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想要了解VOCs?先明白三個(gè)高階問題
—基于實(shí)測(cè)的揮發(fā)性有機(jī)物概念辨析
特約撰稿:本文由上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心林長(zhǎng)青 特約供稿
非甲烷總烴、苯系物和TVOCs的測(cè)定是各類揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)標(biāo)準(zhǔn)中的重要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。那它們是什么,有什么區(qū)別,在測(cè)定的過程中又有什么值得注意的問題呢?
小E為了解開上述的疑問,有幸邀請(qǐng)了上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心林長(zhǎng)青基于揮發(fā)性有機(jī)物實(shí)測(cè)法為我們辨析非甲烷總烴、苯系物和TVOCs的概念。
作者介紹:
林長(zhǎng)青,上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心有機(jī)分析特聘專家,認(rèn)真、專業(yè)、活躍和樂于分享的VOCs監(jiān)測(cè)學(xué)者。
首先需要理清的是關(guān)于非甲烷總烴、苯系物和TVOCs的概念。
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非甲烷總烴
非甲烷總烴在HJ/T 38-1999《固定污染源排氣中非甲烷總烴的測(cè)定 氣相色譜法》(已廢止)中定義是“所有碳?xì)浠衔铮ㄆ渲兄饕荂2~C8)中,除了甲烷的其他碳?xì)浠衔锏目偡Q”。
在監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,對(duì)非甲烷總烴的認(rèn)識(shí)在逐漸深入,所定義的物種范圍也在逐步擴(kuò)大。在實(shí)際監(jiān)測(cè)中,非甲烷總烴除了含有碳?xì)浠衔锿猓€包括醇、醛、酸、酯、酮以及含鹵素等雜原子碳?xì)浠衔镅苌?,C2~C8的范圍也無法覆蓋工業(yè)生產(chǎn)過程中的揮發(fā)性污染物種。因此,非甲烷總烴的定義在多年實(shí)踐中不斷發(fā)生變化。
DB 31/933-2015上海市《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》將非甲烷總烴定義為氫火焰離子化檢測(cè)器上有明顯響應(yīng)的所測(cè)得的除甲烷以外的碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏目偭?,濃度以碳?jì)。這一標(biāo)準(zhǔn)不再限定碳原子數(shù)范圍,還打了個(gè)“補(bǔ)丁”,把衍生物納入非甲烷總烴范圍。
在HJ 38-2017、HJ 604-2017和HJ 1013-2018中,將總烴(THC)定義為在氣相色譜儀的氫火焰離子化檢測(cè)器上有響應(yīng)的氣態(tài)有機(jī)化合物的總和。而非甲烷總烴是總烴扣除甲烷后其他氣態(tài)有機(jī)化合物的總和,DB 31/1090-2018與此類似。這幾項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)已不再限定“碳?xì)浠衔铩?,將監(jiān)測(cè)污染物范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。
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苯系物
苯系物是苯的衍生物的總稱,在排放標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中的定義基本統(tǒng)一。在HJ 583-2010、HJ 584-2010中指苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯、異丙苯和苯乙烯一共八種物質(zhì);在DB 31/933中指苯、甲苯、二甲苯(間,對(duì)二甲苯和鄰二甲苯)、三甲苯(1,2,3-三甲苯、1,2,4-三甲苯和1,3,5-三甲苯)、乙苯和苯乙烯。在不同的應(yīng)用場(chǎng)景,需要注意區(qū)分不同標(biāo)準(zhǔn)界定的苯系物范圍。
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TVOCs
TVOCs是揮發(fā)性有機(jī)物的總和,目前屬于一種理論概念,沒有統(tǒng)一的國家監(jiān)測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn),只在部分行業(yè)存在行業(yè)特定的規(guī)范。以GB 37824-2019《涂料、油墨及膠粘劑工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》為例,要求“在實(shí)際工作中,對(duì)占總量90%以上的單項(xiàng)VOCs物質(zhì)進(jìn)行測(cè)量,加和得到?!币虼?,不同監(jiān)測(cè)方法對(duì)應(yīng)的TVOCs范圍不一樣,很難有監(jiān)測(cè)方法覆蓋全部VOCs,甚至同樣的方法,由于分析水平、要求的不同,可監(jiān)測(cè)的TVOCs范圍也不一樣。這也是TVOCs定義在實(shí)際工作中帶來的最大困擾:不同TVOCs濃度實(shí)際上不可比。
雖然從這三者的理論定義上看,應(yīng)該符合下圖這樣的關(guān)系,也就是:
接下來,以非甲烷總烴的角度看一下他們之間的區(qū)別。
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非甲烷總烴與TVOCs區(qū)別
TVOCs是根據(jù)各自化合物單峰的響應(yīng)作為基準(zhǔn),進(jìn)行定量。所以偏差是抵消的,不存在響應(yīng)因子和有效碳數(shù)的問題。
綜上,非甲烷總烴與TVOCs在方法定義、樣品采集方式、定量方法和定量基準(zhǔn)等方面存在差異,這就導(dǎo)致非甲烷總烴與TVOCs兩者的測(cè)定結(jié)果完全沒有可比性。
典型揮發(fā)性有機(jī)化合物對(duì)比
分別通入相同濃度的甲乙酮?dú)怏w和異丙醇?xì)怏w,以標(biāo)準(zhǔn)方法分別進(jìn)行NMHC和TVOCs的實(shí)驗(yàn)分析,實(shí)驗(yàn)測(cè)定得到的TVOCs和非甲烷總烴的結(jié)果見下表[2]。
TVOCs和非甲烷總烴測(cè)定結(jié)果
同濃度下,理論上甲乙酮和異丙醇的非甲烷總烴濃度應(yīng)該相同,但是因?yàn)槿N物質(zhì)的有效碳數(shù)不一樣,產(chǎn)生了很大的誤差。三種物質(zhì)的非甲烷數(shù)值均明顯低于同濃度點(diǎn)TVOCs數(shù)值,當(dāng)VOCs濃度越高,與非甲烷數(shù)值差別倍數(shù)越大。化合物種類不同,是否含有氧元素等雜原子等因素均可能成為影響實(shí)測(cè)數(shù)值差異的重要因素。
典型揮發(fā)性有機(jī)化合物企業(yè)治理設(shè)施出口排放測(cè)試
采用《固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》(GB/T 16157-1996)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的采樣方法于兩家典型凹印印刷企業(yè)(A企業(yè)和B企業(yè))進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采樣,分別采集兩家企業(yè)凹印和復(fù)合處理裝置出口排放廢氣。以標(biāo)準(zhǔn)方法分別進(jìn)行NMHC和TVOCs的實(shí)驗(yàn)分析,結(jié)果如下表所示[2]。
企業(yè)A和B廢氣中TVOCs
和非甲烷總烴測(cè)定結(jié)果(mg/m3)
可以看到,不同印刷企業(yè)排放口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中TVOCs數(shù)值均明顯大于NMHC數(shù)值。兩者之間差異的主要原因可能是:
① 化合物成分特異性,印刷行業(yè)排放的揮發(fā)性有機(jī)化合物主要為含氧類化合物。因?yàn)轫憫?yīng)因子的原因,總烴響應(yīng)相對(duì)偏低;
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非甲烷總烴與苯系物測(cè)定的區(qū)別
根據(jù)定義,非甲烷總烴濃度一定大于苯系物濃度。但是在實(shí)際測(cè)量過程中,兩者數(shù)值還會(huì)出現(xiàn)“倒大”現(xiàn)象,非甲烷總烴數(shù)值低于苯系物。這主要是以下幾個(gè)原因:
小
結(jié)
在物質(zhì)種類的定義上,TVOCs包含非甲烷總烴化合物,非甲烷總烴化合物又包含苯系物。但實(shí)際三者的測(cè)定因?yàn)榉治龇椒?、樣品采集方式、分析過程、定量基準(zhǔn)等方面存在差異,導(dǎo)致實(shí)際測(cè)量結(jié)果完全沒有可比性。
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