天瑞儀器揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測解決方案

1 項(xiàng)目背景

揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）在環(huán)境中聚集，危害人民的生存健康。VOCs有自然的原因，也有認(rèn)為活動(dòng)的原因，且以后者為主。環(huán)境有機(jī)污染源包括工業(yè)污染源、交通污染源、農(nóng)業(yè)污染源與生活污染源等。目前國內(nèi)還沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，各地環(huán)境監(jiān)測站開展的項(xiàng)目都還是以USEPA PAMS標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，包括從C2-C12的56種揮發(fā)性有機(jī)物，此外，USEPA TO-14和TO-15標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常被參考。

隨著國家政策的不斷完善，目前已有北京、上海、江蘇等多地區(qū)陸續(xù)發(fā)布VOCs的排污費(fèi)征收方案，加強(qiáng)了VOCs治理的力度，通過在線監(jiān)測來衡量治理的效果及排放的達(dá)標(biāo)狀況也成為了熱點(diǎn)。因此，天瑞儀器正積極與國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)進(jìn)行合作，共同開發(fā)了揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測解決方案，推動(dòng)VOCs在線監(jiān)測的技術(shù)發(fā)展。

1.1VOCs監(jiān)管政策

2011年12月發(fā)布的《國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》中強(qiáng)調(diào)“加強(qiáng)揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs ）和有毒廢氣控制”，正式提出控制VOCs的排放，并明確提出開展VOCs監(jiān)測工作，石化行業(yè)、有機(jī)化工、表面涂裝、包裝印刷等行業(yè)凈化率不低于90%。

2013年9月，國務(wù)院印發(fā)的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》中明確了推動(dòng)VOCs的治理，同時(shí)進(jìn)一步明確了需要控制VOCs的石化、有機(jī)化工、表面涂裝、包裝印刷等重點(diǎn)行業(yè)。同期，環(huán)境保護(hù)部等六部委共同發(fā)布《京津冀及周邊地區(qū)落實(shí)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施細(xì)則》，要求到2017年底對(duì)有機(jī)化工、醫(yī)藥、表面涂裝、塑料制品、包裝印刷等重點(diǎn)行業(yè)的559家企業(yè)開展VOCs綜合治理。

2014年7月，環(huán)境保護(hù)部等六部委共同發(fā)布《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施情況考核辦法（試行）實(shí)施細(xì)則》，規(guī)定了北京市、天津市、河北省、上海市、江蘇省、浙江省及廣東省珠三角等重點(diǎn)地區(qū)2014-2017年VOCs控制的進(jìn)度。至此，大氣VOCs治理工作開始開展，監(jiān)測工作也正式開啟。

2014年12月，環(huán)境保護(hù)部發(fā)布《石化行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合整治方案》，石化行業(yè)的揮發(fā)性有機(jī)物治理工作開展，成為VOCs工業(yè)排放行業(yè)治理的槍。

2015年8月新修訂的《大氣污染防治法》將揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）納入監(jiān)管范圍，明確生產(chǎn)、進(jìn)口、銷售和使用含VOCs的原材料和產(chǎn)品的，其VOCs含量應(yīng)當(dāng)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或者要求。

2 揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測系統(tǒng)集成方案

2.1系統(tǒng)架構(gòu)

圖注：VOCs指揮發(fā)性有機(jī)物。

智能設(shè)備層

根據(jù)各產(chǎn)業(yè)園/企業(yè)污染特點(diǎn)，結(jié)合“點(diǎn)、線、面”一體化綜合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，集成各類環(huán)境揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）監(jiān)測設(shè)備，提供定制化城市環(huán)境VOCs監(jiān)控解決方案：

點(diǎn)：污染源煙氣VOCs有組織排放監(jiān)測；
線：園區(qū)邊界（或廠界）無組織排放監(jiān)測；
面：區(qū)域環(huán)境大氣敏感點(diǎn)監(jiān)測、移動(dòng)監(jiān)測、便攜監(jiān)測。

數(shù)據(jù)支撐層

建設(shè)“環(huán)境監(jiān)測大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析平臺(tái)”，為應(yīng)用決策層提供穩(wěn)定強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持。

應(yīng)用決策層

建設(shè)“環(huán)保統(tǒng)一門戶”，為城市環(huán)境提供應(yīng)用決策方案：

形成環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合分析平臺(tái)，掌握環(huán)境質(zhì)量狀況；
監(jiān)管各產(chǎn)業(yè)園污染排放情況，為環(huán)境執(zhí)法提供依據(jù)；
加強(qiáng)預(yù)報(bào)預(yù)警能力，防范園區(qū)環(huán)境和安全風(fēng)險(xiǎn)；
建立應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，提升突發(fā)事故應(yīng)急處置能力。

2.2 目標(biāo)功能

1）實(shí)時(shí)監(jiān)控：通過對(duì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的氣體濃度監(jiān)測，可實(shí)現(xiàn)對(duì)污染源有組織排放、園區(qū)邊界或廠界和環(huán)境大氣敏感點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，全面客觀反映產(chǎn)業(yè)園區(qū)及周邊環(huán)境污染現(xiàn)狀及其變化趨勢。為環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測提供先進(jìn)的環(huán)境監(jiān)控和預(yù)報(bào)預(yù)警體系，確保人身安全和生產(chǎn)安全。
2）統(tǒng)一監(jiān)管：對(duì)所有產(chǎn)業(yè)園區(qū)危廢氣體進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)管監(jiān)控，為后期更有效地開展VOCs源排放調(diào)查工作，實(shí)現(xiàn)園區(qū)VOCs減排打好基礎(chǔ)。
3）監(jiān)控合一：獲取污染治理工業(yè)過程、監(jiān)測設(shè)備動(dòng)力等參數(shù)來輔助評(píng)估數(shù)據(jù)的有效性和合理性，同時(shí)配合執(zhí)法檢查做到有效監(jiān)管污染排放的真實(shí)狀況。
4）執(zhí)法可依：應(yīng)對(duì)環(huán)保投訴，依靠污染源排放監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)的分析手段，輔助管理者快速分析污染來源，合理處置投訴事件；并且，將污染源排放監(jiān)測數(shù)據(jù)直接應(yīng)用于VOCs排污收費(fèi)和超標(biāo)排放罰款，真正做到執(zhí)法可依。
5）風(fēng)險(xiǎn)防范：根據(jù)長期污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合氣象參數(shù)、地形參數(shù)等，依靠相關(guān)性分析模型、污染物風(fēng)向玫瑰分析模型和拉格朗日流體模型等分析模型，對(duì)整個(gè)園區(qū)污染狀況進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析和預(yù)報(bào)預(yù)警，建立環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系。
6）突發(fā)應(yīng)急：建立應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，突發(fā)污染事故發(fā)生后，快速定位事故周圍的污染源及其位置，根據(jù)污染物環(huán)境危害情況，制定針對(duì)性的應(yīng)急處理措施，全面提升企業(yè)內(nèi)部預(yù)先自行處理危廢氣體異常排放以及執(zhí)法部門對(duì)突發(fā)事故的應(yīng)急處理能力。

2.3 儀器選型

江蘇天瑞儀器股份有限公司正與國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)廠家積極合作共同開發(fā)以下在線監(jiān)測設(shè)備

3 儀器簡介

3.1 煙氣揮發(fā)性有機(jī)物在線監(jiān)測系統(tǒng)

CEMS-V100 煙氣揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）在線監(jiān)測系統(tǒng)是天瑞儀器研制的煙氣中VOCs的在線監(jiān)測設(shè)備，可測量總烴（THC）、甲烷（CH4）、非甲烷總烴（NMHC）、苯系物（BETX）等多種有機(jī)物。該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)污染源VOCs排放監(jiān)測，例如半導(dǎo)體、電子、醫(yī)藥、石化、化工、印刷、汽車、涂裝、橡膠等多種工業(yè)，性能穩(wěn)定可靠，集成化程度高。同時(shí)，針對(duì)各種不同工況條件及客戶需求，天瑞可提供定制化解決方案，包括：防爆機(jī)柜式、全程高溫伴熱式、移動(dòng)監(jiān)20測車等。

3.1.1 可測項(xiàng)目

甲烷（CH4）、總烴（THC）、非甲烷總烴（NMHC）；
苯系物（BETX），如苯、甲苯、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯、異丙苯、苯乙烯等；
排放源中的其他特征揮發(fā)性有機(jī)物（含惡臭類有機(jī)物）。

3.1.2 系統(tǒng)組成

CEMS-V100 煙氣揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由采樣系統(tǒng)、溫壓流系統(tǒng)、分析系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、氣源系統(tǒng)等組成。另可根據(jù)客戶需求，定制化除水裝置、預(yù)濃縮裝置及其他檢測器等。

3.1.3 性能優(yōu)勢

分析方法采用氣相色譜-氫火焰離子化檢測器（GC-FID）法，符合國家標(biāo)準(zhǔn)方法HJ/T 38-1999和美國EPA標(biāo)準(zhǔn)；
可選配電子捕獲檢測器（ECD）、火焰光度檢測器（FPD）、熱傳導(dǎo)檢測器（TCD）或光離子化檢測器（PID）等多種檢測器，以滿足不同靈敏度和檢出物的需求；
系統(tǒng)具有高檢測靈敏度，可自動(dòng)進(jìn)行高、低量程切換，各目標(biāo)分析物具有獨(dú)立的檢出限；
可依據(jù)客戶需求提供定制化解決方案，包括防爆機(jī)柜式、全程高溫伴熱式和移動(dòng)監(jiān)測車式。

3.2 大氣揮發(fā)性有機(jī)物在線分析儀系統(tǒng)

EVOCs-2000大氣揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）在線分析儀是天瑞儀器新研制的大氣中微量VOCs的在線檢測設(shè)備。
儀器預(yù)處理系統(tǒng)采用低溫吸附與高溫脫附過程，根據(jù)美國環(huán)保署（EPA）方法要求，搭配自主研發(fā)的吸附劑以達(dá)到微量VOCs的濃縮預(yù)處理。后端檢測器可根據(jù)多種VOCs同步監(jiān)測的需求，依據(jù)國家相關(guān)污染檢測方法和美國環(huán)保公告方法中的要求，根據(jù)美國EPA TO-14、TO-15和PAMS方法中107種VOCs有機(jī)物的性質(zhì)，選用天瑞儀器自主研發(fā)氫火焰離子化檢測器（FID）、質(zhì)譜（MS）、電子捕集檢測器（ECD）等多種檢測器，滿足在線監(jiān)測的需求，達(dá)到高精度污染物濃度分析水準(zhǔn)。

3.2.1 儀器組成：

前濃縮進(jìn)樣儀模塊

具有特制的冷凍捕集、熱解吸系統(tǒng)。
VOCs氣體以一恒定的微流量取自前級(jí)采樣系統(tǒng)氣流緩沖室，后被傳送至后級(jí)低溫捕集和高溫?zé)崦摳窖b置，實(shí)現(xiàn)低濃度VOCs的濃縮富集。

VOCs檢測模塊

（1）采用先進(jìn)的丁氏切換技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)高碳與低碳VOCs的有效分離，C2-C5低碳物質(zhì)送入色譜柱PLOT，C6-C12高碳物質(zhì)送入色譜柱DB-1，該技術(shù)可以對(duì)樣品直接進(jìn)行分離，避免了傳統(tǒng)分離技術(shù)存在的低碳分離效果差、PLOT色譜柱高碳?xì)埩魢?yán)重等問題。該技術(shù)具有世界水平。
（2）采用天瑞儀器精心打造、自主研發(fā)的FID、MS、ECD實(shí)驗(yàn)室級(jí)檢測器，具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，擁有多項(xiàng)技術(shù)；核心部件與國際主流產(chǎn)品保持一致，整機(jī)采用人性化設(shè)計(jì)，操作方便。
（3）預(yù)留多品牌檢測器接口，可根據(jù)客戶需求選擇不同品牌的GC-MS檢測器。

附件模塊

氫氣、空氣、氮?dú)獍l(fā)生器。

3.2.2 系統(tǒng)分類

3.3 監(jiān)測案例

PAMS（56個(gè)物種）1ppb標(biāo)氣色譜圖

TO-15 0.25ppb標(biāo)氣色譜圖 (含TO14鹵代烴)

TO-15+PAMS0.5ppb標(biāo)氣色譜圖