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环境专家全面解析气相色谱仪在国内VOCs监测中的应用

时间:2017-06-10 10:37

  Volatile Organic Compounds VOCs是大气中一类重要的气态污染物,广泛存在于空气、水和食物中。VOCs 不仅对人体健康和生态环境等有直接影响,还可通过参与大气光化学反应生成二次污染物如臭氧、过氧乙酰硝酸酯和有机气溶胶等,是导致空气污染的重要前体物之一。

  一、VOCs种类

  空气中的VOCs种类繁多且成分复杂,主要包括:苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸、石油烃化合物等,目前已鉴别出300多种挥发性有机物。在美国环保署(EPA)所列的优先控制污染物名单中就有50多种是挥发性有机物。

  二、VOCs的来源

  VOCs的来源主要有人为源和天然源,就全球尺度而言,天然源对VOCs的贡献超过了人为源。天然源包括植物释放、火山喷发、森林草原火灾等,其中最重要的排放源是森林和灌木林,最重要的排放物是异戊二烯和单萜烯。

  人为源可分为固定源、流动源和无组织排放源三类,其中固定源包括化石燃料燃烧.、溶剂(涂料、油漆)的使用、废弃物燃烧、石油存储和转运以及石油化工、钢铁工业、金属冶炼的排放;流动源包括机动车、飞机和轮船等交通工具的排放,以及非道路排放源的排放;无组织源包括生物质燃烧以及汽油、油漆等溶剂挥发。交通运输是全球最大的VOCs人为排放源,溶剂使用是第二大排放源。目前国内外对VOCs的天然源和人为源研究比较广泛。

  三、VOCs的特点及危害

  VOCs大多不溶于水,可混溶于苯、醇、醚等多数有机溶剂,大多对皮肤、粘膜有刺激性,对中枢神经系统有麻醉作用。其所表现出的毒性、刺激性、致癌作用和具有的特殊气味能导致人体呈现种种不适反应。

  VOCs具有相对强的活性,是一种性格比较活泼的气体,导致它们在大气中既可以以一次挥发物的气态存在,又可以在紫外线照射下,在PM10颗粒物中发生无穷无尽的变化,再次生成为固态、液态或二者并存的二次颗粒物存在,且参与反应的这些化合物寿命相对较长,可以随着风吹雨淋等天气变化,或者飘移扩散,或者进入水和土壤,污染环境。尽管目前科学界对VOCs在大气污染中的具体作为和反应机理还没有完全弄清楚,但它的危险性却已是昭然大白。空气中VOCs对环境的影响主要表现在以下几个方面:

  (1)大多数VOCs有毒、有恶臭,一部分VOCs有致癌性;

  (2)在阳光照射下,大气中的氮氧化物、碳氢化合物与氧化剂发生光化学反应,生成光化学烟雾,危害人体健康及作物生长;

  (3)卤烃类VOCs可破坏臭氧层。

  世界卫生组织和美国环保局认为空气中0.3 μg·L-1的苯就可使每百万的接触者中4~8人面临患白血病的危险,而且这种危险与VOCs的浓度成正比,它们通过饮食和吸入可能对人类健康产生不利的影响。

  我国环境空气中VOCs监测现状

  我国环境空气中VOCs在线监测依托国家超级站开展,从观测方式上看,超级站长期一般性运行、长期业务化运行和研究性强化观测各占三分之一。长期业务化运行的超级站有23个,其中有20个属于环保局或环保厅;研究性强化观测的超级站有20个,其中有10个属于科研院所和大学,有10个属于环保局或环保厅。在超级站的监测项目上,有82%的超级站观测大气氧化性(包括VOC),主要观测的项目有挥发性有机物(VOCs)、非甲烷总烃和过氧乙酰硝酸酯(PAN)。完全具备这三项指标的超级站有:暨南大学、上海市环境监测中心、大连市环境监测中心、江苏省环境监测中心、长春市环境监测中心站、天津市环境监测中心、内蒙古环境监测中心站共7个。

  根据国家大气光化学网的设置和监测要求,围绕开展京津冀及周边、长三角及周边、珠三角和成渝地区光化学监测,开展手工及自动监测。监测项目:手工网为乙炔、苯、正丁烷、1-丁烯、顺式-2-丁烯、反式-2-丁烯、环己烷、环戊烷、正癸烷、间-二乙基苯、对-二乙基苯等57种VOCs,自动监测包括VOCs(57种)、臭氧、NOy、UV辐射、过氧酰基硝酸酯类(PANs)、光解速率、非甲烷总烃(NMHCs)、气象参数等。

  我国《大气污染物综合排放标准》(GB1627-1996)的非甲烷总烃的厂界浓度标准为5mg/m3。鲁创公司根据GB/T15263-94《环境空气总烃的测定气相色谱法》、国家环境保护总局标准HJ/T38-1999《国家污染源排气中非甲烷总烃的测定气相色谱法》、《空气和废气监测方法》第四版中规定及推荐的非甲烷总烃热解吸法,经过科研人员多年努力,成功研发出一种为环境监测部门专门设计的、用于环境空气监测的创新性方案:GC-9860F(S)型总烃/非甲烷总烃/苯系物/VOCs检测专用气相色谱仪分析系统。该方案不仅能够加快分析周期,提高工作效率,而且有操作方便、数据准确、一机多功能等诸多优点。仪器采用双管定体积进样阀一次进样双填充柱并联单FID检测的流程优化方案,满足总烃和非甲烷总烃的检测分析要求。该方案已在多家从事空气环境质量检测机构获得有效应用

  一、GC-9860F(S)总烃/非甲烷总烃检测气相色谱仪的主要特点及技术参数:

  1、仪器主要特点

  (1)、总烃/非甲烷总烃检测分析专业化的气相色谱系统,可用于各种高低浓度气体样品相关检测项目,双氢焰检测器/三进样口/双管定体积进样阀进样的设计,可以一次进样完成气体样品中总烃、甲烷及非甲烷总烃含量测定,不存在测试条件的改变和定量困难的问题;比标准拆柱法的分析速度提高4-5倍。

  (2)、双管定体积进样阀进样分析非甲烷总烃,操作方便,重复性好,准确度高,工作效率高——有效避免重复进样,控制人为误差;(让实验操作人员从麻烦繁琐的操作中解放出来,提供工作效率、同时保证好的数据重复性和准确性)。同时具备定标系统和同时活化功能,大大提供工作效率及检测精度,亦可满足相关环境空气检测。

  (3)、专用双通道工作站:总烃/非甲烷总烃检测分析专用双通道色谱工作站,配有非甲烷总烃专用分析模块亦可扩展TVOC分析模块,可以按照相应国家标准要求的方法,具备自动扣除氧峰值、自动计算出非甲烷总烃含量(以碳计)的专用功能,也可以按GB/T 50325-2001等国标要求的方法,具备用甲苯的响应系数计算未鉴定的挥发性有机化合物的浓度的专门功能。有效的提高分析精度和分析处理速度。

  (4)、配上全自动热解吸仪,可一机多用,即可用热解吸法分析环境空气中的苯系物、TVOC及微量的非甲烷总烃;(专业方案应对环境中不同浓度的测试要求)。

  (5)、专用色谱工作站,不需要手动计算(包括氧峰扣除和甲烷峰扣除),按相应标准要求,一步到位,完成所有数据转换计算并直接得出结果;同时提供针对TVOC分析的专属数据处理模块。