固定污染源废气中挥发性有机物监测分析技术探索

李代远

（广东环境保护工程职业学院，广东 佛山 528216）

目前，我国的工业体系创新、水利水电工程以及能源工程的应用，都涉及到了能源转化，而能源转化是产生挥发性有机物的主要因素。其中，大部分的挥发性有机化合物会直接排放到大气中，这也是大气污染的主要因素。因此，结合当前的固定污染源废气挥发性有机物监测技术进行探讨，也是进一步强化当前固定污染源废气挥发有机物监测质量的关键。

1 挥发性有机物的定义

当前，国际上针对挥发性有机物的定义为：能够直接参与大气光化学反应的有机化合物，其中也涵盖了相关规定中明确指出的化合物元素。从挥发性有机物的类型来分，可分为含氧有机物、含氯有机物、含硫有机物、含氮有机物、非甲烷烃类等多种类型。而且，这些挥发性有机化合物会参与到大气环境的臭氧中，是PM2.5和臭氧形成的前置物质，也是直接导致城市出现雾霾、灰霾以及光化学烟雾的主要因素。其主要污染源为工业生产体系、建筑装修以及汽车尾气，与燃烧性能源行业也有一定的关系。因此，行业的发展必须要配备有针对性的监测体系，这样才能够有效控制废气挥发性有机物的扩散，从而达到保护环境的目的[1]。

2 挥发性有机物的监测意义

目前，我国对于固定污染源废气挥发性有机物的控制较为成熟，已经可以对颗粒污染源以及硫化物和氮化物进行初步的控制。但随着整体社会发展进程的全面推进以及工业的全面兴起，固定污染源的类型和数量也在不断增加。这导致废气挥发性有机物的监测工作面临较大的困难，而温室效应以及大气污染的不断加剧也是当前必须要解决的问题。

3 国内外固定污染源废气中挥发性有机物监测技术分析

3.1 国际化技术体系

在21世纪初，国际标准化组织已经针对挥发性有机物的监测体系进行了研究，并且制定了一系列的指标系统，美国的环保署也结合空气类型进行了挥发性有机物监测分类，经过技术研究之后，定位了大部分欧美国家的监测手段。其中，固定污染源废气多采用在线分析仪进行现场分析，如GC-MS/FID/PID/ECD在线分析法、在线催化氧化－非分散红外分析法等[2]。同时，结合废气采集打造了专业化的容器和设备，以此来为实验室分析提供基础支持。

3.2 国内常规监测技术分析

随着国际技术体系的不断发展，国内也结合固定污染源挥发性有机化合物的监测进行了研发，传统的分析方式是通过现场采样，然后进行实验室分析。

3.2.1 实验室手工监测

这种监测技术主要是指在现场进行空气采样后马上进入实验室，将采集到的样本进行成分监测，同时，需要在规定时间以及限定的条件下进行操作。其常见的分析方式是以气相色谱仪以及气相色谱/质谱仪为主，该方式在多个领域都有应用，其效果较为精准，流程较为简便。此外，样本的采集方式主要包括固相吸附管采样法以及特定容器采样法。

（1）固相吸附管采样法主要是利用了特定吸附材料作为主要介质，以此针对挥发性有机物进行精准采集。该方法应用较为广泛，能够监测固定时间段内空气中污染物的平均浓度；又由于吸附管本身的体积较小，可以进行长时间的保存以及运输。因此，在实际应用过程中，往往会应用在某一类或者某几类挥发性有机物的收集和监测中，具有较高的重复性使用特点。但这种方法的缺点是，往往需要考虑污染物本身的浓度以及采样体积，整体流程较为复杂，针对个别高浓度的挥发性污染物需要进行前期处理。

（2）特定容器采样法是利用聚合物薄膜气袋或者经过惰性化处理之后的不锈钢罐进行污染物采集，在确保收集到的污染物样本积累到一定体积之后才可以进行实验。该方式的主要优势在于成本较低，体积大，同时可以进行重复测试；其缺点在于，由于容器较大，其清洁过程中费时费力，还可能会有部分有机物吸附到容器内部，从而导致样品损失，造成检测结果误差，因此，不适用于大批量的监测作业。

3.2.2 在线监测体系

结合我国当前的固定污染源挥发性污染有机物的监测需求，打造智能化的监测方案已成为了多方关注的重点，因此，利用信息技术以及高新技术营造的在线自动监测体系已初步投入使用，且产生了较好的效果。

（1）气相色谱类在线监测类型

利用气相色谱原理打造的在线监测体系，与原有的气相色谱分析技术有一定的相似性，如监测人员可以结合挥发性有机物的种类，来选择具有针对性的技术体系进行监测。一般情况下，在当前常规的现场监测过程中，监测器往往带有FD系统。这类监测仪可以直接测定固定源废气中的有机物，可通过前期的有机物特征性定位来提升监测的质量。而携带质谱监测仪的GC-MS在线监测设备，应用范围更广，其具有较高的定量准确率，但价格普遍较贵，因此，在考虑成本和性价比的基础上，该种在线监测设备没有完全推广使用，这也是后续技术研发的重点[3]。

（2）在线警报体系

在线警报体系主要是在监测器内部设置PID传感设备，虽然无法针对某一种监测对象的浓度进行定量测定，但可以快速结合环境中废气挥发有机物的总量进行监测，不用区分具体种类，还可以在总量达到设定标准后发出声光警报。这种类型的设备成本较低，同时运行速度较快，且能够在短时间内快速地进行监测和响应，在当前的应急监测体系中有着较强的应用效率，此外，还可以配备其他的专业挥发物质监测设备进行协同作业。

（3）红外遥感类监测体系

红外遥感类的监测体系，主要是以当前常见的傅里叶变换－红外光谱监测设备为主。此类检测体系可以针对多种类型的挥发性有机化合物进行精准监测，其反应较为灵敏，得出数据的速度较快，往往应用在现场的快速应急抽查中。但其与原有的气象色谱监测仪相比，有一定的缺陷，且维护成本较高，因此，还没有进行推广和应用。

（4）合并式监测设备

合并式监测设备主要是将飞行时间质谱监测技术与质子转移反应技术相融合，打造了针对性的融合监测仪器，是现有的在线智能化监测设备中最高级的类别，不仅可以在短时间内实现对空气中挥发性污染物的类型鉴定，还具有在线化学分析功能，可以准确定位有机物的含量、成分以及影响。但由于造价较高，并未应用在一线监测部门，只是在实验室进行监测使用。

3.3 监测站房设置

在固定污染源挥发性有机物监测的过程中，需要结合实际的作业需求设置监测站房，以确保能够为在线监测提供有效的平台和环境。站房必须要独立于其他设施之外，且与采样点之间的距离要保持在70 m左右。如果站房内设置多套分析仪表等设备，每增加一台机柜，站房的整体面积需要增加4 m2，只有这样才能够确保实现高效率的运维作业，且站房的空间高度应维持在2.8 m以上。

站房内部需要设置空调以及采暖系统，温度应控制在15～30 ℃左右，湿度控制在60%以下，以此为相关设备提供有效的运转保障，同时，要设置完善的排风扇以及通风系统，保证站房内部空间通风良好。此外，站房内部必须要配备不同类型以及不同浓度的标准气体，并且维持在有效检测期限内，以满足日常零点以及量程校准和校验需求。

4 结语

在当前的社会发展环境下，进一步改善空气质量已成为了环境治理的首要任务，而固定污染源废气挥发性有机物造成的污染，成为改善空气质量的关键问题。结合相关监测技术的应用优势分析发现，在当前针对挥发性有机化合物进行监测的过程中，利用手工监测以及在线监测的方式能够打造全方位的监测方案，也能够为后续的技术创新奠定坚实基础。