文_譚德紹 新豐縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站

揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是指常溫下沸點(diǎn)達(dá)50℃至260℃的各種有機(jī)化合物，大多VOCs都有令人不適的難聞氣味，且具有毒性、刺激性和致癌等危害。VOCs對(duì)人體的危害主要有兩個(gè)方面：其一為其有害成分直接影響人體健康；其二VOCs是形成細(xì)顆粒物（PM2.5）和臭氧（O3）污染的重要前體物，從而間接影響人體健康。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2012年以來(lái)，全國(guó)VOCs排放總量在持續(xù)上升，對(duì)大氣環(huán)境的影響日益突出，VOCs的監(jiān)測(cè)手段越來(lái)越重要。

1 VOCs氣質(zhì)聯(lián)用走航監(jiān)測(cè)技術(shù)原理

VOCs氣質(zhì)聯(lián)用走航監(jiān)測(cè)是一種利用移動(dòng)監(jiān)測(cè)車，搭載VOCs氣質(zhì)聯(lián)用便攜式監(jiān)測(cè)設(shè)備和H2S、NH3等常規(guī)因子分析儀，進(jìn)行移動(dòng)監(jiān)測(cè)的新技術(shù)手段。利用走航監(jiān)測(cè)，首先對(duì)環(huán)境大氣中VOCs以及異味污染源進(jìn)行快速檢測(cè)，掌握VOCs與異味污染全貌，進(jìn)一步鎖定重點(diǎn)污染源；然后可針對(duì)該污染源現(xiàn)場(chǎng)取證，開(kāi)展定性定量分析，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)察執(zhí)法。

1.1 技術(shù)原理

VOCs氣質(zhì)聯(lián)用走航監(jiān)測(cè)車上搭載的便攜式GC-MS分析儀可以分成兩大部分，即GC和MS，通俗地說(shuō)GC是把混合物分離成單一物質(zhì)，而MS則是對(duì)著單一物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。

氣相色譜的流動(dòng)相為惰性氣體，氣-固色譜法中以表面積大且具有一定活性的吸附劑作為固定相。當(dāng)多組分的混合樣品進(jìn)入色譜柱后，由于吸附劑對(duì)每個(gè)組分的吸附力不同，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，各組分在色譜柱中的運(yùn)行速度也就不同。吸附力弱的組分容易被解吸下來(lái)，最先離開(kāi)色譜柱進(jìn)入檢測(cè)器，而吸附力最強(qiáng)的組分最不容易被解吸下來(lái)，因此最后離開(kāi)色譜柱。這樣各組分得以在色譜柱中彼此分離，順序進(jìn)入檢測(cè)器中被檢測(cè)、記錄下來(lái)。

質(zhì)譜分析法是通過(guò)對(duì)被測(cè)樣品離子的質(zhì)核比的測(cè)定來(lái)進(jìn)行分析的一種方法。被分析的樣品首先要離子化，然后利用不同離子在電場(chǎng)或磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)行為的不同，把離子按質(zhì)核比(m/Z)分開(kāi)而得到質(zhì)譜，通過(guò)樣品的質(zhì)譜和相關(guān)信息，可以得到樣品的定性定量結(jié)果。

氣質(zhì)聯(lián)用的有效結(jié)合既充分利用色譜的分離能力，又發(fā)揮了質(zhì)譜的定性專長(zhǎng)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，結(jié)合譜庫(kù)檢索，可以得到較滿意的分離機(jī)鑒定結(jié)果。氣相色譜分離樣品的各個(gè)組分，起樣品制備的作用，接口把氣相色譜流出的各個(gè)組分送入質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測(cè)，質(zhì)譜儀對(duì)接口引入的各個(gè)組分進(jìn)行分析，成為氣相色譜的檢測(cè)器。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制色譜儀、接口、質(zhì)譜儀，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

VOCs氣質(zhì)聯(lián)用走航監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有單質(zhì)譜分析與氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析（GC-MS）共兩種應(yīng)用模式。使用單質(zhì)譜分析模式時(shí)，樣品不通過(guò)色譜，直接進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，以達(dá)到快速篩查的目的。使用GC-MS分析模式時(shí)，通過(guò)色譜柱對(duì)樣品進(jìn)行分析，最終利用質(zhì)譜對(duì)分離后的物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定性和定量分析。

分析儀可以采用毛細(xì)管直接進(jìn)樣，這樣可避免樣品吸附造成的測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。對(duì)色譜柱進(jìn)行特別定制，以便更適用于VOCs的現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)譜分析，利用脈沖式內(nèi)離子源技術(shù)，讓樣品離子化和共振激發(fā)都發(fā)生在質(zhì)量分析器內(nèi)，顯著提高檢出靈敏度。采用硅烷化質(zhì)量分析器，有效降低現(xiàn)場(chǎng)的基質(zhì)干擾，再設(shè)計(jì)定量環(huán)并聯(lián)方案，完成自動(dòng)更換的無(wú)縫分析，增加反吹功能，便可避免現(xiàn)場(chǎng)大濃度VOCs分析后的系統(tǒng)內(nèi)部殘留。

2 應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)察的展望

2018年4月，廣東省環(huán)境保護(hù)廳聯(lián)合多個(gè)部門出臺(tái)了《廣東省揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）整治與減排工作方案（2018-2020年）》，要求全面加強(qiáng)VOCs污染防治，強(qiáng)化重點(diǎn)地區(qū)、重點(diǎn)行業(yè)、重點(diǎn)企業(yè)污染物減排，促進(jìn)環(huán)境空氣質(zhì)量持續(xù)改善，要求地方環(huán)境監(jiān)測(cè)和監(jiān)察部門必須對(duì)涉VOCs排放的園區(qū)和企業(yè)重點(diǎn)加強(qiáng)監(jiān)管，VOCs監(jiān)測(cè)成為VOCs污染防治工作的基礎(chǔ)。

然而環(huán)保部門針對(duì)工業(yè)園區(qū)VOCs的污染很難快速找準(zhǔn)污染源，往往只能是采用傳統(tǒng)的“手工采樣、儀器分析、數(shù)據(jù)解析”的方法進(jìn)行取證，不但時(shí)效性低，周期長(zhǎng)，耗費(fèi)大量人力物力，且指向性較差，造成環(huán)保部門的日常監(jiān)管力度不夠。因此，像VOCs氣質(zhì)聯(lián)用走航監(jiān)測(cè)這種能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速鎖定污染源并加強(qiáng)監(jiān)管能力的監(jiān)測(cè)技術(shù)，就顯得尤為適合和必要。

VOCs氣質(zhì)聯(lián)用走航監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備氣質(zhì)聯(lián)用和單質(zhì)譜快速分析共兩種模式， VOCs樣品可以通過(guò)氣質(zhì)聯(lián)用模式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也可以通過(guò)單質(zhì)譜模式直接進(jìn)樣檢測(cè)。單質(zhì)譜模式分析速度快，可達(dá)到秒級(jí)響應(yīng)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以用于快速篩選；GC-MS聯(lián)用模式，能準(zhǔn)確定性定量分析，符合國(guó)內(nèi)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，待我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)頒布實(shí)施后，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)便可以直接出具監(jiān)測(cè)報(bào)告，用于現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法；另外，走航系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)因子種類豐富，采用NIST標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫(kù)（收錄30萬(wàn)種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)譜圖），可對(duì)各類VOCs進(jìn)行準(zhǔn)確定性定量分析（包括烷烴類、烯烴類、苯系物、鹵代烴類、酮類物質(zhì)、酯類物質(zhì)、醇類物質(zhì)以及醚類物質(zhì)等），監(jiān)測(cè)因子覆蓋PAMS 57種，TO15 65種；續(xù)航能力強(qiáng)，可做到不接電源續(xù)航時(shí)間12h以上。

基于以上特點(diǎn)，VOCs氣質(zhì)聯(lián)用走航監(jiān)測(cè)可同時(shí)用于“走航監(jiān)測(cè)—快速篩查”“在線監(jiān)測(cè)—連續(xù)分析”“執(zhí)法監(jiān)測(cè)—定性定量”共3種類型的應(yīng)用方案，特別是在現(xiàn)場(chǎng)既能夠快速了解區(qū)域污染物分布情況，認(rèn)定糾紛區(qū)域污染責(zé)任，針對(duì)性地對(duì)問(wèn)題區(qū)域、問(wèn)題企業(yè)進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)出具的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，便可用于環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法，從而為實(shí)施VOCs污染防控精細(xì)化管理提供有力的技術(shù)支撐，大大加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)察的監(jiān)管能力。

3 實(shí)例分析

以某縣為例，走航監(jiān)測(cè)車對(duì)某工業(yè)園區(qū)內(nèi)開(kāi)展走航監(jiān)測(cè)，在某化工廠西南角發(fā)現(xiàn)VOCs異常高點(diǎn)，使用質(zhì)譜定性主要VOCs污染物為甲苯、乙酸乙酯和丙酮，其中甲苯含量為67.34μg/m3，占比22%，乙酸乙酯含量為122.6μg/m3，占比39%，丙酮含量為36.01μg/m3，占比12%。該企業(yè)主要生產(chǎn)各種涂料，異常點(diǎn)位監(jiān)測(cè)到物種與此類行業(yè)排放物吻合。

該化工廠點(diǎn)位主要污染因子定性定量分析如表1所示，該化工廠點(diǎn)位污染因子圖示如圖1所示。

表1 某化工廠點(diǎn)位主要污染因子定性定量分析表

圖1 某化工廠點(diǎn)位污染因子

為實(shí)現(xiàn)精確地污染物溯源，走航車進(jìn)入該化工廠內(nèi)部進(jìn)行走航確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)廠內(nèi)確實(shí)存在同樣的污染物質(zhì)，且廠內(nèi)的濃度明顯高于廠外。隨后使用執(zhí)法監(jiān)測(cè)模式對(duì)其固定污染源采得的樣品進(jìn)行分析，確定其主要VOCs排放物質(zhì)為甲苯、乙酸乙酯和丙酮等，排放物質(zhì)與廠界監(jiān)測(cè)到的污染物質(zhì)相同，污染源得到確認(rèn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，利用VOCs氣質(zhì)聯(lián)用走航監(jiān)測(cè)技術(shù)，可避免傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法時(shí)效性低、周期長(zhǎng)且指向性較差的尷尬局面。走航監(jiān)測(cè)可對(duì)環(huán)境大氣中VOCs以及異味污染源進(jìn)行快速檢測(cè)，掌握VOCs與異味污染全貌，進(jìn)一步鎖定重點(diǎn)污染源，然后針對(duì)該污染源現(xiàn)場(chǎng)取證，開(kāi)展定性定量分析。用于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)察執(zhí)法，快速、有效地開(kāi)展精準(zhǔn)執(zhí)法和整治行動(dòng)，為環(huán)保部門提升大氣污染防治工作的科學(xué)化和精細(xì)化水平。