大氣中VOCs檢測技術(shù)大盤點

1VOCs定義

VOCs是一類有機化合物的組合，不同組織對其有不同的定義，主要分為兩類，一類是學(xué)術(shù)意義上的定義，一類是環(huán)保意義上的定義。

化學(xué)意義上的定義主要有五種：1)揮發(fā)性有機物污染防治技術(shù)政策定義VOCs為熔點低于室溫、沸點范圍在50℃~260℃之間的有機化合物;2)世界衛(wèi)生組織將VOCs定義為沸點范圍在50-260℃之間，室溫下飽和蒸汽壓過133.32Pa，在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機物，按揮發(fā)性有機物化學(xué)結(jié)構(gòu)可進一步分為8類：烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醇類、酮類和其他化合物;3)ISO 4618/1-1998中VOCs指原則上，在常溫常壓下，任何能自發(fā)揮發(fā)的有機液體和/或固體;4)德國DIN55649-2000將VOCs定義為在常溫常壓下，任何能自發(fā)揮發(fā)的有機液體和/或固體，在通常壓力條件下，沸點或初餾點低于或等于250℃的任何有機化合物;5)我國北京地方標準DB11/447-2007中將VOCs定義在20℃條件下蒸汽壓大于或等于0.01kPa，或者特定適用條件下具有相應(yīng)揮發(fā)性的全部有機化合物的統(tǒng)稱。

環(huán)保意義上的定義主要有兩種：1)美國EPA對VOCs的定義為除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的碳化合物;2)美國ASTM D3960-98中VOCs指任何能參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機化合物。

我國大氣污染防治相關(guān)政策和標準中，還沒有大氣中VOCs的明確定義，而VOCs的定義關(guān)系到檢測方法制定、治理措施等問題。

2VOCs標準

我國VOCs檢測標準有《HJ 732-2014固定污染源廢氣 揮發(fā)性有機物的采樣 氣袋法》、《HJ 733-2014泄漏和敞開液面排放的揮發(fā)性有機物檢測技術(shù)導(dǎo)則》、《HJ 734-2014固定污染源廢氣 揮發(fā)性有機物的測定 固相吸附-熱脫附/氣相色譜-質(zhì)譜法》、《HJ 644-2013 環(huán)境空氣 揮發(fā)性有機物的測定 吸附管采樣-熱脫附 氣相色譜-質(zhì)譜法》以及《GB 21902-2008 合成革與人造革工業(yè)污染物排放標準》附錄C，均采用色譜法進行分析。

VOCs排放標準國家還沒有相關(guān)規(guī)定，但是上海、天津、廣東等地區(qū)針對不同行業(yè)制定了一些地區(qū)標準，如《DB12/524-2014 工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物排放控制標準(天津)》、《DB44/814-2010家具制造行業(yè)揮發(fā)性有機化合物排放標準(廣東)》、《DB44/815-2010印刷行業(yè)揮發(fā)性有機化合物排放標準(廣東)》、《DB44/816-2010表面涂裝(汽車制造業(yè))揮發(fā)性有機化合物排放標準(廣東)》、《DB44/817-2010制鞋行業(yè)揮發(fā)性有機化合物排放標準(廣東)》、《DB31/374-2006半導(dǎo)體行業(yè)污染物排放標準(上海)》。

美國EPA在上世紀八九十年代制定了一系列大氣有毒有機物檢測標準，其中涉及VOCs檢測的共有6項，均是氣相色譜法，但可配備不同的采樣方法和檢測方法。

3VOCs檢測技術(shù)概述

我國大氣中的VOCs主要來源于石油化工、有機化工、表面涂裝、包裝印刷、醫(yī)藥、塑料制品等行業(yè)。因此大氣中VOCs的檢測主要應(yīng)用于三個方面：一大氣中VOCs檢測;二污染源集中排放VOCs檢測;三生產(chǎn)過程VOCs泄露檢測。與三種應(yīng)用場合相適應(yīng)，VOCs的檢測儀器也分為實驗室儀器、在線式儀器和便攜式儀器三類。

實驗室VOCs檢測

VOCs實驗室分析發(fā)展較早，也比較成熟。分析方法為使用采樣袋、蘇碼罐、吸附劑或吸收液將VOCs采集回實驗室，再經(jīng)過熱解析、溶劑解析等前處理過程后，利用GC或HPLC分析。

實驗室VOCs檢測主要難點在于選擇合適的采樣方法可以采集到所有揮發(fā)性有機污染物，制定規(guī)范的運輸方案防止運輸過程中VOCs的損失，選擇合適的前處理過程所有的揮發(fā)性有機物進入分析儀器。

實驗室分析方法的主要優(yōu)勢是結(jié)果，主要缺點是時效性差，采樣和運輸過程中易導(dǎo)致樣品損失，影響測定的性和可靠性。

在線VOCs檢測儀

VOCs在線分析儀主要有在線氣相色譜儀、在線質(zhì)譜儀、在線氣質(zhì)聯(lián)用儀、在線PID和FID檢測器、在線紅外光譜儀、在線激光檢測儀和在線差分光學(xué)吸收光譜儀等。

由于VOCs沒有標準的檢測方法，而且在線系統(tǒng)用于現(xiàn)場檢測，而不同現(xiàn)場的揮發(fā)性有機物種類差異較大且相對穩(wěn)定，故檢測需求不同。因此需要根據(jù)自身的需求和各種檢測儀器的特點選擇合適的檢測方法。

在線氣相色譜儀可檢測出已知揮發(fā)性有機物的濃度;在線質(zhì)譜儀可同時實現(xiàn)揮發(fā)性有機物的定性和定量檢測，但無法區(qū)分同分異構(gòu)體;在線PID和FID檢測器可得出VOCs的總量，且儀器體積較小;各種在線光譜儀檢測范圍寬，可適應(yīng)各種工業(yè)場合應(yīng)用。

在線VOCs檢測儀主要的國內(nèi)廠家有聚光科技、廣州禾信、寶英科技、中科光電、富瞻環(huán)保、武漢天虹等，國外廠家有英國Markes、日本亞那科、奧地利IONICON、韓國KNR、德國AMA、法國Chromatotec、美國CerexMS等。

便攜式VOCs儀器

便攜式VOCs分析儀主要有便攜式FID/PID檢測器、便攜紅外分析儀、便攜激光光譜儀、便攜式氣質(zhì)聯(lián)用儀等。

公布的環(huán)保部標準中便攜式儀器提到了FID檢測器、PID檢測器和紅外吸收檢測器三種。

便攜式VOCs檢測儀主要的國內(nèi)廠商有東西分析、嶗應(yīng)、富瞻環(huán)保等，國外廠商有美國Inficon、英國SIGNAL、美國雷格沃夫、美國華瑞、日本亞那科、英國科爾康等。

揮發(fā)性有機物是一種混合物，由于其定義未明確，因此監(jiān)測需求也不明確。目前的主要檢測方法是氣相色譜法、質(zhì)譜法和光譜法，環(huán)保部公布的行業(yè)標準中采用的是氣質(zhì)聯(lián)用法。其中環(huán)境空氣揮發(fā)性有機物(HJ644)標準中測定的是35種目標有機化合物，主要是烷烴、烯烴和苯系物，固定污染源廢氣揮發(fā)性有機物(HJ734)標準中測定的是24種目標有機化合物，主要是酮類、酯類、烯烴類和苯系物。