PF—300便携式非甲烷总烃测试仪的现场监测应用
摘要：传统实验室气相色谱法测试非甲烷总烃的方法通常存在样品衰减、测试时效性以及数据代表性的问题。为此，本文针对传统分析方法的不足，研究使用PF-300便携式非甲烷总烃监测仪，并与在线设备和实验室设备做了监测比对。结果表明，便携式监测仪能够迅速准确的提供具有实时监控效果的数据，其适用于在线设备的验收和比对。
关键词：非甲烷总烃；便携式；PF-300；在线
中图分类号：X851 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）03-0110-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.064
Abstract： The traditional method of gas chromatographic testing of non-methane total hydrocarbons in traditional laboratory has the problems of sample attenuation， test timeliness and data representativeness. In response to the shortcomings of the traditional analytical methods， the study used the PF-300 portable non-methane hydrocarbon monitor to monitor and compare with online equipment and laboratory equipment. The results show that the portable monitor can quickly provide accurate and real-time monitoring of the data for online equipment acceptance and comparison.
Keywords： Non-methane total hydrocarbons； Portable； PF-300； Online
VOCs是揮发性有机化合物（volatile organic compounds）的英文缩写，对大气及人类造成的危害主要有三个方面：（1）部分挥发性有机化合物具有有毒性和致癌性。（2）在光照条件下会与氮氧化物发生光化学反应产生臭氧，导致光化学烟雾事件的发生。（3）参与大气中二次气溶胶的形成。目前大气环境经常呈现的雾霾、臭氧和酸雨等污染现象，VOCs是一个极其重要的助推剂[1]。非甲烷总烃是《大气污染物综合排放标准》控制指标之一，在一定程度上可以简单、直观地表述大气中VOCs污染的总体状况 [2]，也有研究表明固定污染区域NMHC的有效碳质量浓度与各VOC组分有效碳质量浓度可建立定量关系[3]，因此把对污染源废气中非甲烷总烃的监控作为VOCs监控的第一步也是重要的一步。
1 便携式非甲烷总烃测试仪PF-300
1.1 传统GC-FID方法的不足
目前我国对固定污染源废气非甲烷总烃的监测，采用HJ/T 38-1999《固定污染源排气中非甲烷总烃的测定-气相色谱法》的标准。此方法尽管定性与定量较为准确，测试灵敏度较高，但仍旧存在三方面不足：（1）经过针筒或气袋采集的样品，送回实验室进行分析所得到的数据产生明显的衰减，因为现场加热120℃采集的样品，在运输途中的由于急速冷却样品容易吸附衰减，从而降低浓度[4]。（2）现场采集的样品经过运输后回到实验室，经过交接手续，实际测得数据一般已经距离采样时间4小时以上，不能对现场废气排放做到实时监测。更有研究表明样品保存时间超过12小时以上衰减可达到47%以上[5]。（3）气袋采集样品属于瞬时采样，所获得的数据仅是采集的是某个时间点的浓度，但是固定污染源废气排放的工况是连续且在实时变化的，多个但不连续的样品并不能代表完整的实际工况。
1.2 便携式非甲烷总烃测试仪器PF-300
为了实现对污染源废气有效的监控和管理，在线监测手段即将成为发展趋势，目前中国许多一线城市均已经明确规定了固定源废气挥发性有机物的在线监测要求。如何既要保证在线监测设备的准确性，对在线方法进行有效、准确比对、验收，又要能及时准确地现场反映问题，全新的便携式监测方法迫在眉睫。
Pollution公司的PF-300便携式非甲烷总烃测试仪利用FID检测器进行总烃的测量，通过高温催化原理对甲烷进行分离测定甲烷值。仪器全程可加热至180℃，保证整个气路无冷凝点的产生，防止水分和低温吸附造成的样品损耗[6]，并配备3级以上颗粒物过滤，最短时间15秒测试一个样品数据，自动计算并保存。
2 PF-300的现场监测应用
2.1 方案
选择化工行业和喷涂行业的固定源排口，运用在线设备、便携式监测仪、实验室分析三种方法，设定定时采样和完整工艺全程采样，对数据进行比对。
2.2 定时采样
选择上海市闵行区吴泾工业区中某化工企业的苯酐车间固定源，该工艺生产较稳定，运用Horiba在线设备、POLLUTION便携式监测仪和气袋采样带回实验室分析三种方法，于2小时内相同时段分别采集8个样品并进行数据分析。
图1所示，便携式监测仪和在线设备的数据具有很好的匹配性，误差在5% 之内，而实验室分析的数据已经明显衰减，其衰减幅度在20%-25%左右。但三者的总体趋势具有良好的一致性。
2.3 完整工艺采样
选择上海市闵行区颛桥镇某钢琴企业的喷漆房，喷漆废气主要产生于喷涂工艺和烘干工艺，是间歇性的排放过程。首先我们选择PF-300监测仪完整工艺全程采样的监测分析，由于该企业不具备在线设备，选择传统实验室分析进行比对，整个工艺耗时30分钟，PF-300每分钟采集一个样品，而传统实验室分析方法由于耗材成本、仪器清洗耗时和采样标准等限制，等时间采集6个样品。
图2所示，PF-300每分钟一组监测数据，准确捕捉到整个工艺的三个峰值现象，其峰值出现时间分别在9：16、9：28和9：35，而传统实验室分析的现场等时分布采样虽采集多个样品，却只捕捉到了9：25时间段附近的峰值浓度，错过了前后两次的峰值浓度。实验室传统分析的数据明显衰减，低于现场监测浓度。
3 结语
PF-300与实验室方法具有相同测试原理，并且保证全程气路无冷凝点，并配备过滤装置，具有良好的现场适应性。PF-300便携式非甲烷总烃测试仪与在线设备的现场数据具有很好的匹配性，误差范围相当小，能胜任在线设备的验收和比对任务。同时PF-300、在线AP370和实验室7890A三种方法比对的测试数据趋势性保持一致，充分证明了PF-300在现场测试时数据的可靠。PF-300最快频率15s可以测试一组数据并保存，高频率的连续监测可以准确掌握完整工艺的浓度分布趋势，是便携式PF-300监测仪的一大优点。
HJ/T38-1999即将颁布更新版本，实验室分析仍将作为经典的分析、判断依据。从此次比对实验我们发现，现场样品采集后送回实验室出现了明显的浓度衰减，那么作为现场监测的技术人员就需要注意，非甲烷总烃的采集和分析的最佳方式是玻璃材质器具或PVF气袋进行样品采集，全程避光，第一時间实验室分析，这样才能使样品衰减降到最低。
参考文献
[1]张卿川，夏邦寿，杨正宁，陈家桂. 国内外对挥发性有机物定义与表征的问题研究[J]. 污染防治技术， 2014，27（5）：3-7.
[2]吴银菊，瞿白露，李大庆等. 非甲烷总烃监测分析研究[J].环境科学与管理，2017，42（5）：134-137.
[3]余益军，戴玄吏，王荣俊等. 化工园区空气中非甲烷总烃与挥发性有机物的定量关系[J]. 化工环保，2010，30（5）：454-457.
[4]徐丽娟，桂燕君. 污染源非甲烷总烃CEMS参比方法温度问题讨论[J]. 资源节约与环保，2017（6）：106-107.
[5]李承，孙壮. 不同采样和保存方式测定非甲烷总烃比对研究[J]. 环境科学与技术，2016，39（S2）：335-338.
[6]王强，周刚，钟琪等. 固定源废气VOCs排放在线监测技术现状与需求研究[J].环境科学，2013，34（12）：4764-4770.
收稿日期：2018-01-23
作者简介：吴海（1982-），男，本科，中级技术，研究方向为环境监测。
关键词：非甲烷总烃；便携式；PF-300；在线
中图分类号：X851 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）03-0110-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.064
Abstract： The traditional method of gas chromatographic testing of non-methane total hydrocarbons in traditional laboratory has the problems of sample attenuation， test timeliness and data representativeness. In response to the shortcomings of the traditional analytical methods， the study used the PF-300 portable non-methane hydrocarbon monitor to monitor and compare with online equipment and laboratory equipment. The results show that the portable monitor can quickly provide accurate and real-time monitoring of the data for online equipment acceptance and comparison.
Keywords： Non-methane total hydrocarbons； Portable； PF-300； Online
VOCs是揮发性有机化合物（volatile organic compounds）的英文缩写，对大气及人类造成的危害主要有三个方面：（1）部分挥发性有机化合物具有有毒性和致癌性。（2）在光照条件下会与氮氧化物发生光化学反应产生臭氧，导致光化学烟雾事件的发生。（3）参与大气中二次气溶胶的形成。目前大气环境经常呈现的雾霾、臭氧和酸雨等污染现象，VOCs是一个极其重要的助推剂[1]。非甲烷总烃是《大气污染物综合排放标准》控制指标之一，在一定程度上可以简单、直观地表述大气中VOCs污染的总体状况 [2]，也有研究表明固定污染区域NMHC的有效碳质量浓度与各VOC组分有效碳质量浓度可建立定量关系[3]，因此把对污染源废气中非甲烷总烃的监控作为VOCs监控的第一步也是重要的一步。
1 便携式非甲烷总烃测试仪PF-300
1.1 传统GC-FID方法的不足
目前我国对固定污染源废气非甲烷总烃的监测，采用HJ/T 38-1999《固定污染源排气中非甲烷总烃的测定-气相色谱法》的标准。此方法尽管定性与定量较为准确，测试灵敏度较高，但仍旧存在三方面不足：（1）经过针筒或气袋采集的样品，送回实验室进行分析所得到的数据产生明显的衰减，因为现场加热120℃采集的样品，在运输途中的由于急速冷却样品容易吸附衰减，从而降低浓度[4]。（2）现场采集的样品经过运输后回到实验室，经过交接手续，实际测得数据一般已经距离采样时间4小时以上，不能对现场废气排放做到实时监测。更有研究表明样品保存时间超过12小时以上衰减可达到47%以上[5]。（3）气袋采集样品属于瞬时采样，所获得的数据仅是采集的是某个时间点的浓度，但是固定污染源废气排放的工况是连续且在实时变化的，多个但不连续的样品并不能代表完整的实际工况。
1.2 便携式非甲烷总烃测试仪器PF-300
为了实现对污染源废气有效的监控和管理，在线监测手段即将成为发展趋势，目前中国许多一线城市均已经明确规定了固定源废气挥发性有机物的在线监测要求。如何既要保证在线监测设备的准确性，对在线方法进行有效、准确比对、验收，又要能及时准确地现场反映问题，全新的便携式监测方法迫在眉睫。
Pollution公司的PF-300便携式非甲烷总烃测试仪利用FID检测器进行总烃的测量，通过高温催化原理对甲烷进行分离测定甲烷值。仪器全程可加热至180℃，保证整个气路无冷凝点的产生，防止水分和低温吸附造成的样品损耗[6]，并配备3级以上颗粒物过滤，最短时间15秒测试一个样品数据，自动计算并保存。
2 PF-300的现场监测应用
2.1 方案
选择化工行业和喷涂行业的固定源排口，运用在线设备、便携式监测仪、实验室分析三种方法，设定定时采样和完整工艺全程采样，对数据进行比对。
2.2 定时采样
选择上海市闵行区吴泾工业区中某化工企业的苯酐车间固定源，该工艺生产较稳定，运用Horiba在线设备、POLLUTION便携式监测仪和气袋采样带回实验室分析三种方法，于2小时内相同时段分别采集8个样品并进行数据分析。
图1所示，便携式监测仪和在线设备的数据具有很好的匹配性，误差在5% 之内，而实验室分析的数据已经明显衰减，其衰减幅度在20%-25%左右。但三者的总体趋势具有良好的一致性。
2.3 完整工艺采样
选择上海市闵行区颛桥镇某钢琴企业的喷漆房，喷漆废气主要产生于喷涂工艺和烘干工艺，是间歇性的排放过程。首先我们选择PF-300监测仪完整工艺全程采样的监测分析，由于该企业不具备在线设备，选择传统实验室分析进行比对，整个工艺耗时30分钟，PF-300每分钟采集一个样品，而传统实验室分析方法由于耗材成本、仪器清洗耗时和采样标准等限制，等时间采集6个样品。
图2所示，PF-300每分钟一组监测数据，准确捕捉到整个工艺的三个峰值现象，其峰值出现时间分别在9：16、9：28和9：35，而传统实验室分析的现场等时分布采样虽采集多个样品，却只捕捉到了9：25时间段附近的峰值浓度，错过了前后两次的峰值浓度。实验室传统分析的数据明显衰减，低于现场监测浓度。
3 结语
PF-300与实验室方法具有相同测试原理，并且保证全程气路无冷凝点，并配备过滤装置，具有良好的现场适应性。PF-300便携式非甲烷总烃测试仪与在线设备的现场数据具有很好的匹配性，误差范围相当小，能胜任在线设备的验收和比对任务。同时PF-300、在线AP370和实验室7890A三种方法比对的测试数据趋势性保持一致，充分证明了PF-300在现场测试时数据的可靠。PF-300最快频率15s可以测试一组数据并保存，高频率的连续监测可以准确掌握完整工艺的浓度分布趋势，是便携式PF-300监测仪的一大优点。
HJ/T38-1999即将颁布更新版本，实验室分析仍将作为经典的分析、判断依据。从此次比对实验我们发现，现场样品采集后送回实验室出现了明显的浓度衰减，那么作为现场监测的技术人员就需要注意，非甲烷总烃的采集和分析的最佳方式是玻璃材质器具或PVF气袋进行样品采集，全程避光，第一時间实验室分析，这样才能使样品衰减降到最低。
参考文献
[1]张卿川，夏邦寿，杨正宁，陈家桂. 国内外对挥发性有机物定义与表征的问题研究[J]. 污染防治技术， 2014，27（5）：3-7.
[2]吴银菊，瞿白露，李大庆等. 非甲烷总烃监测分析研究[J].环境科学与管理，2017，42（5）：134-137.
[3]余益军，戴玄吏，王荣俊等. 化工园区空气中非甲烷总烃与挥发性有机物的定量关系[J]. 化工环保，2010，30（5）：454-457.
[4]徐丽娟，桂燕君. 污染源非甲烷总烃CEMS参比方法温度问题讨论[J]. 资源节约与环保，2017（6）：106-107.
[5]李承，孙壮. 不同采样和保存方式测定非甲烷总烃比对研究[J]. 环境科学与技术，2016，39（S2）：335-338.
[6]王强，周刚，钟琪等. 固定源废气VOCs排放在线监测技术现状与需求研究[J].环境科学，2013，34（12）：4764-4770.
收稿日期：2018-01-23
作者简介：吴海（1982-），男，本科，中级技术，研究方向为环境监测。
