日期：2017-11-08
前沿導(dǎo)讀
揮發(fā)性有機(jī)物治理已經(jīng)被提上日程，成為大氣污染防治的重要板塊。這也就對我國VOCs排放監(jiān)測提出了新的考驗。按照不同行業(yè)的需求，VOCs檢測對象也并非完全一樣，所以本文對VOCs監(jiān)測及分析方法以及VOCS在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展需求進(jìn)行詳解。
VOCs治理強(qiáng)化監(jiān)測需求 常用的技術(shù)有哪些？
引言
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，對環(huán)境和人體健康危害很大[1]。許多發(fā)達(dá)國家都頒布了相應(yīng)的法令限制VOCs排放，在監(jiān)測項目中增加了VOCs。美國的光化學(xué)自動監(jiān)測系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-2004)嚴(yán)格規(guī)定了33種大氣污染物的排放閾值，對苯、甲苯、二甲苯、酚類、苯胺類、硝基苯類物質(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重點減排工程實施，對重點企業(yè)開展VOCs監(jiān)督性監(jiān)測，加大監(jiān)測頻次，嚴(yán)格VOCs有組織和無組織達(dá)標(biāo)排放管理。
隨著社會的發(fā)展，人們對環(huán)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(dāng)今的“互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)保”大環(huán)境，環(huán)境監(jiān)測的大數(shù)據(jù)為廢氣監(jiān)測和治理提供了有力支持。然而，目前國內(nèi)使用的VOCs廢氣在線監(jiān)測設(shè)備和技術(shù)多種多樣，在實際操作中，不同行業(yè)的監(jiān)測和分析系統(tǒng)也有較大差別，進(jìn)而直接影響監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致監(jiān)測效果不理想。認(rèn)清我國不同行業(yè)主要監(jiān)測的VOCs組分，了解在線監(jiān)測和分析設(shè)備的精度與原理，對提高檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)保障，對改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)中國環(huán)境友好的可持續(xù)發(fā)展具有重要的社會意義。
1 不同行業(yè)主要VOCs檢測因子
固定污染源VOCs主要來源于噴涂行業(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。我國目前廢氣VOCS排放監(jiān)測要求標(biāo)準(zhǔn)，詳見表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)，運營期廢氣污染物主要包括可沉降顆粒物、細(xì)顆粒物及烴類物質(zhì)等；汽車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(jiān)測要求標(biāo)準(zhǔn)
2 VOCs監(jiān)測及分析方法
應(yīng)用在污染源現(xiàn)場的固定污染源廢氣VOCs在線監(jiān)測系統(tǒng)(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(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，微量取樣，靈敏度高，系統(tǒng)較復(fù)雜，價格高，連續(xù)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(xiàn)多組分同時測量，維護(hù)量大；直測式CEMS市場份額小，主要分布在英國和德國，系統(tǒng)簡單，可實現(xiàn)多組分同時測量，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)測系統(tǒng)的廠家有美國Durag、CICP、Phoenix，德國的SICKMAIHAK(西克麥哈克)，法國OLDHAM，英國PROCAL，中國的天津藍(lán)宇、安徽銅陵藍(lán)盾、杭州聚光等。
根據(jù)煙氣組分濃度測定原理，VOCs的分析方法可分氫火焰離子化檢測、光離子化監(jiān)測、催化氧化-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)測靈敏度高，選擇性強(qiáng)，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(jiān)測技術(shù)在歐美日韓等已有廣泛應(yīng)用，并在我國部分經(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，檢測技術(shù)成熟，監(jiān)測VOCs種類較多，可同時分析多個組分。現(xiàn)場測量周期短，相應(yīng)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(jìn)行檢測，可更好的對苯系物成分進(jìn)行定量分析。同時，采用自動切換—連續(xù)監(jiān)測技術(shù)可以實現(xiàn)多排口同時在線監(jiān)測。一般現(xiàn)場采取非接觸式直接連續(xù)測量，無需預(yù)處理，保證氣體不失真，響應(yīng)時間很快，可實現(xiàn)測量光路區(qū)域內(nèi)的在線監(jiān)測；離子遷移譜在應(yīng)急監(jiān)測、食品安全監(jiān)測等領(lǐng)域有所應(yīng)用。監(jiān)測靈敏度高、相比質(zhì)譜技術(shù)不需要真空系統(tǒng)，儀器結(jié)構(gòu)簡單，成本較低?？蓽y量濃度低、腐蝕性強(qiáng)的氣體。
3 我國VOCS在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展需求
隨著我國VOCs監(jiān)測、分析、去除等研究的深入，盡快建立并完善VOCs的監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及指南，優(yōu)化和統(tǒng)一VOCs監(jiān)測系統(tǒng)，加強(qiáng)監(jiān)測過程中監(jiān)測頻次和數(shù)據(jù)質(zhì)量誤差控制，勢在必行；其次，目前應(yīng)用最廣泛的測量技術(shù)存在分辨率低、時間長、化合物共溢等現(xiàn)象，而高質(zhì)量的分析儀、專用監(jiān)測儀器和自動監(jiān)測系統(tǒng)多是國外引進(jìn)。努力加強(qiáng)污染源在線監(jiān)測技術(shù)的創(chuàng)新，實現(xiàn)高靈敏度、高時間分辨率以及連續(xù)在線自動化儀器國產(chǎn)化和市場化，迫在眉睫。
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