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中国环境监测总站李健军:VOCs要怎么监测?

作者: 广东建研环境监测股份有限公司 编辑: 广东建研环境监测股份有限公司 来源: 中国环境报 发布日期: 2020.11.11
信息摘要:
李健军,历任中国环境监测总站大气监测室高级工程师、研究员、副主任,环境质量预测预报中心研究员、副主任、主任,现任中国环境监测总站副总工程师,…

李健军,历任中国环境监测总站大气监测室高级工程师、研究员、副主任,环境质量预测预报中心研究员、副主任、主任,现任中国环境监测总站副总工程师,从事大气环境监测和预报相关业务发展及能力建设项目工作。图为李健军在生态环境部大气背景站现场工作。


当前,臭氧已经成为仅次于PM2.5的影响优良天数的重要因素,在京津冀及周边、长三角地区的一些城市,臭氧甚至成为影响空气质量的首要污染物。进入夏季以来,臭氧对空气质量的影响尤为明显,加强VOCs监测监控作为控制VOCs 排放、遏制臭氧污染的一项重要工作受到公众关注。针对VOCs监测开展的现状和近期重点工作,本报记者采访了中国环境监测总站副总工程师、大气环境监测首席科学家李健军。

中国环境报:VOCs 污染的特点是什么?对其监测有怎样的重要性?

李健军:VOCs有两大特点,一是种类繁多、成分复杂。按照化学结构的差异,大气VOCs包括十多类、成千上万种有机物。二是来源广泛、涉及面广。VOCs来源于各种天然源及人为源的排放,涉及社会生产、生活的方方面面。

VOCs是臭氧和PM2.5的重要前体物,在阳光紫外线照射下与大气中的氮氧化物发生化学反应,形成臭氧等二次污染物或强化学活性的中间产物,增加臭氧地表浓度。同时,部分VOCs 本身也具有毒性、异味等性质。这些都会对自然环境和人体健康产生不利影响。因此,控制VOCs成为降低臭氧浓度的关键之一。

加强对污染源的VOCs 监测,有助于全面掌握我国各行业企业的VOCs 排放状况,准确评估VOCs治理设施的运行效果并及时做出调整,科学支撑VOCs总量控制和削减核算,支撑污染防治政策的科学制订和实施,并评估检查治理成效,从而在根源上约束VOCs排放总量、遏制臭氧污染。

中国环境报:我国环境大气VOCs监测手段有哪些?现状如何?监测工作中存在哪些难点?

李健军:目前国内常用的监测手段主要是实验室手工监测(离线监测)和现场自动监测(在线监测)两种。离线监测是将废气或环境空气中的VOCs采样后,将样品送回实验室,用气相色谱法或气相色谱质谱联用法进行分析。离线采样分析可能存在采样时间长、采样过程中受人为干扰、样品在采样容器中较难保证稳定性等问题。因此,许多研究机构和仪器公司开发了大气中VOCs的连续自动在线监测技术和仪器,可以提高VOCs监测的时间分辨率,更好地帮助追踪大气中VOCs物质的大气化学过程。但总体而言,在线监测在技术、装备上还处在研究发展阶段,这也是目前环境大气VOCs监测存在的难点之一。

在实际操作层面,大气VOCs监测质量控制技术研究亟待加强。单一的分析方法难以适用于所有种类的VOCs 监测,需要根据目标需求选择合适的监测方法。VOCs离线监测的主要难点在于解决采样的吸附、降解等损失难题,提高监测的准确性、可靠性。VOCs在线监测需要加强主要活性物质监测的技术、装备研究攻关,提高设备的便捷性和性能稳定性,以保证监测的时效性和数据质量。不同技术原理VOCs 监测分析方法之间的比对监测,也有待进一步开展。

在法律法规和政策层面,为加强VOCs监测管控,我国已制订大气污染防治法、环境保护税法等法律法规,发布了排污许可证申请与核发技术规范、排污单位自行监测技术指南等政策文件。但是,现有的VOCs在线监测系统方法标准体系还有待完善。在《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)中未对VOCs规定限值提出相关标准,环境空气VOCs 监测数据结果缺少评价依据。需要针对不同性质的VOCs增加分析目标物种类,以覆盖更多的VOCs 排放行业。目前,国家尚未发布便携式仪器现场测定VOCs 的方法标准,现场监测以及执法等工作缺少监测方法依据。

中国环境报:目前重点区域正在启动VOCs环境监测,对于监测点位的布设您有哪些建议?

李健军:从2018 年起,中国环境监测总站就根据生态环境部统一部署,开始在京津冀及周边、长三角、珠三角等7 个地区78 个地级以上城市开展环境空气VOCs监测,掌握重点区域环境空气VOCs及其对臭氧污染的影响状况。今年夏季以来,总站按照生态环境部领导关于问题精准、时间精准、区位精准、对象精准、措施精准“五个精准”的要求,针对VOCs污染开展精细化监测,以此加强臭氧预测工作。在全国重点区域,覆盖整个臭氧污染季的VOCs手工和自动监测工作持续开展。截至今年4月,全国共有120余个城市开展了VOCs 监测,其中60 余个城市开展了自动监测且大部分与总站联网。

目前,相关监测数据已应用于环境质量分析与管理工作,帮助我们初步掌握了全国重点城市VOCs浓度水平、化学组成、污染特征等信息,为我国VOCs 污染防治提供了基础数据。同时,总站联合科研院所、地方监测站,在VOCs监测的运行维护、质控核查和数据审核评估等方面初步形成了技术指导文件。

日前,生态环境部印发《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》,提出十条措施目标促进实现VOCs排放量明显下降,有效遏制夏季臭氧污染。

根据生态环境部部署,2020年夏季臭氧污染防治监督帮扶工作中,总站将开展废气排污单位自行监测抽测与专项检查,对地方技术人员进行VOCs 监测技术培训;结合臭氧国控站、区县站监测数据和VOCs监测数据,编制臭氧分析周报,提供精细化的预报产品;比较各城市臭氧和VOCs 的浓度水平,并在重点城市分析臭氧敏感性及VOCs来源,结合全国第二次污染源普查数据积极探索分析VOCs 特征及来源等,研究其对臭氧生成敏感性的影响,为监督帮扶工作的成效评估提供技术支持。

通过上述能力建设工作,全国生态环境监测站系统积累了监测点位布设的相关经验。对重点区域VOCs 进行环境监测,布设的监测点位要能够代表这个城市的特征,并尽可能选择城区臭氧高值点位,以监控其最大影响,同时附近可以获取氮氧化物、臭氧等监测数据。建议每个城市至少布设1个点位,并逐步进行区域优化,在上风向、臭氧高值区、VOCs高浓度点、下风向布设形成4 类点位。

除了考虑人口聚集的城市区域点位,建议针对企业聚集集中、污染物排放负荷较高的工业园区,包括国家级、省级、市级等各类涉VOCs园区,加强周边敏感点的监测布点。采样位置应符合国家相关空气采样规范的要求,避免周边工厂、加油站、实验室、餐饮油烟等VOCs排放源的干扰,监测期间禁止对站房进行粉刷、铺设防水沥青等操作。

中国环境报:目前地方在开展VOCs监测时存在哪些不足?您对此有哪些建议?

李健军:VOCs 监测较常规污染物来说更加复杂,对实验室的仪器配置有较高要求。比如,在监测环境空气中的VOCs物质时,实验室需具备预冷冻浓缩前处理设备;要实现乙烯、乙炔、丙烷等低碳VOCs的测定,实验室的常规GC/MS 需增配FID 检测器、中心切割装置或冷柱温箱等辅助设备。但是,目前很多地市级监测站不具备这些硬件条件。

同时,监测人员能力还有待提升。VOCs浓度范围变化大、活性差异显著、成分复杂、种类多,难以采用一种方法对所有化学物质进行准确监测。针对VOCs 不同物种的大气化学作用、人体健康效应等不同监测目的,需要以相应的专业能力选择不同的监测技术和方法。

目前,省级及大部分地市级环境监测站已具备一定的大气VOCs实验室监测能力,监测的VOCs种类从20余种到100 余种不等。其中,对非甲烷总烃、苯系物、卤代烃的测试能力最为普遍,对硫醇硫醚、醛酮等种类的VOCs同时测定有所开展,但是对臭氧前体物中低沸点的VOCs(如乙烯、乙炔等)监测能力不足。

因此,各地管理部门应加以重视,加强监督指导,为VOCs监测工作提供组织和资源保障,将任务分解落实至责任部门和单位。指导督促排污单位落实自行监测主体责任,将VOCs纳入监测范围并进行信息公开。同时,开展抽测抽查,规范排污单位自行监测行为。加强VOCs执法监测能力建设,从人员培训、监测用房和设备经费等方面切实加强保障、投入,提高各级生态环境管理部门的污染源VOCs执法监测能力。

VOCs监测应按照相关标准、规范开展,从仪器选型、安装调试验收、日常运行维护、质量控制、数据审核全流程做好管理,并建立相应的质量体系,确保监测数据准确可靠。基于VOCs监测数据做好分析应用工作,分析本地臭氧污染的主控因子,筛选VOCs关键影响活性成分,识别来源,让监测数据更好地为环境管理工作提供支撑。


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