[实用新型]挥发性有机物连续监测仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种环保监测设备，特别涉及一种能够连续在线监测环境空气中挥发性有机气体浓度的仪器。

背景技术

VOCs(挥发性有机物)是大气中一类十分重要的污染物，其特点是浓度低、活性强、危害大，除甲烷外，其余VOC在大气中的平均体积浓度分数一般都小于1×10^-9，但在污染比较严重的区域，如大城市，某些成分的体积浓度可能达到1×10^-7或是更高。目前，由于人类活动改变了大气化学成分的动态平衡，引起大气化学成分的变化，比如煤、石油和天然气等资源的不断开发利用，使得大气中VOCs种类越来越多，大气降解成分越来越复杂，对环境与气候的影响也越来越显著。尤其是在城市大气中VOCs来源广泛、品种繁多、浓度分布范围广、在大气中的化学反应极其复杂。因此，可靠的VOCs测量数据是研究其对环境和人类健康影响的基础。由于VOCs的精确测量技术复杂，我国城市VOCs的研究在目标化合物数量、时间分辨率和监测时段等方面还非常有限。此外，监测到的VOCs大气浓度受源变化、气象条件、化学反应过程以及采样时间、地点和持续时间等因素的影响。所以，只有通过长期连续的监测才能揭示出大气中VOCs浓度水平变化的特征和一般趋势，为环境质量控制对策提供科学依据。

目前应用最广泛的VOCs采样方法为不锈钢罐采样、吸附剂采样、气袋采样以及低温冷凝法采样。采集的样品必须经过固相萃取、溶剂解析、低温预浓缩热解析等方法进行预处理。样品分析主要依靠气相色谱法、高效液相色谱法、气相色谱-质谱、荧光分光光度法等。现有技术中，对大气VOCs监测的技术仍然存在以下问题：

1、样品采集依靠传统的气体采集方法，比如上述的不锈钢罐采样、吸附剂采样、气袋采样以及低温冷凝法采样等，这些采集方法由于客观因素的限制，已经逐步满足不了当前的应用需求，尤其对于采集环境空气中微量的VOCs气体时存在吸附操作复杂、成本高、效率低等缺陷。

2、采用上述的样品采集方法必须要经过样品的预处理才可以用来分析，由于预处理的过程复杂、且在预处理时的人工干预中难免会对样品造成人为的污染，整个过程周期长，且会带来一定的误差。

3、由于环境空气中VOCs组分的复杂性以及浓度水平极低，一般混合比从10pptv至几十个pptv，因此实现VOCs样品的连续自动分析较为困难，尤其对主机的线性范围要求较宽。目前常用的分析方法为气相色谱法和气相色谱-质谱法多数采用离线分析技术，其时间分辨率低，且不能反映大气中VOCs的连续变化。

目前投入使用的在线测定VOC和OVOC的一体化气相色谱技术有两类：一类是多通道在线GC-FID/MS技术，美国商业部高空大气学实验室的Goldan等人首先将这一技术应用于OVOCs的测量，并一直致力于主机的改进优化，已形成一套相对完整的分析系统(Goldan et al.，2004)；另外一类是GC-RGD(Reduction Gas Detector)，这一技术首选被美国国家航空航天局采用(Singh，1995)。此外，质子转移质谱(PTR-MS)也被发展为一种有效的在线测量大气中痕量挥发性有机物技术，包括OVOCs，这一技术首先是由奥地利因斯布鲁克大学的Lindinger及其同事发展起来的(Lindinger，et al.，1998)。GC-MS技术用在挥发性、半挥发性化合物及其衍生物已得到了普遍的应用，而且正在向在线测量及小型化方向发展。

我国对环境空气挥发性有机物的研究起步较晚，目前尚未有类似商品化的分析仪，尽管国内科研机构有类似的产品雏形，但其采用的是一种转动鼓结构，如CN1632570A所述，将多根采样吸附管设置在一转动鼓上，通过旋转转动鼓来实现采样和分析的不间断进行。这种方法由于机械结构复杂，可操作性差，实现过程繁琐且连续工作易出现漏气现象。因此我国对环境空气挥发性有机物的连续自动采集和分析仪器主要依靠国外进口设备，但其价格昂贵、分析过程复杂，采样和分析的时间分辨率较低，且尚未实现连续的监测分析。

所以，研究新一代VOCs的采样方法和分析技术，发展高灵敏度、操作简便、经济适用且易于维护的VOCs分析仪，发展VOCs在线连续自动检测技术，在环境空气监测研究领域具有重要意义。

实用新型内容