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美国固定源废气VOCs监测方法

作者:白羊 人气:发表时间:2019-11-27
美国固定源废气VOCs监测方法
 
大气环境受到挥发性有机化合物(VOCs)污染引发地平线光化学烟雾为国际上十分关注的社会问题,有些则是直接影响人体健康有毒有害污染物,VOCs排放受到限制。在美国《清洁空气法》修正案(1990年版)推出的189种优先控制有害大气污染物名单中有51%是VOCs;联合国在1991年通过了《防止VOCs跨国大气污染议定书》,要求签证国以1988年VOCs排放量为基准,到1999年每年削减30%;欧盟颁布了《关于特定过程和装置使用有机溶剂的挥发性有机化合物的排放限制指令》(1999/13/EC)、《关于成员国某些大气污染物的最高排放量指令》(2001/81/EC)(指S02、NOx、VOCs和NH3),德国承诺到2010年将NMVOC排放量与1990年相比削减70%;日本承诺在2000年基础上到2010年将VOCs排放量削减30%。在美国的固定源VOCs排放总量中,使用混合溶剂和表面涂层涂覆的VOCs排放占44%;排列在前14位依次是甲苯、甲醛、二氯甲烷、氯仿、乙烯、邻二甲苯、苯、问二甲苯、氯乙烯、对二甲苯、氯苯、乙酸、三氯三氟乙烷和三氯乙烯,涉及溶剂脱脂、干洗、艺术印刷、废溶剂回收、表面涂层、机械润滑剂、橡胶轮胎制造及石油运输、危险废物处置、炼油、化学品制造、工业生产过程等行业。
 
优先控制有害大气污染物名单中的VOCs—碳原子数在9个以下
依据蒸汽压大小,USEPA将大气污染物类型分为高挥发性化合物(VVOC)、挥发性化合物(VOC)、半挥发性化合物(SVOC)、不挥发性化合物(NVOC)。25℃时蒸汽压>380mmHg的有机物质为VVOC,0.1mmHg<25℃时蒸汽压<380mmHg的有机物质为VOC。
 
然而,人们习惯上将25℃时蒸汽压>0.1mmHg(13.3Pa)的有机物质统称为挥发性有机化合物(VOCs),其碳链长度通常为C2~C8之非甲烷碳氢化合物及其衍生物,如碳氢化合物(烷烃、烯烃、炔烃、环烷烃、环烯烃、芳香烃、含氢氧键)、卤代烃、含氮有机物、含硫有机物等种类。
 
如表1所示,美国优先控制有害大气污染物(Hazardous Air Pollutants,HAPs)的VOCs种类有97种,其碳原子数在9个以下,主要是碳原予数在8个(含8个)以下的有机化合物。
 
 
固定源废气VOCs排放标准—控制总有机碳
美国的有害空气污染物国家排放标准(NESHAP)采用最大可达控制技术(MACT)标准,对同一排放点源的多种污染物按有机有害空气污染物(organicHAP)和无机有害空气污染物(Inorganic HAP)实行统一限值控制,标准既适用于新污染源,也适用于现有污染源。有机HAP则用总有机碳表示(TOC),一反以往对同一排放源排放的多种污染物分别控制的做法。例如,USEPA对半导体制造业排放有机HAP的控制指标为削减率不小于98%或浓度不大于20ppmv(C)。
 
VOCs环境监测方法体系
USEPA推出的VOCs监测方法有环境空气VOCs分析方法、室内空气VOCs分析方法和固定源废气VOCs分析方法。环境空气VOCs的采样方法,有将空气样直接吸入真空采样罐直接取样,取样后与自动进样器及浓缩器相接进行气相色谱或气-质分析;有用装有固体吸附剂的吸附管通过吸气泵进行捕集,取样后接入自动热解析器、自动进样器及气相色谱系统进行分析;有用U形或蛇形采样管或装有玻璃微珠采样管插入冷阱中捕集,取样后移去冷阱,在常温或加热情况下气化进行气相色谱分析。采样后的样品测定,既可用GC-MS分析系统,也可以用GC-MD(F1D、ECD、PID、NPD)多检测器分析系统。
 
固定源废气VOCs监测方法
USEPA在NSPS(40CFRPART60)中,推出了相配套的固定源废气中VOCs监测方法标准,即EPAMethod18、25、25A、25B,分析结果均用总有机碳(TOC)以体积分数ppmvC表示。
 
启  示
1、以保障人体健康为目标的环境空气VOCs监测、室内空气VOCs监测,主要是对VOCs各组分有机有毒有害物质进行测定,GC-MS分析方法最为广泛应用。以控制大气污染为目标的有机废气排放源VOCs监测,主要是对VOCs总浓度进行测定,以GC-FID分析方法为主。
 
2、GC-MS主要是用于复杂样品的组成成分识别和定量。对于含有多种有机物的排放源进行各组分的一一测定所花费的时间和测试经费是不能不考虑的问题。
 
3、废气源排放物监测与环境空气污染物监测不同之处就在于样品的采集。美国固定源废气VOCs监测的采样方法不拘一格,吸纳了空气VOCs分析方法(真空罐采样)和NIOSH的空气VOCs分析方法(吸附管采样),视排气温度、爆炸危险性、有机物的极性和浓度、现场条件、成本等因素可灵活选用最适用的方法。
 
4、VOCs监测方法不局限于各组分有机物分析,气相色谱.氢火焰离子化检测器(GC-FID)分析法测定总气态非甲烷有机物(TGNMO或NMVOC),分析结果用总碳计,仍是美国当前监测固定源废气VOCs的主流标准方法。FID检测器结构简单,体积小,尤其适合现场分析、常规监测

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