。結(jié)合相關(guān)監(jiān)測技術(shù)的應用優(yōu)勢分析發(fā)現(xiàn)，在當前針對揮發(fā)性有機化合物進行監(jiān)測的過程中，利用手工監(jiān)測以及在線監(jiān)測的方式能夠打造全方位的監(jiān)測方案，也能夠為后續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新奠定堅實基礎(chǔ)。