煙氣中VOCs在線監測及分析技術

馬小龍　章貞貞　曾波濤　鄒可興　江莉

【摘 要】結合我國大氣揮發性有機物（VOCS） 污染防治要求，分析了不同行業VOCs主要檢測因子，對比了不同在線儀器監測和分析技術的特點，提出了符合我國VOCS排放在線監測技術的發展需求。

【關鍵詞】監測因子；監測方法；組分

【Abstract】In atmospheric volatile organic compounds （VOCS） pollution prevention requirements， analyzes the different industries VOCS main factor， compared the different online monitoring instrument and analysis technology， puts forward the VOCS emission demand for the development of online monitoring technology in our country.

【Key words】Monitoring factors； Monitoring methods； Component

0 引言

VOCs（Volatile Organic Compounds，揮發性有機化合物）廣泛存在于生活和工業生產環境中，其在大氣中形成的光化學煙霧，大多具有致癌、致畸、致突變性，對環境和人體健康危害很大[1]。許多發達國家都頒布了相應的法令限制VOCs排放，在監測項目中增加了VOCs。美國的光化學自動監測系統中有56種VOCs，歐洲也有30多種VOCs被列入。我國《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-2004）嚴格規定了33種大氣污染物的排放閾值，對苯、甲苯、二甲苯、酚類、苯胺類、硝基苯類物質的排放上限做出明確規定[2]。浙江省印發的《“十三五”節能減排綜合工作方案》和《大氣污染防治“十三五”規劃》要求大力推進VOCs重點減排工程實施，對重點企業開展VOCs監督性監測，加大監測頻次，嚴格VOCs有組織和無組織達標排放管理。

隨著社會的發展，人們對環境污染問題越來越重視，逐漸改變了之前的“先污染，后治理”的意識。特別是在當今的“互聯網+環保”大環境，環境監測的大數據為廢氣監測和治理提供了有力支持。然而，目前國內使用的VOCs廢氣在線監測設備和技術多種多樣，在實際操作中，不同行業的監測和分析系統也有較大差別，進而直接影響監測數據的準確性，導致監測效果不理想。認清我國不同行業主要監測的VOCs組分，了解在線監測和分析設備的精度與原理，對提高檢測數據質量提供了理論基礎和技術保障，對改善生態環境，促進中國環境友好的可持續發展具有重要的社會意義。

1 不同行業主要VOCs檢測因子

固定污染源VOCs主要來源于噴涂行業、皮革行業、石油化工廠、印刷行業、污水/垃圾處理廠、加油站泄露、生物質、燃煤、半導體工業、冶金工業等[2]，主要檢測指標為苯系物，非甲烷總烴以及部分揮發性有機溶劑。我國目前廢氣VOCS排放監測要求標準，詳見表1。經文獻調研[3-5]可知，集中工業園區工業有機廢氣的在線監控，監測因子主要是TVOC與硫化氫；餐飲業產生的油煙主要包含苯，甲苯，二甲苯和多環芳烴等有害物質，運營期廢氣污染物主要包括可沉降顆粒物、細顆粒物及烴類物質等；汽車尾氣中含有大量的烯烴和多環芳烴如丁烯、甲苯和二甲苯等，其中含量最高的是C8H10，可能是二甲苯或乙基苯。

表1 我國目前廢氣VOCS排放監測要求標準

2 VOCs監測及分析方法

應用在污染源現場的固定污染源廢氣VOCs在線監測系統（VOCs-CEMS）， 按照采樣和測量方式劃分一般可分為：直接抽取測量方式、稀釋抽取測量方式和直接測量方式3種結構[4]。稀釋抽取法CEMS占據了主要地位，主要分布在美國，微量取樣，靈敏度高，系統較復雜，價格高，連續時間長；直接抽取CEMS市場占有率中等，主要在德國和日本，對分析儀器要求低，可實現多組分同時測量，維護量大；直測式CEMS市場份額小，主要分布在英國和德國，系統簡單，可實現多組分同時測量，然而在線校準難，維護量大。生產固定污染源廢氣VOCs在線監測系統的廠家有美國Durag、CICP、Phoenix，德國的 SICK MAIHAK（西克麥哈克），法國 OLDHAM，英國 PROCAL，中國的天津藍宇、安徽銅陵藍盾、杭州聚光等。

根據煙氣組分濃度測定原理，VOCs的分析方法可分氫火焰離子化檢測、光離子化監測、催化氧（下轉第106頁）（上接第138頁）化-非分散紅外吸收、氣相色譜/質譜、傅立葉變換紅外光譜、差分吸收光譜、離子遷移譜、調諧吸收光譜等[5]。其中，氣相色譜/質譜分析監測靈敏度高，選擇性強，可檢測TVOC和VOCs單個組分，也可同時分析多個組分。這一在線監測技術在歐美日韓等已有廣泛應用，并在我國部分經濟發達城市得到引進，取得了良好的效果；傅立葉變換紅外光譜，檢測技術成熟，監測VOCs種類較多，可同時分析多個組分。現場測量周期短，相應時間快；差分吸收光譜主要是對苯、甲苯、鄰（間、對）—二甲苯等苯系物進行檢測，可更好的對苯系物成分進行定量分析。同時，采用自動切換—連續監測技術可以實現多排口同時在線監測。一般現場采取非接觸式直接連續測量，無需預處理，保證氣體不失真，響應時間很快，可實現測量光路區域內的在線監測；離子遷移譜在應急監測、食品安全監測等領域有所應用。監測靈敏度高、相比質譜技術不需要真空系統，儀器結構簡單，成本較低。可測量濃度低、腐蝕性強的氣體。

3 我國 VOCS在線監測技術的發展需求

隨著我國VOCs監測、分析、去除等研究的深入，盡快建立并完善VOCs的監測技術標準及指南，優化和統一VOCs監測系統，加強監測過程中監測頻次和數據質量誤差控制，勢在必行；其次，目前應用最廣泛的測量技術存在分辨率低、時間長、化合物共溢等現象，而高質量的分析儀、專用監測儀器和自動監測系統多是國外引進。努力加強污染源在線監測技術的創新，實現高靈敏度、高時間分辨率以及連續在線自動化儀器國產化和市場化，迫在眉睫。

【參考文獻】

[1]王強，周剛，鐘琪，趙金寶，楊凱.固定源廢氣VOCs排放在線監測技術現狀與需求研究[J].環境科學，2013，34（12）：4764-4770.

[2]李悅，邵敏，陸思華.城市大氣中揮發性有機化合物監測技術進展[J].中國環境監測，2015，31（4）：1-7.

[3]孫濤，蔡昱，張云.餐飲廢氣顆粒物排放特征及環境影響研究[J].安徽農業科學，2015，43（11）：257-258.

[4]陳烽.污染源在線監測技術的發展與創新[J].資源節約與環保，2016，1：129.

[5]金峰，侯可勇，吳慶浩，花磊，崔華鶴，李海洋.氣溶膠在線質譜儀及其在汽車尾氣中的應用[J].現代科學儀器，2009，3：3-7.endprint