PDF《第四章 综合分析及相关实验技术》

《分析测试仪器评议―从BCEIA'2017 仪器展看分析技术的进展》

第四章 综合分析及相关实验技术 ----环境空气和污染源废气中 VOCs 在线监测系统评议

一、什么是挥发性有机物 挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,以下简称 VOCs) 是一类有机化合物的统称,目前在国际范围内没有统一的定义.

世界 卫生组织(WHO)从物理层面定义为:在标准大气压下,熔点低于室 温、沸点低于 200~260℃的有机化合物总称.美国环保署(EPA) 、美国ASTM D3960-98 标准等从化学层面将其定义为: 除CO、 CO

2、碳酸、 金属碳化合物、碳酸盐和碳酸铵以外的,任何可以参加大气光化学反 应的碳化合物.在我国 VOCs 通常指常温下饱和蒸汽压大于 70Pa、常 压下沸点在 260℃以下的有机化合物, 或在 20℃条件下蒸汽压大于或 者等于 10Pa 具有相应挥发性的全部有机化合物. 按照化学结构, VOCs 可以分为烷烃(直链烷烃和环烷烃) 、烯烃、炔烃、苯系物、醇类、 醛类、醚类、酮类、酸类、酯类、卤代烃等等.

二、挥发性有机物环境危害 许多 VOCs 具有光化学活性, 在一定条件下可能引发光化学烟雾, 由此影响人的呼吸道功能,引发胸闷、恶心、疲乏等症状,同时也会 对植物系统造成损伤.部分 VOCs 是臭氧前体物质,VOC-NOx 的光化学 反应使得大气对流层的臭氧浓度增加,增强温室效应.此外,VOCs 可以在大气中形成细小粒子,是灰霾的成因之一.大多数的 VOCs 不 溶于水,可溶于苯、醇、醚等有机溶剂,对皮肤、粘膜有刺激性,对 中枢神经系统有麻醉作用.其所表现的毒性、刺激性、致癌作用和具 有特殊气味能导致人体呈现多种不适反应, 并对人体健康造成较大的 影响.因此,研究环境中 VOCs 的存在、来源、分布特点、迁移规律 以及对人体的影响一直受到人们的重视,并成为国内外研究的重点.

三、挥发性有机物排放来源 从VOCs 污染角度来看,VOCs 排放源非常复杂,从大类上分,主 要包括自然源和人为源,自然源主要为植被排放、森林火灾、野生动 物排放和湿地厌氧过程等,目前仍属于非人为可控范围.VOCs 人为 源主要包括移动源和固定源,固定源中又包括生活源和工业源等,详 见表 4-1-3-1.生活源 VOCs 排放对象复杂,包括建筑装饰、油烟排 放、 垃圾焚烧、 秸秆焚烧、 服装干洗等等. 生活源以无组织排放为主, 可以从生活的源头进行控制.目前 VOCs 排放主要来源为工业源,也 就是"大气固定污染源".大气固定污染源的 VOCs 排放所涉及的行 业众多,具有排放强度大、浓度高、污染物种类多、持续时间长等特 点,对局部空气质量的影响显著. 表4-1-3-1 人为源排放 VOCs 占比的估算结果 类型 人为源 比例(%) 工业源 工业溶剂使用 涂料 10.4 38.1 胶粘剂 5.4 脱脂剂 0.2 印刷 1.8 制药 1.7 其他 2.6 小计 22.1 化石燃料加工 与分配 冶炼 2.6 原油分配 1.4 汽油分配 1.7 柴油分配 0.7 其他 0.2 小计 6.6 化工 无机化工 0.3 有机原料化工 1.5 有机合成 1.6 小计 3.4 非化学工业 炼焦 3.0 矿业 0.9 炼铁/炼钢 0.1 食品 1.1 其他 0.9 小计 6.0 生活源 生物质燃烧 稻草 4.1 33.1 小麦 3.7 玉米 5.5 其他 1.9 树枝 2.8 小计 18.0 商业能源利用 工业能源 0.5 家庭小锅炉用 煤0.05 家庭炉灶用煤 1.8 其他 0.5 小计 2.9 废弃物处理 生物质露天焚 烧4.8 其他 0.9 小计 5.7 生活源溶剂使 用 涂料 1.8 胶粘剂 0.6 杀虫药 2.2 其他

2 小计 6.5 移动源 道路排放 汽油车 8.7 27.8 柴油车 0.9 摩托车 13.7 其他 0.1 小计 23.4 非道路排放 建筑机械 1.6 农业机械 0.1 其它 4.4 其它

1 1 总结

100

四、环境质量与污染物排放标准对 VOCs 的监测要求

五、VOCs 监测方法

1 离线分析方法

2 在线分析技术

六、国外典型的 VOCs 在线监测设备

1 VOCs 总量在线监测设备

2 VOCs 分量在线监测设备

七、国内典型的 VOCs 在线监测设备 目前国内 VOCs 监测主要是以监测 VOCs 总量为主, 同时对分量有 监测需求.而且采用 GC-FID 色谱分离法在线监测是目前主要推广的 方案.

1 VOCs 总量在线监测设备

2 VOCs 分量在线监测设备

八、在线监测问题与建议

1 在线监测问题

2 相关建议 本文通过 VOCs 概念、以及检测技术的介绍,结合我国针对废气 VOCs 已发布的检测标准和 VOCs 行业排放特点,详细阐述了现有废气 VOCs 在线监测系统中所存在的问题,主要体现在系统可靠性和适用 性方面. 从现有系统仪器性能看,目前大多数的废气 VOCs 在线监测系统 框架主要基于原有 CEMS 改进而来,很多细节的技术要点并没有针对 VOCs 的行业排放特点进行更改和优化,由此会带来的采样、前处理 等一系列问题,这是今后应该着重解决的问题. 同时,尽管国家已经颁布了相关的排放标准和检测标准,但是仍 然缺少针对自动监测系统的相关标准,尤其是废气 VOCs 在线监测系 统的安装及验收标准. 目前主要参考固定污染源烟气排放连续监测系 统技术要求及检测方法(试行) ,固定污染源烟气排放连续监测技术 规范(试行) ,但实际情况并不能完全适用. 面对目前国家环保税征收的迫切形势, 应当加快国家相关标准的 出台, 建立完整的废气 VOCs 在线监测系统的评价体系. 明确废气 VOCs 在线监测系统的安装及验收标准,加强系统适用性的评价工作.