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VOCs檢測的類別及儀器需求

眾所周知，VOCs就是在一定的溫度和壓力條件下可以揮發為氣態的有機化合物。這個定義寬泛，涉及的有機化合物成千上萬。要檢測什么組分的VOCs就成為了檢測設備要面對的問題。 

一類：能夠造成環境污染，產生臭氧和霾相關的VOCs組份。這一類的VOCs組分可以和氮氧化物在光化學反應中產生臭氧以及PM2.5，直接造成環境污染，影響我們的空氣質量。 

第二類：對人體健康有毒、有害的VOCs氣體，主要是指可以導致形成癌癥（例如笨、二甲苯等苯系物）和對人體有毒性（如氯乙烯）的VOCs組分。 

第三類：異味強烈的VOCs組分（如：甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚）。這些組分逸散到空氣中將造成人們強烈的不適，影響人民生活。這類組分在美國EPA和我國的惡臭污染物排放標準（GB14554-1993）中有所定義。可以視為另一類的特征因子。

了解了VOCs檢測設備要測什么，我們下一步就要看看不同的應用場景對于檢測設備有什么樣不同的需求。從大的方向上來看可以分成兩個維度：

污染源端：主要指VOCs的排放口和引起泄露的源頭。這個場景的特點是排放的VOCs濃度較高（從幾個ppm到幾千ppm）、現場的工況比較惡劣（高溫、高濕、高塵）。對于這類VOCs排放關鍵是要把總量降下來，對于檢測組分的細分要求不高，檢測設備關注的是測出的總量（如總碳氫、非甲烷VOCs）和重點組分（如苯系物）。在這個場景中，往往是污染企業需要自己付錢去安裝檢測設備，因此對于價格相當敏感。

五類污染源的檢測方式

至此，我們已經看到了VOCs檢測儀器要面對的組分和應用場景的復雜程度。從技術上看，如果要同時滿足這些應用場景、組分、成本的要求幾乎是不可能的。因此，VOCs檢測設備發展的 趨勢就是要適應各種應用場景的需求，不斷滿足細分領域里的組分、精度、成本等方面的要求。本文結合組分和應用場景將檢測設備分了5類（如表1所示）。我們從這5類來看看其發展的趨勢。

一、對于固定污染源VOCs檢測設備發展而言，先是要能適應污染源現場的惡劣工況，其次是要滿足對于不同組分靈活性的要求，要能滿足污染企業對于低成本的要求。從技術上來看GC-FID是目前適合的，而且會成為趨勢。該技術已經成熟，可以滿足對于總量和各種組分的靈活性和精度要求。多年來在線色譜技術的發展結合CEMS采樣系統的完善，讓它能夠長時間在污染源的工況下穩定工作，并且成本相較質譜等其他技術有一定的優勢。未來GC-FID技術還會有很強的生命力。另外一個趨勢是靈活的支持更多的特征因子檢測。這個趨勢的原動力在于當總量控制下來之后，對于特征因子（如毒害氣體、惡臭氣體）的檢測要求會越來越高。2016年以來在浙江的“一廠一策VOCs監測”以及各地區和行業的VOCs特征因子規范的紛紛出臺已經在給這個趨勢做了背書。

二、對于環境空氣VOCs檢測設備的發展，多組分的能力和精度的是可以預見的趨勢。和污染源關心總量控制不同，部門就是要解析VOCs的組分，利用組分來做臭氧前驅體的分析和溯源。歐洲和美國的經驗告訴我們PAMS或者說臭氧前驅體的光化學站可能是我國下一步要發展的方向。因此，此類儀器發展的重點會傾向于VOCs全組分分析，臭氧前驅體的檢測能力。技術上目前主要是基于預濃縮加GC-FID的系統和基于實驗室GC/MS演進的系統在角逐。但對于這類會有法規明確檢測組分的應用來看GC-FID的系統可以滿足需求，而且成本和維護上的優勢會更明顯。因此，前者勝出的趨勢會比較大。

三、對于VOCs泄露檢測主要是應對無組織排放的應用，就是大家熟悉的LDAR（泄漏檢測和修復）。由于這類應用在過去20年內發展的完善，從法規建立、執行細則、檢測設備、質量控制等方面都有成熟的經驗。因此，此類檢測設備將沿著手持、便攜、FID/PID雙檢測器的方向繼續發展。我國的LDAR未來的發展重點的不是設備而是如何更貫徹和實施LDAR。

四、應急和督查的應用已經成為今年的一個熱點。目前手持的VOCs紅外相機可以在1-2公里外查出泄露和偷排；手持的VOCs檢漏儀可以在3分鐘以內完成現場定量。這一組合已經成為督查組的黃搭檔。二者的互聯互通、雙劍合璧將成為下一步發展的趨勢。

五、對于特種VOCs氣體的檢測，未來的發展可能會是另一個熱點。在前面幾個方面已經得到很好控制的基礎上，有毒、有害、致癌以及異味的影響會越來越得到重視。這類氣體的組分會比較復雜，有的組分檢測的精度要求很高（例如惡臭），監測的技術也不是那么完善（例如有機硫就是個技術難題）。多種技術都在探索這個方向：色譜、質譜、光譜。目前看起來基于磁質譜的、多點、網格化方案可能會是解決特種氣體溯源、控制的好方法。