在線氣相色譜儀監(jiān)測(cè)大氣揮發(fā)性有機(jī)物你了解多少呢
揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs)是一類有機(jī)物，它普遍對(duì)人體健康有直接危害，部分組分還具有致癌性。此外，它還是PM2.5的重要前體物和光化學(xué)煙霧的主要組成物。目前VOCs已經(jīng)成為我國城市大氣中最突出的污染物類別，隨著社會(huì)的發(fā)展以及環(huán)保研究的深入，它繼PM2.5之后，成為最受關(guān)注的污染物之一。但我國對(duì)于VOCs的監(jiān)測(cè)和管控尚不成熟，甚至在2017年以前對(duì)其沒有明確的定義。原環(huán)境保護(hù)部等六部委聯(lián)合印發(fā)《“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案》意在加速并加強(qiáng)對(duì)于VOCs的防止，并規(guī)定VOCs是指參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物，包括非甲烷烴類、含氧有機(jī)物、含氮有機(jī)物、含硫有機(jī)物等，是形成臭氧和細(xì)顆粒物污染的重要前體物。準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)是治理的基礎(chǔ)，2017年12月原環(huán)境保護(hù)部印發(fā)了((2018年重點(diǎn)地區(qū)環(huán)境空氣揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)方案》，確定了監(jiān)測(cè)技術(shù)要求，并規(guī)定監(jiān)測(cè)的組分共117種，包括沸點(diǎn)在一104oC～230oC的乙烷、乙烯、甲醛、苯、氟利昂、六氯丁二烯等，而非甲烷總烴等總量型的指標(biāo)，由于無法真實(shí)反映VOCs的污染情況，沒有作為監(jiān)測(cè)的因子列出。VOCs的監(jiān)測(cè)可以分為手工監(jiān)測(cè)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)兩大類。相對(duì)于“現(xiàn)場采樣一實(shí)驗(yàn)室分析”的手工監(jiān)測(cè)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)具有時(shí)效性強(qiáng)、數(shù)據(jù)量大、代表性較好、較節(jié)省人力、儀器較復(fù)雜等特點(diǎn)。
氣相色譜法
由于大氣中VOCs組分眾多，因此常采用氣相色譜法對(duì)組分進(jìn)行分離。單根色譜柱難以將沸點(diǎn)一104～2300C的所有VOCs分離，因此一般采用兩根色譜柱的方式。
雙柱分離
目前VOCs自動(dòng)監(jiān)測(cè)的雙柱分離方式，主要有兩種：并聯(lián)式、串聯(lián)式。
并聯(lián)式要求富集一熱脫附也是并聯(lián)式的雙氣路，此方式為雙管路采樣通道，一路富集c2～c5的烴類物質(zhì)，它們經(jīng)熱脫附后進(jìn)入氣相色譜的1#號(hào)色譜柱分離，由FID檢測(cè);另一路富集C5～C12烴類物質(zhì)、含氧和鹵代烴類物質(zhì)，組分經(jīng)熱脫附后進(jìn)入2#色譜柱分離，由MS檢測(cè)。
2018年2月原環(huán)境保護(hù)部組織編制的《環(huán)境空氣臭氧前體有機(jī)物手工監(jiān)測(cè)技術(shù)要求(試行)》推薦串聯(lián)式的氣相色譜分離方式，它也是目前采用較廣泛的VOCs自動(dòng)監(jiān)測(cè)方式。其基本流程是熱脫附后的VOCs由載氣帶人氣相色譜儀，低沸點(diǎn)的VOCs組分先后流經(jīng)1#號(hào)色譜柱、2#色譜柱分離，并進(jìn)入FID檢測(cè);待低沸點(diǎn)VOCs組分從1#色譜柱流入2#色譜柱后，閥切換，剩余組分在1#色譜柱中繼續(xù)分離，陸續(xù)流入MS檢測(cè)。
檢測(cè)器
用于VOCs自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)器較多，包括MS、FID、PID、ECD等，其中使用廣泛的是MS和FID。
FID對(duì)烴類物質(zhì)靈敏度高，但它選擇性低，且只能依靠保留時(shí)間定性，測(cè)定結(jié)果容易受到干擾舊5|，此外，對(duì)大部分有取代基團(tuán)的有機(jī)物，特別是氟利昂系列，它的靈敏度偏低。MS可根據(jù)組分的碎片離子定性和定量，具有適用性、鑒別能力以及靈敏度，特別面對(duì)未知污染時(shí)，它具有其它檢測(cè)器難以企及的性能。
性能指標(biāo)與特點(diǎn)
該方法分析的VOCs組分多，并且具有較強(qiáng)的能力擴(kuò)展空間。可通過增加采樣體積，獲得低的方法檢出限，也可以通過延長采樣時(shí)間，使監(jiān)測(cè)的代表性增加。白石對(duì)104種VOCs組分進(jìn)行了測(cè)定，包括了C2～C12的烴類、苯系物、鹵代烴、醛酮類，整體分析效果較好，其中共有89種物質(zhì)線性達(dá)到0.99，準(zhǔn)確度相對(duì)誤差均在30%之內(nèi)，采樣體積以300mL計(jì)，用6次平行測(cè)定結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍作為檢出限，其均在0.8×10-9mol/mol以下。
在面對(duì)VOCs組分眾多的大氣樣品時(shí)，即便采用了快速色譜技術(shù)，單次分析時(shí)間也難以低于15min，因此該方法在及時(shí)|生上略有瑕疵。
關(guān)于VOCs揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用氣相色譜儀GC-（FID）監(jiān)測(cè)有機(jī)揮發(fā)性氣體濃度及特征污染物氣體濃度，采用可以快速、連續(xù)在線監(jiān)測(cè)有機(jī)揮發(fā)性氣體濃度及特征污染物氣體濃度，集數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)發(fā)布、數(shù)據(jù)審核、統(tǒng)計(jì)分析等功能于一體。
固定污染源VOCs揮發(fā)性有機(jī)物（非甲烷總烴+苯系物）在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用全程高溫抽取法對(duì)樣氣進(jìn)行抽取，采用氣相色譜儀—氫火焰離子化檢測(cè)技術(shù)對(duì)固定污染源揮發(fā)性有機(jī)物排放進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)由 VOCs（甲烷、非甲烷總烴、苯系物）監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)構(gòu)成。
VOCs監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)主要由采樣探頭、伴熱管線、預(yù)處理單元、 VOCs分析儀、電控單元組成，測(cè)量時(shí)煙氣由機(jī)柜內(nèi)的高溫采樣泵抽取，樣氣全程高溫在180℃以上，經(jīng)由采樣探頭、高溫伴熱管線、除塵過濾器后通入VOCs分析儀進(jìn)行測(cè)量。為保證測(cè)量的長期準(zhǔn)確性，系統(tǒng)集成有氮?dú)?、?biāo)氣和零氣，定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行零點(diǎn)和量程的標(biāo)定。
VOCs揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有現(xiàn)場數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送、遠(yuǎn)程故障診斷、報(bào)表統(tǒng)計(jì)和圖形數(shù)據(jù)分析等功能，組網(wǎng)靈活，運(yùn)行成本低。同時(shí)，系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，組合方便，并且能夠完全滿足與企業(yè)內(nèi)部的DCS系統(tǒng)和環(huán)保部門數(shù)據(jù)系統(tǒng)通訊的要求。
