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VOCs檢測的類別及儀器需求

眾所周知，VOCs就是在一定的溫度和壓力條件下可以揮發(fā)為氣態(tài)的有機(jī)化合物。這個定義寬泛，涉及的有機(jī)化合物成千上萬。要檢測什么組分的VOCs就成為了檢測設(shè)備要面對的問題。 

一類：能夠造成環(huán)境污染，產(chǎn)生臭氧和霾相關(guān)的VOCs組份。這一類的VOCs組分可以和氮氧化物在光化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生臭氧以及PM2.5，直接造成環(huán)境污染，影響我們的空氣質(zhì)量。 

第二類：對人體健康有毒、有害的VOCs氣體，主要是指可以導(dǎo)致形成癌癥（例如笨、二甲苯等苯系物）和對人體有毒性（如氯乙烯）的VOCs組分。 

第三類：異味強(qiáng)烈的VOCs組分（如：甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚）。這些組分逸散到空氣中將造成人們強(qiáng)烈的不適，影響人民生活。這類組分在美國EPA和我國的惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB14554-1993）中有所定義。可以視為另一類的特征因子。

了解了VOCs檢測設(shè)備要測什么，我們下一步就要看看不同的應(yīng)用場景對于檢測設(shè)備有什么樣不同的需求。從大的方向上來看可以分成兩個維度：

污染源端：主要指VOCs的排放口和引起泄露的源頭。這個場景的特點(diǎn)是排放的VOCs濃度較高（從幾個ppm到幾千ppm）、現(xiàn)場的工況比較惡劣（高溫、高濕、高塵）。對于這類VOCs排放關(guān)鍵是要把總量降下來，對于檢測組分的細(xì)分要求不高，檢測設(shè)備關(guān)注的是測出的總量（如總碳?xì)洹⒎羌淄閂OCs）和重點(diǎn)組分（如苯系物）。在這個場景中，往往是污染企業(yè)需要自己付錢去安裝檢測設(shè)備，因此對于價格相當(dāng)敏感。

五類污染源的檢測方式

至此，我們已經(jīng)看到了VOCs檢測儀器要面對的組分和應(yīng)用場景的復(fù)雜程度。從技術(shù)上看，如果要同時滿足這些應(yīng)用場景、組分、成本的要求幾乎是不可能的。因此，VOCs檢測設(shè)備發(fā)展的 趨勢就是要適應(yīng)各種應(yīng)用場景的需求，不斷滿足細(xì)分領(lǐng)域里的組分、精度、成本等方面的要求。本文結(jié)合組分和應(yīng)用場景將檢測設(shè)備分了5類（如表1所示）。我們從這5類來看看其發(fā)展的趨勢。

一、對于固定污染源VOCs檢測設(shè)備發(fā)展而言，先是要能適應(yīng)污染源現(xiàn)場的惡劣工況，其次是要滿足對于不同組分靈活性的要求，要能滿足污染企業(yè)對于低成本的要求。從技術(shù)上來看GC-FID是目前適合的，而且會成為趨勢。該技術(shù)已經(jīng)成熟，可以滿足對于總量和各種組分的靈活性和精度要求。多年來在線色譜技術(shù)的發(fā)展結(jié)合CEMS采樣系統(tǒng)的完善，讓它能夠長時間在污染源的工況下穩(wěn)定工作，并且成本相較質(zhì)譜等其他技術(shù)有一定的優(yōu)勢。未來GC-FID技術(shù)還會有很強(qiáng)的生命力。另外一個趨勢是靈活的支持更多的特征因子檢測。這個趨勢的原動力在于當(dāng)總量控制下來之后，對于特征因子（如毒害氣體、惡臭氣體）的檢測要求會越來越高。2016年以來在浙江的“一廠一策VOCs監(jiān)測”以及各地區(qū)和行業(yè)的VOCs特征因子規(guī)范的紛紛出臺已經(jīng)在給這個趨勢做了背書。

二、對于環(huán)境空氣VOCs檢測設(shè)備的發(fā)展，多組分的能力和精度的是可以預(yù)見的趨勢。和污染源關(guān)心總量控制不同，部門就是要解析VOCs的組分，利用組分來做臭氧前驅(qū)體的分析和溯源。歐洲和美國的經(jīng)驗(yàn)告訴我們PAMS或者說臭氧前驅(qū)體的光化學(xué)站可能是我國下一步要發(fā)展的方向。因此，此類儀器發(fā)展的重點(diǎn)會傾向于VOCs全組分分析，臭氧前驅(qū)體的檢測能力。技術(shù)上目前主要是基于預(yù)濃縮加GC-FID的系統(tǒng)和基于實(shí)驗(yàn)室GC/MS演進(jìn)的系統(tǒng)在角逐。但對于這類會有法規(guī)明確檢測組分的應(yīng)用來看GC-FID的系統(tǒng)可以滿足需求，而且成本和維護(hù)上的優(yōu)勢會更明顯。因此，前者勝出的趨勢會比較大。

三、對于VOCs泄露檢測主要是應(yīng)對無組織排放的應(yīng)用，就是大家熟悉的LDAR（泄漏檢測和修復(fù)）。由于這類應(yīng)用在過去20年內(nèi)發(fā)展的完善，從法規(guī)建立、執(zhí)行細(xì)則、檢測設(shè)備、質(zhì)量控制等方面都有成熟的經(jīng)驗(yàn)。因此，此類檢測設(shè)備將沿著手持、便攜、FID/PID雙檢測器的方向繼續(xù)發(fā)展。我國的LDAR未來的發(fā)展重點(diǎn)的不是設(shè)備而是如何更貫徹和實(shí)施LDAR。

四、應(yīng)急和督查的應(yīng)用已經(jīng)成為今年的一個熱點(diǎn)。目前手持的VOCs紅外相機(jī)可以在1-2公里外查出泄露和偷排；手持的VOCs檢漏儀可以在3分鐘以內(nèi)完成現(xiàn)場定量。這一組合已經(jīng)成為督查組的黃搭檔。二者的互聯(lián)互通、雙劍合璧將成為下一步發(fā)展的趨勢。

五、對于特種VOCs氣體的檢測，未來的發(fā)展可能會是另一個熱點(diǎn)。在前面幾個方面已經(jīng)得到很好控制的基礎(chǔ)上，有毒、有害、致癌以及異味的影響會越來越得到重視。這類氣體的組分會比較復(fù)雜，有的組分檢測的精度要求很高（例如惡臭），監(jiān)測的技術(shù)也不是那么完善（例如有機(jī)硫就是個技術(shù)難題）。多種技術(shù)都在探索這個方向：色譜、質(zhì)譜、光譜。目前看起來基于磁質(zhì)譜的、多點(diǎn)、網(wǎng)格化方案可能會是解決特種氣體溯源、控制的好方法。