牡丹江市环境科学研究所 黑龙江牡丹江 157000
摘要：我国光化学烟雾污染问题日益突出，目前的研究性监测结果显示各地检出的 VOCs 主要包括烷烃、芳香烃、卤代烃、烯烃、炔烃、醛类、酮类等，其浓度水平一般低于 10 ppb。但是要具体考虑到各地 VOCs 的污染存在差异性，所以，各地应针对实际情况制订出优先控制 VOCs 清单并开展例行监测，要具体问题具体分析。国家重点监控污染源的 VOCs 排放监测结果表明，大部分国控重点污染源其VOCs 排放浓度达到了国家相关标准要求。在监测方法标准方面，亟需制订我国环境空气中 VOCs 以及污染源排放VOCs 的在线监测方法标准，同时，配套加快 VOCs 标准样品研究和 VOCs 监测质控技术规范研究，不断加强对 VOCs监测的质量控制，提高监测效率的同时保证监测的效益，为VOCs 污染控制提供有力的技术支撑。
关键词：挥发性有机物 环境监测技术 大气污染 VOCs 监测
1 挥发性有机物的来源及危害
挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，简称VOCs）是一类有机化合物的统称，目前在国际范围内并没有统一的定义。世界卫生组织（WHO，1999）和我国一些环境法规标准（如中国HJ/T 423-2008）从物理层面将其定义为：在标准大气压下，熔点低于室温、沸点低于200~260℃的有机化合物的总称。美国联邦环保署、美国ASTM D3960-98标准、欧盟国别排放上限指令Directive 2001/81/EC等从化学层面将其定义为：除CO、CO2、碳酸、金属碳化物、碳酸盐和碳酸氨之外的，任何可以参加大气光化学反应的碳化合物。我国环境保护部于2014年发布了两项与VOCs密切相关的技术指南，《大气挥发性有机物源排放清单编制技术指南（实行）》、《城市大气挥发性有机化合物（VOCs）监测技术指南》，其中将VOCs定义为：在常压下沸点低于260℃或常温下饱和蒸气压大于70.91Pa 的有机化合物。
VOCs 是造成 PM 2.5 和 O 3 产生的主要因素，引起了社会各界的广泛关注，也成为了国内外生态环境领域专家学者研究的重点、难点之一。根据环保部公布的中国环境质量状况公报的数据，在 74 个率先实施新标准的城市中，发现影响其环境质量的是以 PM 2.5 为首的污染物，这些城市的超标天数中是因为 PM 2.5 影响的比例达到了 62.7%，而以 O 3为首要的污染物的比例也达 24.9%，远远超过了其他影响空气质量的污染物所占的比例。目前，PM 2.5 和 O 3 已经成为影响我国各城市空气质量的最关键因素。同时，O 3 也是众多发达国家影响空气质量的首要污染物，就美国EPA公布的2015年美国空气质量现状和趋势显示，2015 年全美国各点位 O 3的 8 h 平均浓度为 67 ppb，有超过 10%的站点 O 3 浓度仍然无法达到美国环境空气质量标准要求（75 ppb）。
2 挥发性有机物的监测技术
2.1 气相色谱法
在实际测量过程中，气相色谱法可以精准地测量出空气中挥发性有机物的含量。气相色谱法测量主要分两个阶段进行，分别是样品采集阶段和样品测定阶段。样品采集主要是通过吸附管收集一定数量的空气，吸附剂在实际应用中可以把空气中的挥发性有机物保留下来。样品的监测会提高吸附管的温度，这样有机物会逐渐解吸，进入到气相色谱仪器中，再对气相色谱仪进行监测。
气相色谱法在实际应用中需要较长的时间来完成，具有滞后性。此外，气相色谱法所使用的范围也有一定的局限性，样品采集的过程也相当复杂，且监测的过程中要用到很多化学药品和试剂，需要耗费很大的成本。随着科学技术的不断发展，新的监测技术快速发展并广泛应用，近年来，在线气相色谱法在挥发性有机物监测中的使用越来越多，提高了监测的效率和监测的准确性。
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2.2 挥发性有机物在线监测技术
2.2.1 在线气相色谱监测技术
在线气相色谱监测技术不需要利用吸附管来吸附空气、采集监测样本，而是通过环路或浓缩罐让空气在微压力的状态下注入到试管中，从而收集到监测样本在预浓缩管中收集的样本，短期内就能够有效地提升空气温度，大大提高了脱附操作的效率。此外，空气进入到预缩管内可以直接进入到分离柱里，由于分离柱中是含有双色谱的，因此，空气分离的效率能够大幅度提高，且可以根据不同沸点的差异性对气体进行分离处理。
2.2.2 TOFMS 技术
TOFMS 技术又被称为飞行时间质谱分析法，其主要是利用质子和电荷的不同，控制电场的影响，进而对离子在电场内的运动时间进行统计，分析其统计的结果。TOFMS 技术对空气中挥发性有机物的监测可以在短期内完成，甚至整个监测的过程可以控制在几分钟内，且能得到一个准确的监测结果，大大地提高了监测的效益。但 TOFMS 技术也有其自身的局限性，它会受到干扰离子的影响，进而导致形成的质谱图具有一定的复杂性，增加了监测人员的工作难度。
2.2.3 PTR-MS 技术
PTR-MS 技术是利用电离和流动漂浮模型对空气内的挥发性有机物进行监测。PTR-MS 技术在实际应用中优势是灵敏度高、监测时间较短、监测结果清晰度高，最为关键的就是能够不断简化对监测样本采集、处理的过程，因此，整个监测并不会受到空气内其他物质所造成的干扰。PTR-MS技术能够对汽车尾气进行精准的监测，我国环境领域的空气质量研究专家开始利用 PTR-MS 技术对空气中挥发性有机物进行系统研究。
3 我国环境空气中 VOCs 监测情况
近年来，部分地区环保部门、科研机构和高等院校研究显示，不同区域 VOCs 种类和组成虽然存在一定的差异，但是烷烃、芳香烃、卤代烃、烯烃、炔烃、醛类、酮类在各地是普遍存在的 VOCs，而且各类 VOCs 中对 O 3 产生影响较大的主要是芳香烃和烯烃。其中在上海监测到的 VOCs 包括丁烷、丙烷、乙烷、苯系物、2-甲基戊烷、1，2-二氯乙烷等，其浓度水平在 1.10～8.41ppb 之间；在北京监测到的 VOCs包括乙炔、乙烷、丙烷、苯系物、乙烯、正/异丁烷、异戊烷等，其浓度水平在 1.12～5.25 ppb 之间。中国环境监测总站大气监测实验室对环境空气中的VOCs 等 56 种O 3 前体物，28 种卤代烃和 15 种含氧挥发性有机物进行监测，根据监测结果显示试验点周围环境空气中浓度较高的 VOCs 主要包括乙烷、正丁烷、丙酮、乙烯、丙烷、甲苯、苯、乙炔、异戊烷、间/对二甲苯等，且试验期间环境空气中部分挥发性有机物浓度在 0.82～6.94 ppb 之间。
4 我国污染源 VOCs 排放监测情况
国家环境监测总站对江苏、广东、重庆、浙江、山西等26 个地区的化工、通信设备和其他电子设备制造、医药制造、交通运输设备制造、石油加工与炼焦等 28 个行业进行的 VOCs 监测数据统计显示，其中，90 家企业苯浓度范围介于 0.001 5～10.6 mg/m 3，有 95 家企业甲苯浓度范围在0.001～38.5 mg/m 3，有 73 家企业二甲苯浓度范围为0.001 5～55.9 mg/m 3，都控制在执行的排放限值下；而 164家企业非甲烷总烃浓度范围为 0.03～4 390 mg/m 3，其中，3家企业浓度超过 120 mg/m 3 的浓度限值，分别为 232 mg/m 3、811 mg/m 3 和 4 390 mg/m 3。在废气排放方面，18 家企业苯浓度范围为 0.000 25～0.15 mg/m 3，20 家企业甲苯浓度范围为0.000 25～0.166 mg/m 3，12 家企业二甲苯浓度范围为0.000 25～0.019 9 mg/m 3，35 家企业非甲烷总烃浓度范围为0.02～2.86 mg/m 3，都控制在执行的排放限值下。
参考文献
[1]胡冠九.浅谈环境有机污染物监测发展趋势［J］.环境监测管理与技术，2010（03）：18-21。
[2]大气挥发性有机物源排放清单编制技术指南。
[3]VOCs环境统计工作手册。
论文作者:杨金生
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年3期
论文发表时间:2019/6/5
标签：挥发性论文; 有机物论文; 浓度论文; 技术论文; 在线论文; 环境论文; 甲苯论文; 《建筑学研究前沿》2019年3期论文;