天瑞仪器挥发性有机物在线监测解决方案

1 项目背景

挥发性有机污染物（VOCs）在环境中聚集，危害人民的生存健康。VOCs有自然的原因，也有认为活动的原因，且以后者为主。环境有机污染源包括工业污染源、交通污染源、农业污染源与生活污染源等。目前国内还没有相应的标准，各地环境监测站开展的项目都还是以USEPA PAMS标准为基础，包括从C2-C12的56种挥发性有机物，此外，USEPA TO-14和TO-15标准经常被参考。

随着国家政策的不断完善，目前已有北京、上海、江苏等多地区陆续发布VOCs的排污费征收方案，加强了VOCs治理的力度，通过在线监测来衡量治理的效果及排放的达标状况也成为了热点。因此，天瑞仪器正积极与国内外相关企业进行合作，共同开发了挥发性有机物在线监测解决方案，推动VOCs在线监测的技术发展。

1.1VOCs监管政策

2011年12月发布的《国家环境保护“十二五”规划》中强调“加强挥发性有机污染物（VOCs ）和有毒废气控制”，正式提出控制VOCs的排放，并明确提出开展VOCs监测工作，石化行业、有机化工、表面涂装、包装印刷等行业净化率不低于90%。

2013年9月，国务院印发的《大气污染防治行动计划》中明确了推动VOCs的治理，同时进一步明确了需要控制VOCs的石化、有机化工、表面涂装、包装印刷等重点行业。同期，环境保护部等六部委共同发布《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》，要求到2017年底对有机化工、医药、表面涂装、塑料制品、包装印刷等重点行业的559家企业开展VOCs综合治理。

2014年7月，环境保护部等六部委共同发布《大气污染防治行动计划实施情况考核办法（试行）实施细则》，规定了北京市、天津市、河北省、上海市、江苏省、浙江省及广东省珠三角等重点地区2014-2017年VOCs控制的进度。至此，大气VOCs治理工作开始开展，监测工作也正式开启。

2014年12月，环境保护部发布《石化行业挥发性有机物综合整治方案》，石化行业的挥发性有机物治理工作开展，成为VOCs工业排放行业治理的枪。

2015年8月新修订的《大气污染防治法》将挥发性有机物（VOCs）纳入监管范围，明确生产、进口、销售和使用含VOCs的原材料和产品的，其VOCs含量应当符合质量标准或者要求。

2 挥发性有机物在线监测系统集成方案

2.1系统架构

图注：VOCs指挥发性有机物。

智能设备层

根据各产业园/企业污染特点，结合“点、线、面”一体化综合监测网络，集成各类环境挥发性有机物（VOCs）监测设备，提供定制化城市环境VOCs监控解决方案：

点：污染源烟气VOCs有组织排放监测；
线：园区边界（或厂界）无组织排放监测；
面：区域环境大气敏感点监测、移动监测、便携监测。

数据支撑层

建设“环境监测大数据存储和分析平台”，为应用决策层提供稳定强大的数据支持。

应用决策层

建设“环保统一门户”，为城市环境提供应用决策方案：

形成环境监测数据综合分析平台，掌握环境质量状况；
监管各产业园污染排放情况，为环境执法提供依据；
加强预报预警能力，防范园区环境和安全风险；
建立应急响应机制，提升突发事故应急处置能力。

2.2 目标功能

1）实时监控：通过对产业园区挥发性有机物（VOCs）的气体浓度监测，可实现对污染源有组织排放、园区边界或厂界和环境大气敏感点的实时监控，全面客观反映产业园区及周边环境污染现状及其变化趋势。为环境应急监测提供先进的环境监控和预报预警体系，确保人身安全和生产安全。
2）统一监管：对所有产业园区危废气体进行统一监管监控，为后期更有效地开展VOCs源排放调查工作，实现园区VOCs减排打好基础。
3）监控合一：获取污染治理工业过程、监测设备动力等参数来辅助评估数据的有效性和合理性，同时配合执法检查做到有效监管污染排放的真实状况。
4）执法可依：应对环保投诉，依靠污染源排放监测数据，结合相关的分析手段，辅助管理者快速分析污染来源，合理处置投诉事件；并且，将污染源排放监测数据直接应用于VOCs排污收费和超标排放罚款，真正做到执法可依。
5）风险防范：根据长期污染物监测数据，结合气象参数、地形参数等，依靠相关性分析模型、污染物风向玫瑰分析模型和拉格朗日流体模型等分析模型，对整个园区污染状况进行大数据分析和预报预警，建立环境风险源数据库，构建环境风险防范及风险评估体系。
6）突发应急：建立应急响应机制，突发污染事故发生后，快速定位事故周围的污染源及其位置，根据污染物环境危害情况，制定针对性的应急处理措施，全面提升企业内部预先自行处理危废气体异常排放以及执法部门对突发事故的应急处理能力。

2.3 仪器选型

江苏天瑞仪器股份有限公司正与国内外相关产品生产厂家积极合作共同开发以下在线监测设备

3 仪器简介

3.1 烟气挥发性有机物在线监测系统

CEMS-V100 烟气挥发性有机物（VOCs）在线监测系统是天瑞仪器研制的烟气中VOCs的在线监测设备，可测量总烃（THC）、甲烷（CH4）、非甲烷总烃（NMHC）、苯系物（BETX）等多种有机物。该系统可广泛应用于各种工业污染源VOCs排放监测，例如半导体、电子、医药、石化、化工、印刷、汽车、涂装、橡胶等多种工业，性能稳定可靠，集成化程度高。同时，针对各种不同工况条件及客户需求，天瑞可提供定制化解决方案，包括：防爆机柜式、全程高温伴热式、移动监20测车等。

3.1.1 可测项目

甲烷（CH4）、总烃（THC）、非甲烷总烃（NMHC）；
苯系物（BETX），如苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、异丙苯、苯乙烯等；
排放源中的其他特征挥发性有机物（含恶臭类有机物）。

3.1.2 系统组成

CEMS-V100 烟气挥发性有机物（VOCs）在线监测系统主要由采样系统、温压流系统、分析系统、控制系统、气源系统等组成。另可根据客户需求，定制化除水装置、预浓缩装置及其他检测器等。

3.1.3 性能优势

分析方法采用气相色谱-氢火焰离子化检测器（GC-FID）法，符合国家标准方法HJ/T 38-1999和美国EPA标准；
可选配电子捕获检测器（ECD）、火焰光度检测器（FPD）、热传导检测器（TCD）或光离子化检测器（PID）等多种检测器，以满足不同灵敏度和检出物的需求；
系统具有高检测灵敏度，可自动进行高、低量程切换，各目标分析物具有独立的检出限；
可依据客户需求提供定制化解决方案，包括防爆机柜式、全程高温伴热式和移动监测车式。

3.2 大气挥发性有机物在线分析仪系统

EVOCs-2000大气挥发性有机物（VOCs）在线分析仪是天瑞仪器新研制的大气中微量VOCs的在线检测设备。
仪器预处理系统采用低温吸附与高温脱附过程，根据美国环保署（EPA）方法要求，搭配自主研发的吸附剂以达到微量VOCs的浓缩预处理。后端检测器可根据多种VOCs同步监测的需求，依据国家相关污染检测方法和美国环保公告方法中的要求，根据美国EPA TO-14、TO-15和PAMS方法中107种VOCs有机物的性质，选用天瑞仪器自主研发氢火焰离子化检测器（FID）、质谱（MS）、电子捕集检测器（ECD）等多种检测器，满足在线监测的需求，达到高精度污染物浓度分析水准。

3.2.1 仪器组成：

前浓缩进样仪模块

具有特制的冷冻捕集、热解吸系统。
VOCs气体以一恒定的微流量取自前级采样系统气流缓冲室，后被传送至后级低温捕集和高温热脱附装置，实现低浓度VOCs的浓缩富集。

VOCs检测模块

（1）采用先进的丁氏切换技术，成功实现高碳与低碳VOCs的有效分离，C2-C5低碳物质送入色谱柱PLOT，C6-C12高碳物质送入色谱柱DB-1，该技术可以对样品直接进行分离，避免了传统分离技术存在的低碳分离效果差、PLOT色谱柱高碳残留严重等问题。该技术具有世界水平。
（2）采用天瑞仪器精心打造、自主研发的FID、MS、ECD实验室级检测器，具有完全的自主知识产权，拥有多项技术；核心部件与国际主流产品保持一致，整机采用人性化设计，操作方便。
（3）预留多品牌检测器接口，可根据客户需求选择不同品牌的GC-MS检测器。

附件模块

氢气、空气、氮气发生器。

3.2.2 系统分类

3.3 监测案例

PAMS（56个物种）1ppb标气色谱图

TO-15 0.25ppb标气色谱图 (含TO14卤代烃)

TO-15+PAMS0.5ppb标气色谱图