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煙氣中VOCs在線監(jiān)測(cè)及分析技術(shù)
VOCs（VolatileOrganicCompounds，揮發(fā)性有機(jī)化合物）廣泛存在于生活和工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，其在大氣中形成的光化學(xué)煙霧，大多具有致癌、致畸、致突變性，對(duì)環(huán)境和人體健康危害很大[1]。許多發(fā)達(dá)國(guó)家都頒布了相應(yīng)的法令限制VOCs排放，在監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中增加了VOCs。美國(guó)的光化學(xué)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中有56種VOCs，歐洲也有30多種VOCs被列入。我國(guó)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-2004）嚴(yán)格規(guī)定了33種大氣污染物的排放閾值，對(duì)苯、甲苯、二甲苯、酚類(lèi)、苯胺類(lèi)、硝基苯類(lèi)物質(zhì)的排放上限做出明確規(guī)定[2]。浙江省印發(fā)的《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》和《大氣污染防治“十三五”規(guī)劃》要求大力推進(jìn)VOCs重點(diǎn)減排工程實(shí)施，對(duì)重點(diǎn)企業(yè)開(kāi)展VOCs監(jiān)督性監(jiān)測(cè)，加大監(jiān)測(cè)頻次，嚴(yán)格VOCs有組織和無(wú)組織達(dá)標(biāo)排放管理。
隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越重視，逐漸改變了之前的“先污染，后治理”的意識(shí)。特別是在當(dāng)今的“互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)保”大環(huán)境，環(huán)境監(jiān)測(cè)的大數(shù)據(jù)為廢氣監(jiān)測(cè)和治理提供了有力支持。然而，目前國(guó)內(nèi)使用的VOCs廢氣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備和技術(shù)多種多樣，在實(shí)際操作中，不同行業(yè)的監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)也有較大差別，進(jìn)而直接影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)效果不理想。認(rèn)清我國(guó)不同行業(yè)主要監(jiān)測(cè)的VOCs組分，了解在線監(jiān)測(cè)和分析設(shè)備的精度與原理，對(duì)提高檢測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)保障，對(duì)改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)中國(guó)環(huán)境友好的可持續(xù)發(fā)展具有重要的社會(huì)意義。
1不同行業(yè)主要VOCs檢測(cè)因子
固定污染源VOCs主要來(lái)源于噴涂行業(yè)、皮革行業(yè)、石油化工廠、印刷行業(yè)、污水/垃圾處理廠、加油站泄露、生物質(zhì)、燃煤、半導(dǎo)體工業(yè)、冶金工業(yè)等[2]，主要檢測(cè)指標(biāo)為苯系物，非甲烷總烴以及部分揮發(fā)性有機(jī)溶劑。我國(guó)目前廢氣VOCS排放監(jiān)測(cè)要求標(biāo)準(zhǔn)，詳見(jiàn)表1。經(jīng)文獻(xiàn)調(diào)研[3-5]可知，集中工業(yè)園區(qū)工業(yè)有機(jī)廢氣的在線監(jiān)控，監(jiān)測(cè)因子主要是TVOC與硫化氫；餐飲業(yè)產(chǎn)生的油煙主要包含苯，甲苯，二甲苯和多環(huán)芳烴等有害物質(zhì)，運(yùn)營(yíng)期廢氣污染物主要包括可沉降顆粒物、細(xì)顆粒物及烴類(lèi)物質(zhì)等；汽車(chē)尾氣中含有大量的烯烴和多環(huán)芳烴如丁烯、甲苯和二甲苯等，其中含量高的是C8H10，可能是二甲苯或乙基苯。
2VOCs監(jiān)測(cè)及分析方法
應(yīng)用在污染源現(xiàn)場(chǎng)的固定污染源廢氣VOCs在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（VOCs-CEMS），按照采樣和測(cè)量方式劃分一般可分為：直接抽取測(cè)量方式、稀釋抽取測(cè)量方式和直接測(cè)量方式3種結(jié)構(gòu)[4]。稀釋抽取法CEMS占據(jù)了主要地位，主要分布在美國(guó)，微量取樣，靈敏度高，系統(tǒng)較復(fù)雜，價(jià)格高，連續(xù)時(shí)間長(zhǎng)；直接抽取CEMS*中等，主要在德國(guó)和日本，對(duì)分析儀器要求低，可實(shí)現(xiàn)多組分同時(shí)測(cè)量，維護(hù)量大；直測(cè)式CEMS*小，主要分布在英國(guó)和德國(guó)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)多組分同時(shí)測(cè)量，然而在線校準(zhǔn)難，維護(hù)量大。生產(chǎn)固定污染源廢氣VOCs在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的廠家有美國(guó)Durag、CICP、Phoenix，德國(guó)的SICKMAIHAK（西克麥哈克），法國(guó)OLDHAM，英國(guó)PROCAL，中國(guó)的天津藍(lán)宇、安徽銅陵藍(lán)盾、杭州聚光等。
根據(jù)煙氣組分濃度測(cè)定原理，VOCs的分析方法可分氫火焰離子化檢測(cè)、光離子化監(jiān)測(cè)、催化氧（下轉(zhuǎn)第106頁(yè)）（上接第138頁(yè)）化-非分散紅外吸收、氣相色譜/質(zhì)譜、傅立葉變換紅外光譜、差分吸收光譜、離子遷移譜、調(diào)諧吸收光譜等[5]。其中，氣相色譜/質(zhì)譜分析監(jiān)測(cè)靈敏度高，選擇性強(qiáng)，可檢測(cè)TVOC和VOCs單個(gè)組分，也可同時(shí)分析多個(gè)組分。這一在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在歐美日韓等已有廣泛應(yīng)用，并在我國(guó)部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市得到引進(jìn)，取得了良好的效果；傅立葉變換紅外光譜，檢測(cè)技術(shù)成熟，監(jiān)測(cè)VOCs種類(lèi)較多，可同時(shí)分析多個(gè)組分?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量周期短，相應(yīng)時(shí)間快；差分吸收光譜主要是對(duì)苯、甲苯、鄰（間、對(duì)）—二甲苯等苯系物進(jìn)行檢測(cè)，可更好的對(duì)苯系物成分進(jìn)行定量分析。同時(shí)，采用自動(dòng)切換—連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多排口同時(shí)在線監(jiān)測(cè)。一般現(xiàn)場(chǎng)采取非接觸式直接連續(xù)測(cè)量，無(wú)需預(yù)處理，保證氣體不失真，響應(yīng)時(shí)間很快，可實(shí)現(xiàn)測(cè)量光路區(qū)域內(nèi)的在線監(jiān)測(cè)；離子遷移譜在應(yīng)急監(jiān)測(cè)、食品安全監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域有所應(yīng)用。監(jiān)測(cè)靈敏度高、相比質(zhì)譜技術(shù)不需要真空系統(tǒng)，儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。可測(cè)量濃度低、腐蝕性強(qiáng)的氣體。
3我國(guó)VOCS在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展需求
隨著我國(guó)VOCs監(jiān)測(cè)、分析、去除等研究的深入，盡快建立并完善VOCs的監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及指南，優(yōu)化和統(tǒng)一VOCs監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)過(guò)程中監(jiān)測(cè)頻次和數(shù)據(jù)質(zhì)量誤差控制，勢(shì)在必行；其次，目前應(yīng)用廣泛的測(cè)量技術(shù)存在分辨率低、時(shí)間長(zhǎng)、化合物共溢等現(xiàn)象，而高質(zhì)量的分析儀、監(jiān)測(cè)儀器和自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多是國(guó)外引進(jìn)。努力加強(qiáng)污染源在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)高靈敏度、高時(shí)間分辨率以及連續(xù)在線自動(dòng)化儀器國(guó)產(chǎn)化和市場(chǎng)化，迫在眉睫。