[发明专利]大气中挥发性有机物的平均相对浓度和活性的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护、大气污染防治技术领域。

背景技术

大气中挥发性有机物VOCs是形成PM2.5的主要原料之一，其种类繁多，各类VOCs在大气中光化学反应的活性也不尽相同。测算大气中VOCs的平均相对浓度和活性，对研究PM2.5形成的机理、规律以及控制和治理PM2.5具有重要的意义。

现有的测定方法有分光光度法、生物传感器、荧光及传感器法、气相色谱法以及固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法等。用这些检测方法可以监测工业VOC的排放和公路上车辆的排放。到目前为止，国际标准化组织（ISO）推荐的VOCs的检测方法依然是基于热解吸原理的气相色谱法（GC）。

但是，至目前为止，VOCs的测定主要是针对某一种或某一类的VOCs，缺少对某一区域大气中各类VOCs平均相对浓度的测定的研究。对于某个区域或整个城市而言，全年或不同时间段VOCs的平均量是多少？VOCs的主要来源及分布是怎样的？城市VOCs的变化规律如何？用目前的监测方法难以完成这样的任务，需要全年的、大量的、多点位的监测数据来进行分析。

发明内容

本发明目的是提出一种获得或检测出某区域在某时间段内大气中VOCs的平均相对浓度和平均相对活性的方法。

本发明包括以下步骤：

1）对测定区域的O₃浓度和NOx浓度进行连续的实时测量；

2）将实时测量的O₃浓度和NOx浓度制成O₃浓度和NOx浓度的相关图；在所述相关图中，在NOx控制区内O₃浓度与NOx浓度之间为正相关的线性关系；在VOCs控制区内O₃浓度与NOx浓度之间为负相关的线性关系；在正相关的线性关系和负相关的线性关系的交汇处为控制区转变点；

3）根据控制区转变点处的O₃浓度、NOx浓度以及曲线的斜率，采用以下公式之一取得VOCs平均相对浓度[VOCs]_m：

（3）

（6）

（9）

采用以下公式取得NOx控制区、VOCs控制区或控制区转变点的VOCs的平均相对活性k_sr：

（2）

以上[VOCs]_m为VOCs的平均相对浓度，k_sr为控制区转变点平衡常数，k_sr值的大小表示VOCs平均相对活性的大小 ，[NO₂]_m为控制区转变点处对应的NO₂浓度，[O₃]_m为控制区转变点处对应的O₃的浓度，k_V为VOC_s控制区臭氧产生的速率常数， kvs为VOCs控制区O₃浓度与NOx浓度之间的负相关的线性关系曲线的斜率，k_VOCs为VOCs与羟基自由基OH·反应的速率常数，k_NO2为NO₂与OH·反应的速率常数，k_N是NOx控制区O₃浓度与NOx浓度之间的正相关的线性关系曲线的斜率，也是NOx控制区臭氧产生的速率常数。

另外，也可以用k_N表示NOx控制区VOCs的平均相对活性。

以上“浓度”指摩尔浓度或质量浓度或体积浓度。

本方法的核心是通过因变量臭氧O₃浓度对自变量NOx（或NO₂）浓度作图，测算出控制区转变点处对应的O₃浓度、NOx（或NO₂）浓度以及两个控制区曲线的斜率，从而计算出VOCs的平均相对浓度和平均相对活性。