固定污染源废气VOCs在线监测技术探究

赵菲

摘 要 据相关调研发现，VOCs（挥发性有机物）主要源自于固定污染源的超标排放，其最为显著的特点便是对环境污染严重、污染种类多且浓度高、对人体危害极大，一旦控制不当排放超标便会致使大气污染严重。对此，本文结合笔者既往固定污染源VOCs监测实践经验，对固定污染源废气VOCs在线监测技术进行了细致探讨，以飨同仁。

关键词 固定污染源;VOCs;在线监测

1 固定污染源VOCs在线监测采样技术

在VOCs废气的排放过程中通常含有大量气态水，而水分的存在不仅会导致采样及运输时样品出现损失，而且还会对最终的监测结果造成影响。然而，普通的冷凝脱水在脱水的同时也会相应滤除部分VOCs组分，从而导致待测样品失真。因此，对于固定污染源VOCs在线监测，通常采取如下三种方式进行采样：

1.1 气态脱水采样

气态脱水技术能够将气态水分从所采集VOCs气体的待测样品中进行有效分离，并能在分离去除水分的同时将待测样品的成分予以最大程度的保留。通常，该脱水设备的材料由于呈现酸性，因此VOCs废气的待测样品中所含有的碱性气体（NH3）成分会对设备造成一定的损坏，且该设备的脱水、抗高温以及使用寿命等情况，也会由于排放废气污染源的情况而有所不同。

1.2 全程高温伴热

为防止VOCs废气中气态水分在运输的过程中出现冷凝，通常会采取加热、伴热的方式来减少因冷凝而导致的待测样品损失失真。而通过采取120～180℃伴热的形式，使样品自采样探头经输送管，再传输至监测仪器的进样流路、切换阀、采样泵以及监测器等整个过程中不发生冷凝。在石化行业所排放的VOCs废气中，采用该技术能够有效防止废气中的高沸点成分在降温后因吸附于管道出现损失，而影响样品监测结果的真实性、准确性。同时，全程高温伴热进行采样时对于伴热管线的材质、加热稳定性以及各结构部件的腐蚀性等均有着十分严格的要求。

1.3 稀释采样

对于废气排放中VOCs浓度较高的企业，可先使用干态零气对所采集的待测样品进行稀释，其一方面能够减少样品中水分含量从而降低水分对监测精度的影响，另一方面经过稀释后的VOCs气体浓度会相应的减少，从而有效避免了待测样品中VOCs浓度过高而超出监测仪器的测量量程。该技术对于稀释所用零气的质量要求较高，且对于稀释比精度的把控要求也极为严格，通常须采用计算机控制在50∶1～200∶1，因而往往对分析仪器灵敏度也有十分高的要求。

需要注意的是，固定污染源VOCs气体中除气态水分外，还有较高浓度的颗粒污染物，长期运作后往往会导致采样系统的探头、管线等出现一定的磨损或堵塞而影响在线监测仪器的正常运作与测量质量。因此，通常须采用惯性分离、高频反吹以及滤芯加热等技术定期对颗粒污染物予以处理，以减少颗粒污染物附着而影响监测结果的精确性。同时，为防止采集与输送VOCs气体时吸附或黏附接触材料，采样系统的探头、管线、过滤部件以及各类接头、阀门构件等均应使用惰性材料，如此不仅能够确保采样气体的稳定性，而且能够使采集的VOCs废气快速通过，从而大大减少了废气因停留时间过久而出现吸附的情况[1]。

2 固定污染源VOCs在线监测分析技术

VOCs废气排放主要呈现浓度跨度大、成分复杂多变等特点，因此，针对不同固定污染源VOCs在线监测的不同要求，使得灵敏度高、多成分监测的GC-FID/PID分析技术以及快速响应、多成分监测的FTIR分析技术成为VOCs较为常用的在线监测分析技术。

2.1 FID分析技术

被监测VOCs气体流经H2与空气燃烧的高温火焰时发生化学电离，并通过处理与待测样品VOCs形成正比电信号，从而对排放的VOCs进行判断。该技术对于各类组分的VOCs气体都能响应，尤其对碳氢或碳挥发性有机物具有极高的灵敏度，因而多用于此类VOCs废气的监测中。但FID体积及重量通常较大且须H2作为辅助而危险性高，因此，现场监测应用不多，且VOCs废气中的气态水、O2以及N、O以及卤素原子等的存在往往会使监测结果出现误差。

2.2 PID分析技术

VOCs废气经检测仪紫外灯后被离子化，所形成的正负离子通过气体电荷测量而转化为电流信号，然后根据待测气体浓度与电流信号的线性关系计算得出待测气体浓度。该监测仪器响应快、灵敏度高且无须H2、空气做辅助，同时携带较为方便，因而在现场应急监测、室内监测以及危险气体预警等方面十分适用。但受紫外灯能量的限制，使得部分种类的VOCs气体的响应不高。例如，针对短链烷烃类VOCs气体响应慢，甚至检测不到。

2.3 GC-FID/PID分析技术

根据VOCs组分的不同，采用色谱柱分离方法并选择不同检测器系统，以实现对多个组分的监测与分析。待测VOCs气体经过FID/PID后所产生的电信号输出到记录仪器，并得到峰面积与有机化合物质量呈正比的色谱图，然后通过色谱圖对待测VOCs废气开展定性与定量分析。该技术采用超过120℃的高温全程伴热进行样品的采集与传输，并采用抗腐蚀性能强和惰性材料，从而大大减少了样品传输过程中的吸附现象，其对于挥发性有机物废气检测的可选择性强、灵敏度高，且操作起来较为便捷，测量结果较为稳定、可靠，并能实现对多个组分的同时测量，因而得到了广泛的应用。

2.4 FTIR分析技术

通过VOCs废气中大气痕量气体组分中的红外辐射“指纹”特征吸收光谱测量与分析，从而实现对待测样品中多种挥发性有机物组分的定性与定量检测分析。该技术由于光谱范围广，可检测VOCs种类多且可同时分析多个组分，且监测周期短、响应快、操作简便、灵敏度高，但相比气象色谱技术的维护作业量大且维护成本较高[2]。

3 结束语

为真正响应我国“绿色发展”号召，加大重点行业VOCs的专项整治成为当前环保及相应部门的工作核心。对此，相应环境监测人员务须全面加强VOCs在线监测的质量把控，多措并举切实提升VOCs废气处治成效，进而为还百姓于“蓝天白云”竭尽己力。

参考文献

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

[2] 杨怡明，于丹丹，郭英丽，等.固定污染源VOCs在线监测技术探析[J].漯河职业技术学院学报，2018，17（5）：23-26.