摘要：揮發性有機物是一種重要的環境污染物,嚴重威脅著環境和人類的健康。隨著VOCs問題的日益突出,對VOCs監測技術的研究越來越多,監測技術逐漸完善。本文論述了VOCs監測工作的重要性,分析了國內外現有固定污染源VOCs監測技術現狀,并對我國污染源VOCs監測方法標準體系建設提出了建議。
揮發性有機化合物( VOCs) 通常指那些相對分子質量較小、在飽和蒸氣壓高、常溫環境下易揮發的有機化合物。國際性組織也對揮發性有機化合物進行了物理檢測，了解其對環境、人體健康的影響，并給出的定義也略有不同。一般來說，按照揮發性有機化合物組分與化學結構，將其分為醛酮類、芳香烴、鹵代烴、脂肪烴以及其他含氧類和含氮類等多種復雜的化合物。2014 年環境保護部發布的《大氣揮發性有機物源排放清單編制技術指南( 試行) 》將揮發性有機物的主要貢獻源劃分為生物質燃燒源、化石燃料燃燒源、工業過程源、溶劑使用源和移動源。
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VOCs 監測工作的重要性
自從《大氣污染防治行動計劃》實施到現在，全國空氣質量得到了顯著的改善，有關的二氧化硫、粉塵粉煤灰、氮氧化物等的排放也得到了控制，不過重點區域臭氧濃度仍呈上升趨勢，特別在夏秋季已成為部分城市首要的污染源。揮發性有機化合物是致使臭氧污染的前體物，其對于二次PM2.5 生成有著很大的影響。所以嚴格控制揮發性有機化合物的排放，才能從根本上解決大氣中PM2.5 和O3濃度的上升。而對于污染的治理，必須加強揮發性有機化合物的監測，嚴格控制有關揮發性有機化合物的排放，全面展開防治工作。
02
國外現有固定污染源VOCs 監測技術
美國環保署推出的VOCs監測方法有環境空氣VOCs分析方法、室內空氣VOCs分析方法和固定源廢氣VOCs分析方法。固定污染源廢氣多采用在線分析儀進行現場分析，如在線GC-MS /FID/PID/ECD 等，還可使用傅立葉變換紅外光譜和非分散紅外分析儀，還可將廢氣采集于氣袋或氣瓶中后再進行分析。國際標準化組織( ISO)也發布了關于VOCs檢測的標準方法，對于固定源廢氣主要采用在線方法，如催化氧化-非分散紅外光譜、GC/FID 等。
03
國內固定污染源VOCs監測技術
我國揮發性有機物監測標準體系已初步形成，對于固定污染源，主要采用實驗室分析方法，如GC-MS，GCFID，氣相色譜外的分析儀器采用的較少，如紅外光譜等，也較少采用現場在線或便攜式儀器分析方法。目前常用的分析方法主要有兩種類型，即手工采樣后離線實驗室分析和在線分析。
3.1離線分析
離線分析即現場采集完樣品后，立即運回實驗室，使用GC、GC-MS 等分析儀器對樣品進行分析。現行的手工離線采樣方法主要分為全量氣體采樣法和吸附劑富集采樣法兩種。
3.1.1全量氣體采樣法
用容器直接采集一定體積空氣進行采樣的方法叫做全量氣體采樣法，使用的容器有玻璃容器、聚合物袋、聚四氟乙烯、不銹鋼采樣罐等，其中應用最廣泛的是不銹鋼罐和聚合物袋。罐式采樣法能避免采樣過程中出現穿透、分解、解析難等問題，保持樣品完整性，能夠多次使用分析。聚合物袋則具有物美價廉的優點，采樣體積大，能夠反復使用，但有容易受到污染物滲透的影響而造成樣品污染的缺點。
3.1.2 吸附劑富集采樣法
吸附劑富集采樣法是指使用固體吸附劑對揮發性有機化合物進行吸附濃縮，是一種將預留濃縮與采樣過程結合在一起的方法。吸附管采樣法有較多優點，如能夠獲得氣體污染物的時間加權平均濃度，而且容易運輸和清洗; 能夠反復使用，具有明顯的價格優勢; 適用范圍廣泛，對于絕大多數的化合物都可以使用，而且采集樣品的體積變化范圍大。但是此類方法也存在缺點，并不適合于采集揮發性極高的化合物。
吸附劑富集采樣法常用的吸附劑一般有XAD-2、活性炭、TenaxTA、Carbopack 以及Carbotrap等。在采集污染源樣品時，含有高濃度顆粒物與水分的廢氣同樣會對后續測定產生影響。因此在采樣時，需要先用玻璃棉過濾頭、不銹鋼濾膜等去除顆粒物，然后再使用冷凝裝置、硅膠顆粒等去除水分。
3.2 在線分析
在實驗室內進行監測分析能夠得到準確的數據，但不能實時反映空氣質量變化，對于現實中連續排放監測的意義很小，且從樣品采集到儀器分析都存在諸多干擾因素，如在存儲環節、運輸環節、收集環節的容器污染等，實驗室測試也很繁瑣，成本與結果不成正比。而在線分析技術可避免來自衍生化或其他過程的干擾，使測量結果更為準確。
3.2.1氣相色譜法
在線氣相色譜儀具有高選擇性、高靈敏度、應用范圍廣的優點，有多種檢測器可供選擇: 如MS、FID、PID 等，主要包括在線自動采樣系統、自動前處理系統、自動進樣系統和分析儀器等部分。此外，FID、PID 可單獨使用測定VOCs 總量。
3.2.2 光譜法
光譜分析方法是基于與物質結構和組成相關的特征信息進行檢測的方法，只要能夠選擇適宜的波段范圍與方法，就能準確進行檢測。該方法有良好的選擇性及靈敏度，不需要樣品與實驗室配套設施，有著動態化、非破壞、快速、高效等特點，很適合進行現場快速檢測、實時在線分析。
3.2.3 質子轉移反應質譜法
質子轉移反應質譜( PTR-MS) 是一種快速在線測量大氣中痕量揮發性有機物的分析技術，具有靈敏度高、分析時間快等其他分析方法不能達到的優點，且在線采樣無需濃縮。
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污染源VOCs監測方法標準體系建議
我國現有的VOCs監測方法標準體系還不完善，如VOCs 排放行業與VOCs種類眾多，需要增加VOCs分析目標物種類，用以覆蓋更多的VOCs排放行業。另外由于不同VOCs的性質存在較大的差異，應針對不同性質的VOCs制定相應的分析標準。目前污染源廢氣在線分析方法較少，還需要研究更適應于固定污染源監測的在線分析方法，并針對不同的類型設計不同的在線分析方法，如對GC、FID、PID、光譜技術等制定相應的方法標準。制定在線分析方法標準還需要關注樣品采集與前處理技術，以適應污染源廢氣高溫高濕等嚴苛的環境條件。在線方法是質量保證與質量控制的有效手段，在保證時效性與便捷性的同時，還能夠獲得高質量監測數據。
