环境空气中挥发性有机物监测技术

发表时间:2021/2/2   来源:《基层建设》2020年第27期   作者:林晓红 马立科 石仁德
[导读] 摘要:随着社会的发展,我国的环境工程建设的发展也有了改善。
        山东省青岛生态环境监测中心  山东青岛  266000
        摘要:随着社会的发展,我国的环境工程建设的发展也有了改善。环境空气中挥发性有机物具有较强的光化学活性,可以通过与氮氧化物等结合生成臭氧、二次有机气溶胶,从而污染环境,对人体也有很大的危害,因此采用有效的监测方法准确判断VOCs的浓度与组成,从而分析其来源具有十分重要的意义,文中总结与讨论了近些年来对于VOCs监测经常采用的方法,分析比较了各方法的优缺点,以期在VCOs的监测中根据监测的化合物类别选择恰当的方法。
        关键词:环境空气;挥发性有机物;监测技术
        引言
        随着我国经济的快速发展,这也就在一定程度上推动了各行各业的向前发展,从而使得我国人们的生活水平得到了极大的提高。但是社会的快速发展,也在一定程度上造成了一定的环境问题。其中有机污染物作为当前环境污染中较为重要的组成部分,对于居民生活环境有着较大的影响。为了能够有效的处理挥发性有机物污染问题,我国正在努力追究挥发性有机物的主要来源,从而能够制定合理的处理措施,有效实现环境污染的有效治理。另外,挥发性有机物污染的防治研究,还能够在一定程度上推动我国化工企业的有效发展,从而实现当前社会经济的稳定发展。
        1挥发性有机物的定义
        目前国内外关于挥发性有机化合物(VolatileOrganicCompounds,以下简称VOCs)的具体定义并没有统一的认识,在各类监测方法中更加注重对目标化合物的监测,下面将国际上对VOCs的几种定义列举如下:世界卫生组织(WHO)将其定义为:当大于标准大气压时,在室温下以气态状态存在于空气中、沸点范围在50℃~260℃的这一类有机化合物总称。美国联邦环保署(EPA)、美国ASTMD3960-98标准等将其定义为:可以参与大气光化合作用的有机化合物。我们国家目前没有国家层面上关于VOCs的定义,环境保护部等在发布的《十三五挥发性有机物污染防治工作方案》中挥发性有机物采用了美国EPA的定义即VOCs是指参与大气光化学反应的有机化合物,包括烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等、含氧有机物、挥发性卤代烃、甲硫醇、甲硫醚这些含硫有机化合物等,是形成臭氧(O3)和细颗粒物(PM2.5)污染的重要前体物。
        2我国针对挥发性有机物污染的处理现状
        挥发性有机物的大量排放已经对我国环境造成了严重污染,并且对人们的健康也造成了非常大的影响。然而各种产品的生产活动及人们的日常生活行为中,挥发性有机物的产生不可避免,这就在一定程度上增加了挥发性有机物污染防治的难度。近年来我国已经逐步意识到挥发性有机物大量排放对我国造成的影响,正在不断采取有效措施来促进挥发性有机物污染防治工作的开展,对此我国也出台了一些防治处理的具体文件。虽然我国部分地区目前的挥发性有机物污染防治工作已经略有成效,但是总体来看挥发性有机物的排放总量还是超出正常范围,对我国环境依旧会造成极大污染。这也就表明,我国还需要注重挥发性有机物污染防治处理技术的应用,逐步完善挥发性有机物污染防治管理体制,进而有利于促进各项污染防治工作的高效开展。在当前的挥发性有机物治理中,由于部分地区对于治理重点缺乏一个较为详细的了解,这就导致其在治理中不能很好的进行针对性的污染防治,不利于环境质量的有效提高。同时,治理重点的不明确,必然导致当前相关规定的不完善,这就会对环境治理带来一定的困难,不利于污染防治效率的有效提高。
        3环境空气中挥发性有机物监测技术
        3.1完善政策强化监管
        为了有效实行对挥发性有机物的治理和防治,这就要求政府部门能够完善政策强化监管,从而使得当前的挥发性有机物治理能够被落实到具体的社会生产中。在这一过程中,一方面,政府有关部门能够建立健全相关的监控系统,从而使得政府能够对污染源进行一个准确的定位,从而制订一个有针对性的治理方案,有效实现污染防治效率的提高。另一方面,政府还应当注意监管力度的加强。

在当前的监管中,由于监管力度较低,这就导致企业对于相关的污染防治制度缺乏一定的认同,不利于污染防治的顺利进行。随着环保理念在当前社会发展所占比重的增大,这就导致各地区都对挥发性有机物防治有着足够的重视,从而制订了一系列相对严格的污染防治规范。在相关制度推行的过程中,政府部门还应当能够对相关制度进行一定的改进,确保其能够充分满足当前时代发展的需要,有效实现环境污染治理效率的提高。同时,有关部门还应当注意对于企业废料排放的监管,确保废料排放能够严格符合当前的绿色环保发展理念,有效实现社会经济的持续发展。
        3.2质谱法(MS)
        质谱分析是应用质谱学原理测量离子荷质比(电荷-质量比)的分析方法。利用高速电子撞击被分析样品,被分析样品离子化,再利用不同质量离子在电磁场中运动行为不同,据此计算出响应组分的质谱信息,可以对样品组分进行定性或定量分析。常见的在线式质谱分析设备有扇形磁场质谱仪、四级杆质谱仪、飞行时间质谱仪以及质子转移反应质谱仪。扇形磁场质谱仪稳定性好、定量分析精度高;四级杆质谱仪具有体积小、综合性能好等优点,也是在线分析中应用最广泛的一种;飞行时间质谱仪适用于快速反应气体变化的检测;质子转移反应质谱仪灵敏度高,可快速在线测量大气中痕量挥发性有机物,响应快速,且在线采样无需浓缩。与其他方法相比质谱法有明显优势,可以满足对固定污染源废气中挥发性有机物的分析要求。质谱法具有分析范围广、可进行全组分测量、灵敏度高、检出限低、选择性强等优点,但其价格昂贵、维护成本高、标定方法复杂、对维护人员的经验技术要求高。
        3.3光谱法
        光谱分析法是根据物质的光谱来鉴别物质及确定其化学组成和相对含量的方法,是以分子和原子的光谱学为基础建立起的分析方法,选择对应的波段范围和适当的处理方法,就能准确检测待测物质。光谱法具有良好的组分选择性、动态化测量、非破坏性、快速响应、实时出数等特点,适合进行现场快速检测、实时在线分析。常见的用于挥发性有机物检测的光谱分析方法有:差分吸收光谱法(DOAS)、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)等。差分吸收光谱法,其基本原理就是利用空气中气体分子的窄带吸收特性来鉴别气体成分,并根据窄带吸收强度来推演出微量气体的浓度。根据挥发性有机物气体成份对光辐射(紫外/可见)的“指纹”特征吸收信息,实现定性和定量测量,可同时测量多种气体成份。差分吸收光谱法可直接连续测量,无需预处理,不改变被测气体的性质和浓度,响应时间迅速,可对测量光路区域内的气体组分进行在线监测;但其检测分析的灵敏度比色谱技术低,检测挥发性有机物的组分种类较少,主要为苯、甲苯等苯系物。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)检测技术成熟,一种将傅立叶变换的数学处理,用计算机技术与红外光谱相结合的分析鉴定方法,通过测量干涉图和对干涉图进行傅里叶变化的方法来测定红外光谱。可对样品进行定性和定量分析,适合对有机物、无机物、聚合物、微量样品等样品进行分析。傅里叶变换红外光谱法预先配置了强大的光谱谱库,可通过对未知物样品光谱进行谱库检索,实现混合物样品的剖析测量,可同时检测挥发性有机物的种类较多。傅里叶变换红外光谱法具有检测周期短、响应快速、使用方法等特点,但其检测分析的灵敏度一般较色谱技术低,且设备维护成本高、维护量大。挥发性有机物的监测方法各有各的优缺点,在大规模推广应用中主要考虑性能优良的同时,兼顾运营维护成本、维护难度等要求。随着挥发性有机物监测原理和技术的不断进步,气相色谱法、质谱法、光谱法等方法会在检测工作中发挥重要的作用,对挥发性有机物的排放管理意义重大。故开发性能优良,价格有竞争力,运营维护简单的挥发性有机检测设备具备广阔的前景。
        结语
        采用有效的方法监测环境空气中的挥发性有机物具有十分重要的现实意义。通过以上讨论可以看出,目前监测环境空气中挥发性有机物的方法较多,在实际的操作过程中,应根据需要选择合适的监测挥发性有机物的方法,从而提高数据的准确性,对控分析挥发性有机物的来源和控制其总量提供技术支持。
        参考文献:
        [1]张小斌,史东娜.江苏省化工园区企业挥发性有机物控制现状及相关对策探析[J].江西化工,2020(02):362-365.
        [2]谢永霞,门雪燕.安阳市挥发性有机物排放特征及污染防治对策[J].安阳工学院学报,2020,19(02):26-28+59.
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