化工业园区环境监测中VOC在线监测系统的应用

摘要：如今，由于社会经济在大力发展，所以污染源的类型也越来越多。尤其是化工业园区，更是污染负荷越来越重。为了改善环境，减少污染，必须加强环境监测网络的建设，合理利用VOC在线监测系统。为此，笔者结合辽宁省某化工业园区的实际情况，针对VOC在线监测系统的应用进行了分析，希望能为广大的技术工作者提供一些有用的参考依据。

Abstract： Nowadays， due to the vigorous development of society and economy， there are more and more types of pollution sources. Especially in the chemical industry park， the pollution load is getting heavier and heavier. In order to improve the environment and reduce pollution， it is necessary to strengthen the construction of environmental monitoring networks and make reasonable use of VOC online monitoring systems. To this end， the author analyzes the application of the VOC online monitoring system based on the actual situation of a chemical industrial park in Liaoning Province， hoping to provide some useful reference for the majority of technical workers.

关键词：化工园区;环境监测;VOC在线监测系统;技术

Key words： chemical park;environmental monitoring;VOC online monitoring system;technology

中图分类号：X831                                         文献标识码：A                                  文章編号：1006-4311（2020）09-0245-03

0  引言

随着时代的不断进步，公众的环境意识也在逐渐增强。各种环境污染问题越来越突出，特别是化工业园区附近。为了督促化工园区内的企业改进生产工艺和治理设备，并减少排放，需通过VOC在线监测系统来建立网格化监控体系，从而提高环境监测的效果和效率。

1  辽宁省化工业园区VOC监测工作的现状

辽宁省的化工企业众多，其包括了石油化工公司、造船企业等。尽管辽宁省对化工厂、化工园进行了规划，但其造成的环境污染问题仍然未得到解决。为了促使辽宁省化工园区的环境VOC监测分析技术得到一定的提升，2018年9月21日在沈阳开展了全省环境VOC监测技术研讨会。会议内容包括了对大气中VOC的污染控制、减排，以及大气VOC监测方案和对策的制定，以及VOC在线监测系统的应用。而且在工作进展方面，辽宁大连在2016年时便进行了化工业园区企业的泄漏监测和技术改造。对石化废水和废气进行封闭收集，完成对化工业园区内数家企业的整治，其中包括了有机化工、医药、印刷、修理等领域。在2017年时，已完成大连中石化公司、西太平洋等5家石化企业的排放整治，而且更是实现了对仓储业原油、成品油、码头油气的回收治理工作。

除此之外，在盘锦市也在2016年开展了石油化工企业的泄漏和检测工作，而且要求将这项工作纳入到盘锦环境审批与验收中去。营口市则开展了当地化工业园区的发挥性有机物整治会议，提出对发挥性有机物进行控制，并且针对相关问题进行探讨和交流[1]。

2  关于化工业园区VOC在线监测系统

VOC在线监测系统能对发挥性有机物（VOCs）的排放进行监测、控制，减少环境的污染。通过在化工业园区利用VOCs在线报警监测系统，可以准确的检测VOC气体浓度，而且展示出VOC气体实体浓度值，全天监控大气污染状况。同时也能覆盖污染监测因子，输出标准信号。一般情况下，VOC在线检测系统一般被用在泄漏预警、环境监测、化工园区污染监测等不同的方面。

总挥发性有机物中，发挥性气体（VOCs）容易对人体健康造成极大的危害。按照不同的化学结构，其可以被分为芳烃、烷类、酯类、醛类，具体包括了三氯乙烯、甲苯、二异氰酸酯等等。而辽宁省则以臭氧（O3）和细颗粒物为代表的二次复合型大气污染问题非常突出，甚至成为了该省的主要污染因子。通过充分利用VOC在线监测系统，对化工业园区的VOCs排放总量进行控制，能改善辽宁省的大气环境质量。

3  VOC在线监测系统在化工业园区环境监测中的应用

辽宁省大孤山化工园区位于辽宁省大连市金州新区，其内部有注册企业40多家，大部分以化工企业、船舶配套企业为重点。到2018年，入驻大孤山化工园区的石油化工类企业多达20家，其包括了凯飞化学、逸盛大化、太平洋石油化工，另外还有斗山船机、韩国浦项、大洋船舶等制造企业。该化工园区四周的人口非常密集，除了东南面是大海以外，金州老城区也产生了卫星城。一旦产生化学品泄漏、环境污染等事故，则会对整个城市产生不好的影响。所以必须要充分利用VOC在线监测系统，为治污减排奠定坚实的基础。笔者对此进行了分析，具体如下。

3.1 VOC在线监测系统的技术参数

第一是样品采集，采样流量为：质子流量计控制（1毫升），采样流速为22毫升每分钟。第二是样品浓缩富集，富集管降温：电子芯片捕捉的最低温度为﹣44℃，而脱附温度最高则是450℃，脱附效率最高超过了44℃每秒。第三是GC-FID样品检测，选择毛细管柱，按照实际情况对载气进行调整。测量的范围是1-100PPb之间，检出限<0.5ppb。柱箱温度在45℃到210℃之间，载气压力的准确度是0.001psi。线性是R2大于0.995，分析时间是一小时左右[2]。

3.2 系统性能分析

3.2.1 检出限

通过检出限，能分析一种技术和方案的灵敏程度。如果方法检验的检出限被用在置信水平达到95%的情况下，那么样品测定值和零浓度样品的测定值会存在明显差异，测定次数超过30次。分析表1的内容，笔者发现在采用了VOC在线监测系统之后，乙烯的检出限是0.284（ppb），丙烯的检出限是0.321（ppb），正丁烷的检出限是0.166（ppb），因此这也符合大孤山化工业园区的空气监测技术要求。

3.2.2 线性

在构建校准曲线时，需要采用0ppb、10ppb、25ppb、60ppb等不同的校核点。在校准曲线R2的数据中，除了丁烯与三氯苯没有达到0.995，其他的均达到了0.995。所以也符合该化工业园区环境监测中应用VOC在线监测系统的技术要求，R2准许有5%的量不符合>0.995的准则。如果校准曲线线性没有达到要求，则可能和标准气体的纯度存在一定的关联。

3.2.3 精密度

在验证精密度的过程中，促使10ppb标气浓度进样10次。全部数据成为标准偏差，其精密度在0.2%-2.6%的范围内，具体如表1所示。精密度范围小于验收标准的10%，进行10次图谱做跌图，最后发现气相色谱的留存时间具有一定的稳定性，具体如图1所示。

3.3 系统稳定性分析

大孤山化工业园区在使用了VOC在线监测系统对化工园区进行环境监测之后，运行的稳定性非常高。而且全程使用自动化控制、远程控制等手段，减少了对人力资源的使用、因为不需要人工对数据进行采集和处理，仅仅需要定期观看系统运行情况即可。此外，该监测系统还会在次日凌晨使用单点标气校准曲线[3]。

而且在使用了VOC在线监测系统后，环境监测数据产生了一定的变化。图2展示出了大孤山工业园区在2017年12月6日-12月17日低碳物质的变化情况。而且从该图中可看出这个化工业园区的边界VOCs低碳组分变化性非常强，监测系统在高组分和低组分方面，都有着非常好的反馈。

在高碳组分方面，苯物质属于大孤山化工园区的重要污染物。通过VOC在線监测系统针对苯的变化状况进行分析，发现苯物质的波动性很大，最高浓度超过了32ppb。而2018年2月14日-24日是苯排放最低的一个时期，平均排放量低于1ppb。同时，甲苯和二甲苯在低于0.4ppb的时候。也能展现出很强的波动性。所以可得出结论：VOC在线监测系统所出具的检出限和真实样品的检出限是一致的[4]。

3.4 布点方案

根据大孤山化工业园区内的有毒、有害气体分布情况、环境敏感区划分、主导风向等因素，再结合该化工业园区监测站点的实际情况，针对大气突发环境事件扩散途径进行识别，促使该园区内的VOCs监测站得以建立。同时也要综合考虑大孤山化工园区位于金州新区的特点，以及四周人群和企业密集的实际情况。针对园区工业发展水平、污染程度等因素，对四周进行网格划分。在网格的交点处和重点位置建立VOC在线监测的监测站房。借助分布式冗余节点计算方法，降低计算的难度，减少通讯的成本费用。再对监测数据的准确性、有效性进行分析，绘制出大孤山化工业园区内不同时段的污染物扩散情况图，所有的监测点位都包括甲烷、烃、苯等不同指标的实时监测，这样才能制定出更加科学合理的环境治理对策[5]。

综上所述，VOC在线监测在技术硬件方面将GR Tracer浓缩仪当做样品浓缩进样的设备。因此检测因子检出限低于1ppb，采用热电Tracel300气相色谱仪和高碳色谱柱、低碳色谱柱，从而对多种高碳和低碳进行分离、VOC在线监测系统在精密度、检出限、精确度等方面的指标，能满足大孤山化工业园区的空气监测技术要求。不但设备运行的稳定性强，而且自动化程度也很高，因此其可以为辽宁省区域环境污染整治提供一些有用的参考数据。

4  总结与体会

辽宁省大孤山化工业园区在使用了VOC在线监测系统之后，发现其具有众多的优势，不但能满足美国环境保护署制定的规则和标准，而且速度快，自动化程度高。其还具有这样的特点：第一，可实现远程控制，促使大孤山化工业园区的环境监测站房7天24小时无需工作人员值守。第二，其具有先进的预浓缩仪设备，而且该设备可独立运行，和一般的检测仪、浓缩仪有极大的区别，校核标气用量不多。第三，可调整和设置脱附时间、补集时间、检出限。第四，所采用的定时切换模式、质量控制参数均能满足美国环境保护署的硬件要求和规则。第五，该系统的双柱双检测设备中，有气相色谱仪，其能促使高碳和低碳得到分离。第六，保留时间很长，稳定性强，不需要工作人员进行校验。而且迭图的绘制非常方便，可将其用在溯源中。

参考文献：

[1]李捷.在线VOC监测设备氢气发生器的选择与维护[J].科技与创新，2019（08）：26-27，29.

[2]李洋，陈强，崔旭冉，许广鹏.浅谈大型工业集中排放口VOC在线监测设备安装规范[J].现代涂料与涂装，2018，21（12）：62-64.

[3]苏爱华.环境空气VOC在线监测系统在化工业园区环境监测中的应用研究[J].环境科学与管理，2018，43（11）：93-97.

[4]周绪申，王洪翠，王钊，王乙震，孟宪智，汪强，张世禄.一种在线VOC监测仪性能的验证及应用[J].环境科学与技术，2016，39（S1）：174-178.

[5]孙焱婧，刘娟，伏晴艳，裴冰.环境空气中VOC_S在线监测法与SUMMA罐采样气相色谱-质谱法比对研究[J].中国环境监测，2009，25（03）：23-28.

作者简介：朱广钦（1981-），男，满族，辽宁鞍山人，高级工程师，硕士，研究方向为环境监测。