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大气挥发性有机物自动监测技术的应用探究

2025-04-21 47 上传者：管理员

摘要：近年来，随着我国工业化建设持续推进，大气挥发性有机物的含量逐渐提高。在这一背景下对有机物进行自动监测，已经成为社会各界广泛关注的问题。因此，有关部门要根据大气挥发性有机物的特点，选择合适的自动监测技术方案，发现异常情况时要选择有效的应对措施，维护我国大气环境稳定。

关键词：
VOCs
大气挥发性有机物
大气环境监测
空气污染物
自动监测技术
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1、大气挥发性有机物自动监测技术的应用价值

大气挥发性有机物(Volatileorganiccompounds,VOCs)作为一类重要的空气污染物,对环境和人体健康均构成严重威胁｡所以准确而实时地监测大气VOCs具有重要意义｡

1)自动监测大气中挥发性有机物的技术可以为环境保护部门提供精确的数据依据｡通过实时监测大气VOCs,环保部门能够及时掌握污染源排放状况并评价其污染程度,以便制定相关环保政策与措施[1]｡这些信息对环境管理､污染控制等方面都有重要的指导意义,有利于促进环境质量的改善､生态环境的保护｡

2)利用大气挥发性有机物的自动监测技术可以有效地提升监测的效率｡传统VOCs检测方法通常需要人工采样､实验室分析等,费时费力,误差大｡自动监测技术可以实现持续､实时监测,极大地提升监测效率｡同时该自动监测设备具有自动化程度高､操作简单和稳定性强的优势,减少监测成本和提高监测效率｡

3)自动监测大气中挥发性有机物的技术对于工业制造和公众的安全也是至关重要的｡工业生产中的一些VOCs会以原料､中间产物或者副产物的形式出现,给生产安全以及产品质量造成一定的影响｡企业通过自动监测技术能够实时掌握生产中VOCs排放状况,及时发现异常和应对异常,保障生产安全｡

4)自动监测技术还可以应用于公共安全领域,如加油站､化工园区等高风险区域,实时监测VOCs的浓度,预警潜在的安全风险｡

2、影响大气挥发性有机物自动检测技术的因素

1)气象状况是决定大气中挥发性有机物自动检测技术的关键要素之一｡温度､湿度､风速､风向等气象条件变化对大气VOCs扩散与输送产生影响,进而对监测结果产生影响｡如VOCs在高温下挥发速度增加会使检测值偏高;而在高湿度情况下VOCs会和水蒸气相结合生成气溶胶,对监测设备测量精度造成影响[2]｡所以,在实践中须充分考虑气象条件对其影响,采取适当措施加以订正与弥补｡

2)大气挥发性有机物自动监测技术的准确度也受到监测设备性能和质量的直接影响｡不同牌号及型号监测设备测量原理､精度及稳定性均有差别,会造成监测结果不统一｡所以在对监测设备进行选型时须充分考虑到设备的性能与品质,挑选可靠性与准确性更高的设备｡与此同时,监测设备的定期维护与校准是保证监测结果准确无误与可靠性的重要环节｡

3)选择和设置监测站点,也将对大气中挥发性有机物的自动监测技术产生一定的影响,监测站点位置､高度､周边环境均会对监测结果产生影响,如监测站点靠近污染源会造成监测值偏高;监测站点周边环境的复杂性会对监测数据造成干扰｡

3、大气中挥发性有机物自动检测技术的实施方法

3.1进样系统

在大气中挥发性有机物(VOCs)的自动检测技术里,进样系统被视为非常关键的初始步骤｡进样系统承担着将待测气体样品导入监测设备,保证样品能准确稳定地进入后续分析过程的任务｡进样系统设计与性能的好坏,直接影响监测结果是否准确､可靠[3]｡

进样系统一般为连续抽取或者间歇抽取,连续抽样进样系统是通过连续提取大气样本,并在经过适当的预处理之后,将其送至质量分析器进行进一步的分析｡该方法可以对大气VOCs浓度变化情况进行实时监测,适合连续监测､污染源追踪的场景｡间歇式取样系统根据预定的时间间隔或触发条件来进行样本的提取和分析,这一系统特别适用于对固定点位置的实时监控｡进样系统一般由采样探头､过滤器､加热管线､流量控制器等部件构成,采样探头的任务是从大气中采样,经过滤器除去颗粒物､水分及其他杂质[4]｡加热管线可以维持试样在输送过程中温度的稳定,避免VOCs在输送时发生冷凝或者吸附｡并利用流量控制器对试样进行流量调节,以保证试样能稳定进入质量分析器｡

以某大气VOCs自动监测仪为例,进样系统为连续抽取,采样探头设置于监测站点适当位置并经管道导入监测设备内｡进样时,试样先通过高效的过滤器除去颗粒物,再通过加热管线使温度保持稳定｡最后由流量控制器对试样进行流量调节,以保证试样能稳定流入后续质量分析器中｡在实际工作中进样系统设计与性能对于监测结果产生的影响是不容忽视的,如采样探头位置､高度等因素都将对样品代表性产生影响;过滤器性能及保养情况对试样纯净度有影响;加热管线温度控制对试样稳定性有影响｡所以在进样系统的选型与使用过程中,须充分考虑进样系统的设计与性能,定期维护与标定,保证监测结果准确､可靠｡

3.2质量分析器

在大气挥发性有机物(VOCs)的自动检测技术领域,质量分析器被视为关键组件之一,其主要职责是对进样系统导入的气体样本中的VOCs进行分离和精确测量,质量分析器性能的好坏,直接决定着监测结果是否准确可靠｡

常见的质谱仪种类有气相色谱仪(GC)､质谱仪(MS)和离子迁移谱仪(IMS)等多种｡气相色谱仪经色谱柱分离VOCs,检测器定量检测｡质谱仪通过电场和磁场的作用,对VOCs进行离子化处理并执行质谱分析,从而准确获取VOCs的种类和浓度数据｡离子迁移谱仪是通过分析VOCs在电场和迁移管中的迁移速度差异进行分离和检测的[5]｡

以特定型号的大气VOCs自动检测仪为研究对象,其质量分析工具运用了气相色谱与质谱联合技术(GC-MS)｡样品送入气相色谱仪,经色谱柱分离,被分离VOCs送入质谱仪质谱分析｡质谱仪利用离子源离子化VOCs,利用电场､磁场实现离子的分离与检测｡最后对质谱图进行分析即可获得VOCs类型及浓度信息｡质量分析器实际使用时其性能受很多因素影响,如色谱柱选择及老化程度对VOCs分离效果有影响;离子源是否稳定､干净,将影响到离子的生成与传递;质谱仪分辨率与灵敏度对VOCs检测限与定量准确性均有影响｡所以在质量分析器的选型与使用过程中,须充分考虑质量分析器的性能参数及适用范围,定期维护与校准才能保证检测结果准确､可靠｡

3.3性能指标的评价

在实际应用大气挥发性有机物(VOCs)的自动监测技术时,评估监测设备的性能指标是确保监测结果的准确性和可靠性的关键步骤｡性能指标评估有助于提高对监测设备性能特点､优缺点和适用范围等方面的认识,并对选择适宜的监测设备起到参考作用｡

常用性能指标有响应时间､检测限､线性范围､重复性和稳定性｡响应时间为监测设备收到样本至输出稳定结果之间的时间;检测限为监测设备所能检测的VOCs浓度下限;所谓线性范围,就是监测设备输出的信号和VOCs浓度在某一浓度区间内呈线性关系;所谓重复性,即监测设备对同一种试样在同等条件下多次测量,其结果是否一致;所谓稳定性,就是监测设备经过长期工作,其输出结果是否稳定可靠｡以某型大气VOCs自动监测仪为例,其性能指标评估结果显示该设备具有较快的响应时间(<5%)和稳定性(持续工作24h,没有明显漂移)｡这些性能指标说明本装置灵敏度高､准确性好,适合在大气VOCs实时监测､污染源追踪的情景下使用｡

实践中需要针对特定的监测需求与情景,选择适合的监测设备来评价各项性能指标｡通过对不同装置性能指标及优缺点的比较,可选出最能满足其需要的监测装置,以保证监测结果准确､可靠｡同时也要定期维护校准监测设备,确保设备长期平稳运行,监测结果准确｡

3.4智能化的辅助系统

在大气挥发性有机物(VOCs)的自动检测技术中,智能辅助系统起到了不可或缺的作用｡在提高监测效率的同时,也保证了监测数据准确可靠,对环境管理与保护起到了强有力的支撑作用｡智能化辅助系统的组成如下:

1)数据采集及处理｡智能化辅助系统可对监测设备生成的数据进行实时采集,并利用算法对其进行快速处理及分析｡它能自动去除异常数据并将有效数据集成并存储起来,构成一个完整的监测数据集｡同时该系统可根据需要产生多种报表､图表等,便于用户观看､分析｡如某型号大气VOCs自动监测仪装备有先进智能化辅助系统｡这一系统具备实时收集监测数据的能力,并能通过其内部算法进行迅速的数据处理,可自动识别和排除因设备故障､人为操作错误而引起的异常数据,保证数据准确可靠｡同时该系统可根据用户需要生成多种报表及图表,例如日报表､月报表､浓度变化曲线图等,便于用户掌握检测点位处VOCs浓度的变化规律｡

2)故障诊断与预警｡智能化辅助系统具有较强的故障诊断与预警功能｡它可以对设备运行状态进行实时监控监测,当检测到设备存在故障或者异常时,马上自动诊断并报警｡该系统也可以基于历史数据及经验模型对设备可能发生的故障进行预测,并提前维修与保养,保证监测设备正常工作及数据准确｡以某型号大气VOCs自动监测仪为例,该仪器的智能化辅助系统具有故障诊断与预警功能,可以对进样系统流量､温度和压力等设备工作情况进行实时监控监测,同时还可以对质量分析器温度､真空度和离子源电流进行监控｡当检测到上述参数异常或者超出正常值范围时,系统会即时自动诊断预警并产生相关故障报告及维修建议｡同时该系统也可以根据历史数据及经验模型预测出设备可能发生的故障,并提前告知用户及时维修与保养｡

3)远程监控与控制｡智能化辅助系统支持远程监控与控制功能,用户可通过手机､电脑及其他终端设备,对监测数据､设备运行状态及其他信息进行远程观察操作与控制,极大地提升了监测工作灵活性与便捷性｡以某型号大气VOCs自动监测仪为例,其智能化辅助系统为远程监控与控制功能的实现提供支撑｡用户可在任何时间､任何地点通过手机APP或者电脑客户端实现对监测数据,设备运行状态的远程查看及远程操作与监控｡如用户可在手机APP上进行远程设定监测参数,调节采样频率,开始或者停止监控｡该系统还支持多人同时在线观看与运行,便于团队协作与数据共享｡

4、结论

为了促进我国环保事业的良好发展,大气挥发性有机物自动监测技术得到了广泛的利用,并且在实践中取得了良好的成就,为我国环境保护工作做出了应有的贡献｡在未来发展过程中,要持续地更新和完善大气挥发性有机物自动监测技术模式,构建完善的技术体系,提高监测的精准性｡

参考文献:

[1]王征亚.大气挥发性有机物自动监测技术的运用实践探究[J].皮革制作与环保科技,2022,3(21):82-84.

[2]戈燕红,喻继超.大气VOCs自动在线监测技术研究[J].广东化工,2021,48(5):211-216.

[3]李丽萍.大气环境在线监测技术分析[J].中国科技信息,2021(5):76-77.

[4]王海平.大气挥发性有机物自动监测技术现状分析[J].环境与发展,2020,32(12):137-138.

[5]曹姗姗.大连市大气挥发性有机物防控现状和建议[J].环境保护与循环经济,2020,40(9):65-67.

文章来源:李光明.大气挥发性有机物自动监测技术的应用探究[J].黑龙江环境通报,2025,38(04):129-131.