烟气中VOCs在线监测及分析技术

马小龙　章贞贞　曾波涛　邹可兴　江莉

【摘 要】结合我国大气挥发性有机物（VOCS） 污染防治要求，分析了不同行业VOCs主要检测因子，对比了不同在线仪器监测和分析技术的特点，提出了符合我国VOCS排放在线监测技术的发展需求。

【关键词】监测因子；监测方法；组分

【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，挥发性有机化合物）广泛存在于生活和工业生产环境中，其在大气中形成的光化学烟雾，大多具有致癌、致畸、致突变性，对环境和人体健康危害很大[1]。许多发达国家都颁布了相应的法令限制VOCs排放，在监测项目中增加了VOCs。美国的光化学自动监测系统中有56种VOCs，欧洲也有30多种VOCs被列入。我国《大气污染物综合排放标准》（GB16297-2004）严格规定了33种大气污染物的排放阈值，对苯、甲苯、二甲苯、酚类、苯胺类、硝基苯类物质的排放上限做出明确规定[2]。浙江省印发的《“十三五”节能减排综合工作方案》和《大气污染防治“十三五”规划》要求大力推进VOCs重点减排工程实施，对重点企业开展VOCs监督性监测，加大监测频次，严格VOCs有组织和无组织达标排放管理。

随着社会的发展，人们对环境污染问题越来越重视，逐渐改变了之前的“先污染，后治理”的意识。特别是在当今的“互联网+环保”大环境，环境监测的大数据为废气监测和治理提供了有力支持。然而，目前国内使用的VOCs废气在线监测设备和技术多种多样，在实际操作中，不同行业的监测和分析系统也有较大差别，进而直接影响监测数据的准确性，导致监测效果不理想。认清我国不同行业主要监测的VOCs组分，了解在线监测和分析设备的精度与原理，对提高检测数据质量提供了理论基础和技术保障，对改善生态环境，促进中国环境友好的可持续发展具有重要的社会意义。

1 不同行业主要VOCs检测因子

固定污染源VOCs主要来源于喷涂行业、皮革行业、石油化工厂、印刷行业、污水/垃圾处理厂、加油站泄露、生物质、燃煤、半导体工业、冶金工业等[2]，主要检测指标为苯系物，非甲烷总烃以及部分挥发性有机溶剂。我国目前废气VOCS排放监测要求标准，详见表1。经文献调研[3-5]可知，集中工业园区工业有机废气的在线监控，监测因子主要是TVOC与硫化氢；餐饮业产生的油烟主要包含苯，甲苯，二甲苯和多环芳烃等有害物质，运营期废气污染物主要包括可沉降颗粒物、细颗粒物及烃类物质等；汽车尾气中含有大量的烯烃和多环芳烃如丁烯、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 我国目前废气VOCS排放监测要求标准

2 VOCs监测及分析方法

应用在污染源现场的固定污染源废气VOCs在线监测系统（VOCs-CEMS）， 按照采样和测量方式划分一般可分为：直接抽取测量方式、稀释抽取测量方式和直接测量方式3种结构[4]。稀释抽取法CEMS占据了主要地位，主要分布在美国，微量取样，灵敏度高，系统较复杂，价格高，连续时间长；直接抽取CEMS市场占有率中等，主要在德国和日本，对分析仪器要求低，可实现多组分同时测量，维护量大；直测式CEMS市场份额小，主要分布在英国和德国，系统简单，可实现多组分同时测量，然而在线校准难，维护量大。生产固定污染源废气VOCs在线监测系统的厂家有美国Durag、CICP、Phoenix，德国的 SICK MAIHAK（西克麦哈克），法国 OLDHAM，英国 PROCAL，中国的天津蓝宇、安徽铜陵蓝盾、杭州聚光等。

根据烟气组分浓度测定原理，VOCs的分析方法可分氢火焰离子化检测、光离子化监测、催化氧（下转第106页）（上接第138页）化-非分散红外吸收、气相色谱/质谱、傅立叶变换红外光谱、差分吸收光谱、离子迁移谱、调谐吸收光谱等[5]。其中，气相色谱/质谱分析监测灵敏度高，选择性强，可检测TVOC和VOCs单个组分，也可同时分析多个组分。这一在线监测技术在欧美日韩等已有广泛应用，并在我国部分经济发达城市得到引进，取得了良好的效果；傅立叶变换红外光谱，检测技术成熟，监测VOCs种类较多，可同时分析多个组分。现场测量周期短，相应时间快；差分吸收光谱主要是对苯、甲苯、邻（间、对）—二甲苯等苯系物进行检测，可更好的对苯系物成分进行定量分析。同时，采用自动切换—连续监测技术可以实现多排口同时在线监测。一般现场采取非接触式直接连续测量，无需预处理，保证气体不失真，响应时间很快，可实现测量光路区域内的在线监测；离子迁移谱在应急监测、食品安全监测等领域有所应用。监测灵敏度高、相比质谱技术不需要真空系统，仪器结构简单，成本较低。可测量浓度低、腐蚀性强的气体。

3 我国 VOCS在线监测技术的发展需求

随着我国VOCs监测、分析、去除等研究的深入，尽快建立并完善VOCs的监测技术标准及指南，优化和统一VOCs监测系统，加强监测过程中监测频次和数据质量误差控制，势在必行；其次，目前应用最广泛的测量技术存在分辨率低、时间长、化合物共溢等现象，而高质量的分析仪、专用监测仪器和自动监测系统多是国外引进。努力加强污染源在线监测技术的创新，实现高灵敏度、高时间分辨率以及连续在线自动化仪器国产化和市场化，迫在眉睫。

【参考文献】

[1]王强，周刚，钟琪，赵金宝，杨凯.固定源废气VOCs排放在线监测技术现状与需求研究[J].环境科學，2013，34（12）：4764-4770.

[2]李悦，邵敏，陆思华.城市大气中挥发性有机化合物监测技术进展[J].中国环境监测，2015，31（4）：1-7.

[3]孙涛，蔡昱，张云.餐饮废气颗粒物排放特征及环境影响研究[J].安徽农业科学，2015，43（11）：257-258.

[4]陈烽.污染源在线监测技术的发展与创新[J].资源节约与环保，2016，1：129.

[5]金峰，侯可勇，吴庆浩，花磊，崔华鹤，李海洋.气溶胶在线质谱仪及其在汽车尾气中的应用[J].现代科学仪器，2009，3：3-7.endprint