一种大气VOCs的快速溯源方法与流程

本发明涉及污染排放监测，尤其是涉及一种大气vocs的快速溯源方法。

背景技术：

1、随着我国颗粒物污染治理逐年改善，臭氧(o3)污染问题则日益突出。据《2020中国生态环境状况公报》统计，在2020年pm2.5、pm10、o3、so2、no2、co六项大气污染物浓度均下降的背景下，全国337个城市臭氧(o3)为首要污染物的超标天数占总超标天数的37.1％，而长三角地区41个城市臭氧(o3)为首要污染物的超标天数占总超标天数的50.7％，在长三角地区臭氧(o3)已成为影响空气质量优良率的主要污染物。降低臭氧(o3)浓度已成为改善长三角地区大气复合污染的重要目标之一。在我国许多城市和工业地区已经广泛开展了对于o3主要前体物vocs的观测研究，研究发现vocs是影响o3生成的主要限制因素。挥发性有机物(vocs)来源广泛、组成复杂，对人体健康存在潜在威胁。vocs污染物的排放过程具有瞬时性，难以控制和监测。vocs污染物的准确测量及精准溯源是开展vocs减排工作的前提。与传统的离线监测和在线监测相比，走航监测技术具有监测范围大、响应快速、机动性强等特点。

2、近几年来，针对vocs污染物的走航监测技术受到广泛关注，其在车辆行驶过程中同步开展周边环境大气的vocs污染物浓度及组成监测，大大提高了污染排查的时空效率，现已被广泛应用于工业园区vocs周边环境的监测。目前，vocs污染物走航监测设备大多采用基于质子转移反应飞行时间质谱仪以及紫外的走航技术，例如，公开号为cn113655111a专利申请公开了基于走航监测的大气挥发性有机物溯源方法；公开号为cn214539409u的专利申请公开了一种vocs走航监测装置。但是，上述技术手段无法有效区分相对分子质量相同的污染物，且成本较高。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的无法快速精确进行vocs溯源的技术问题，本发明提供了一种大气vocs的快速溯源方法，该方法采用gc-ms走航监测系统平均能够在9分钟内(3min采样+5min分析)快速判断vocs的组分和含量，从而实现快速溯源。

2、具体技术方案如下：

3、一种大气vocs的快速溯源方法，包括以下步骤：

4、s1：利用待监测区域内的空气监测站点监测大气vocs，当大气vocs的数据出现异常高值时，排除设备故障因素后，进行报警；

5、s2：先利用单质谱检测设备在待监测区域内进行快速走航监测，获得大气vocs的总浓度，并根据大气vocs总浓度缩小污染源范围；再利用gc-ms检测设备在缩小后的污染源范围内进行大气vocs的定点采样，确定采样点大气vocs的具体组分和各组分浓度，并根据大气vocs的具体组分确定污染排放的行业类型；

6、s3：调取待监测区域内污染源企业的基本信息，结合s2中获得的污染源范围和污染排放的行业类型，得到释放相应污染源的企业名单和数量；

7、s4：若获得的释放相应污染源的企业仅为一家，则溯源得到污染源头企业；若获得的释放相应污染源的企业为多家企业，则调取气象数据信息以及企业开工时间信息，排查获得污染源头企业。

8、现有的走航监测技术主要为单质谱走航技术，虽然可以测定vocs的总浓度，但是部分组分无法测出，并且仅能做到半定量，无法有效区分同分异构体以及分子量相同的化合物，从而无法实现这两类化合物的准确定性定量，进而影响污染物接近的污染源企业的辨别。以《2018年重点地区环境空气挥发性有机物监测方案》(环办监测函【2017】2024)为例，方案中规定需实现108种挥发性有机物因子的准确定性定量分析，而108种因子中的69种因子分子量相同且是同分异构体，因此无法被直接进样质谱法准确检测。

9、本发明采用“单质谱+gc-ms”的走航监测系统在待监测区域内进行快速的走航检测；其中快速走航过程中采用单质谱(1秒出数，测定的为总vocs浓度)设备进行实时走航采样监测，待发现区域的高值点位后，切换至优化的gc-ms快速监测模块，进行定点采样(3min采样+5min分析)，分析监测高值点位vocs的具体组分与各组分的浓度。

10、进一步地，s1中，所述空气监测站点监测大气vocs的频率为每小时监测一次；当大气vocs某一监测点值≥大气vocs日平均值的130％，该监测点值即为异常高值。

11、进一步地，s2中，所述单质谱检测设备的参数条件为：ei离子源；离子化能量：70ev；扫描方式：全扫描；扫描范围：30～500amu；扫描时间1秒1次；所述快速走航监测的速度20-50km/h。

12、实验室gc-ms分析具有分析结果准确度高、灵敏度好等优点，但需要至少60分钟(30min采样+不少于30min分析)才能输出vocs的具体组分与各组分的浓度，难以对vocs浓度的空间分布进行快速筛查，无法满足区域环境或者工业园区中vocs监测物种的复杂性和监测需求的多样性。而本发明提供的gc-ms检测设备因采用特定的参数条件，可以显著缩短检测时间。

13、进一步地，s2中，所述gc-ms检测设备包括前处理模块、色谱分离模块和质谱模块；

14、前处理模块的参数为：预抽0.2min；预解吸0.2min；解吸1min；解吸温度：250℃。

15、色谱分离模块的参数为：十通阀，或者与十通阀相同功能的进样阀；温度：50℃；恒流模式下，流量：0.5ml/min；进样口温度：50℃；分流比：20:1；程序升温：60℃保持1min，以10℃/min升至80℃，再以40℃/min升温至220℃，在220℃保持1min；

16、质谱模块的参数为：气质接口温度：150℃；离子源：ei；离子化能量：70ev；扫描方式：全扫描；扫描范围：40～300amu。

17、进一步地，s2中，所述行业类型根据gc-ms检测设备获得的大气vocs具体组分中的特征因子来判定；

18、在印刷行业中，所述特定因子包括苯、甲苯、丙酮和异丙醇；在有机化工行业中，所述特定因子包括四氢呋喃和2-甲基丙醛；在石化化工行业中，所述特定因子包括1,2-环氧丁烷；在工业涂装中，所述特定因子包括乙酸乙酯、2-丁酮。

19、进一步地，所述污染源企业的基本信息包括：所属行业类别、废气治理设施运行情况、涉及的主要产品、原辅料使用量和开停工时间。

20、进一步地，s3中，所述气象数据信息包括风向、风速和温度。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

22、(1)本发明基于优化的gc-ms走航技术，可针对大气vocs各组分进行快速、精确的定性定量分析，解决了现有技术中存在的无法快速精确进行vocs溯源的技术问题。

23、(2)本发明采用的gc-ms走航技术，包括优化的色谱柱、前处理方法、色谱分离模块以及质谱模块条件，有效实现大气vocs各组分的快速、精确的定性定量分析。

技术特征：

1.一种大气vocs的快速溯源方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的大气vocs的快速溯源方法，其特征在于，s1中，所述空气监测站点监测大气vocs的频率为每小时监测一次；当大气vocs某一监测点值≥大气vocs日平均值的130％，该监测点值即为异常高值。

3.如权利要求1所述的大气vocs的快速溯源方法，其特征在于，s2中，所述单质谱检测设备的参数条件为：ei离子源；离子化能量：70ev；扫描方式：全扫描；扫描范围：30～500amu；扫描时间1秒1次；所述快速走航监测的速度20-50km/h。

4.如权利要求1所述的大气vocs的快速溯源方法，其特征在于，s2中，所述gc-ms检测设备包括前处理模块、色谱分离模块和质谱模块；

5.如权利要求1所述的大气vocs的快速溯源方法，其特征在于，s2中，所述行业类型根据gc-ms检测设备获得的大气vocs具体组分中的特征因子来判定；

6.如权利要求1所述的大气vocs的快速溯源方法，其特征在于，s3中，所述污染源企业的基本信息包括：所属行业类别、废气治理设施运行情况、涉及的主要产品、原辅料使用量和开停工时间。

7.如权利要求1所述的大气vocs的快速溯源方法，其特征在于，s3中，所述气象数据信息包括风向、风速和温度。

技术总结
本发明提供了一种大气VOCs的快速溯源方法，该方法包括监测大气VOCs，出现异常高值时报警；先利用单质谱检测设备进行快速走航监测，获得大气VOCs的总浓度，缩小污染源范围；再利用GCMS检测设备进行大气VOCs的定点采样，确定采样点大气VOCs的具体组分和各组分浓度，并根据大气VOCs的具体组分确定污染排放的行业类型；调取污染源企业的基本信息，得到释放相应污染源的企业名单和数量；最后溯源得到污染源头企业。本发明采用“单质谱+GC‑MS”的走航监测系统平均在9分钟内(3min采样+5min分析)快速判断VOCs的组分和含量，从而实现快速溯源。

技术研发人员：万梅,庞星龙,刘锐,唐烨锋
受保护的技术使用者：浙江清华长三角研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13