非甲烷總烴的測(cè)定方法和實(shí)踐 

【摘要】大氣有機(jī)污染物種類(lèi)和組成繁雜，常見(jiàn)的化合物種類(lèi)有烴類(lèi)( 烷烴、烯烴和芳烴) 、酮類(lèi)、酯類(lèi)、醇類(lèi)、酚類(lèi)、醛類(lèi)、胺類(lèi)、腈類(lèi)等。非甲烷總烴（NMHC）通常是指除甲烷以外的所有可揮發(fā)的碳?xì)浠衔铮ㄆ渲兄饕荂2～C8），又稱(chēng)非甲烷烴。大氣中的NMHC超過(guò)一定濃度，除直接對(duì)人體健康有害外，在一定條件下經(jīng)日光照射還能產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，對(duì)環(huán)境和人類(lèi)造成危害。

一 非甲烷總烴介紹

1.1 非甲烷總烴

大氣有機(jī)污染物種類(lèi)和組成繁雜，常見(jiàn)的化合物種類(lèi)有烴類(lèi)( 烷烴、烯烴和芳烴) 、酮類(lèi)、酯類(lèi)、醇類(lèi)、酚類(lèi)、醛類(lèi)、胺類(lèi)、腈類(lèi)等。非甲烷總烴（NMHC）通常是指除甲烷以外的所有可揮發(fā)的碳?xì)浠衔铮ㄆ渲兄饕?/span>C2～C8），又稱(chēng)非甲烷烴。大氣中的NMHC超過(guò)一定濃度，除直接對(duì)人體健康有害外，在一定條件下經(jīng)日光照射還能產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，對(duì)環(huán)境和人類(lèi)造成危害。

1.2 非甲烷總烴、TVOC、VOCs 的差異

1.2.1非甲烷總烴

根據(jù)《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16297—1996）以及《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)詳解》，非甲烷總烴主要包括烷烴、烯烴、芳香烴和含氧烴等組分，實(shí)際上是指具有C2 —C12 的烴類(lèi)物質(zhì)?！豆潭ㄎ廴驹磁艢庵蟹羌淄榭偀N的測(cè)定氣相色譜法》（HJ /T38—999）將非甲烷總烴定義為“除甲烷以外的碳?xì)浠衔铮ㄆ渲兄饕荂2—C8）的總稱(chēng)"。

1.2.2 TVOC

TVOC（Total Volatile Organic Compounds）是《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB /T 18883－2002）)中的提出“總揮發(fā)性有機(jī)化合物"的簡(jiǎn)稱(chēng)，主要指“利用Tenax GC 或Tenax TA采樣，非極性色譜柱（極性指數(shù)小于3）進(jìn)行分析，保留時(shí)間在正己烷和正十六烷之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物"。

1.2.3 VOCs

VOCs（Volatile Organic Compounds）具有多種定義: 世界衛(wèi)生組織（WHO，1989）的VOCs 定義為“熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在50～260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱(chēng)"；美國(guó)ASTM D3960－98 標(biāo)準(zhǔn)將VOCs定義為“任何能參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物"；美國(guó)聯(lián)邦環(huán)保署(EPA) 的VOCs 定義為“除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的碳化合物"。

從非甲烷總烴、TVOC、VOCs 的定義可以看出，非甲烷總烴主要指C2－C12之間的烴類(lèi)物質(zhì)，TVOC主要指C6到C16之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物，VOCs 的范圍相對(duì)較廣，基本上包含了所有的揮發(fā)性有機(jī)污染物。

1.3 非甲烷總烴的測(cè)定分析方法

目前，涉及到非甲烷總烴的測(cè)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有以下幾個(gè)：

1. WS/T 141-1999作業(yè)場(chǎng)所空氣中非甲烷總烴的氣相色譜測(cè)定方法；

2. HJ/T 38-1999 固定污染源排氣中非甲烷總烴的測(cè)定；

3. GB/T 15263-94 環(huán)境空氣總烴的測(cè)定氣相色譜法(已經(jīng)被HJ 604-2011替代)；

4. GB/T16157-1996 固定污染源排氣中顆粒物的測(cè)定和氣態(tài)污染物采樣方法；

5. 空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法第四版（pg.585） 總烴和非甲烷總烴。

   常用的則為《HJ/T38-1999 固定污染源排氣中非甲烷總烴的測(cè)定》和《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法（第四版）》中提供的方法（其中，《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法（第四版）》中提供了三種方法）。具體的配置如下（見(jiàn)表1 常用非甲烷總烴測(cè)定方法對(duì)比）。

    

   最后需要說(shuō)明的是，環(huán)境空氣中的非甲烷總烴測(cè)定暫無(wú)國(guó)標(biāo)方法（正在制定）。相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)方法僅有《HJ 604-2011環(huán)境空氣總烴的測(cè)定氣相色譜法》，僅適用于環(huán)境空氣中總烴的測(cè)定。當(dāng)遇到此類(lèi)樣品時(shí)，建議參照 《HJ/T38-1999固定污染源排氣中非甲烷總烴的測(cè)定》中的方法測(cè)定。

   1.4 非甲烷總烴的常見(jiàn)測(cè)定分析方案

   涉及到實(shí)際儀器的應(yīng)用，目前來(lái)說(shuō)，各儀器廠家常見(jiàn)的非甲烷總烴測(cè)定方案有五種，有雙六通閥-雙柱-單/雙FID，單十通閥-雙柱-單/雙FID，單十二通閥-雙柱-單/雙FID-帶反吹、單十通閥-單柱-單FID和十通+六通-三柱-單/雙FID-帶反吹，具體如下：

   1.4.1 雙六通閥-雙柱-單/雙FID

   雙六通通閥-雙柱-單/雙FID分析氣路圖如下：

    

    

   采用雙六通閥一次進(jìn)樣，總烴柱用于測(cè)定樣品中的總烴，甲烷柱用以測(cè)定樣品中的甲烷含量，以兩者之差得到非甲烷總烴。同時(shí)以除烴空氣求空氣中氧的空白值，以扣除色譜峰中的氧峰干擾。

    

   1.4.2 單十通閥-雙柱-單/雙FID

   雙六通閥-雙柱-單/雙FID和單十通閥-雙柱-單/雙FID分析的主要不同在用，前者使用兩個(gè)六通閥上分別連接定量環(huán)進(jìn)行進(jìn)樣，后者則使用一個(gè)十通閥上接兩個(gè)定量環(huán)進(jìn)行進(jìn)樣，其他配置則沒(méi)有什么不同

   

   1.4.3 單十二通閥-雙柱-單/雙FID

   單十二通閥-雙柱-單/雙FID分析氣路圖如下：

   

     單十二通閥-雙柱-單/雙FID分析氣路分析氣路與單十通閥-雙柱-單/雙FID分析氣路類(lèi)似，利用一個(gè)閥上接兩個(gè)定量環(huán)一次進(jìn)樣；區(qū)別在于，進(jìn)樣前后甲烷柱上的載氣流向發(fā)生變化：進(jìn)樣時(shí)，甲烷流向FID檢測(cè)器；切換后，載氣流向發(fā)生變化，未出峰的非甲烷總烴被快速反吹向檢測(cè)器，減小了色譜柱在面對(duì)復(fù)雜樣品時(shí)候的污染和縮短了分析時(shí)間。

   
   

   但是，由于涉及載氣反吹，可能造成基線不穩(wěn)定。

6.  

   1.4.4 單十通閥-單柱-單FID

   單十通閥-單柱-單FID是賽默飛提供的一種分析方案，載氣將樣品帶入Porapak Q色譜柱進(jìn)行分析，當(dāng)空氣和甲烷進(jìn)入FID檢測(cè)器之后，切換十通閥，增大色譜柱流量將非甲烷總烴快速反吹至FID檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。

    

   單十通閥-單柱-單FID分析氣路圖如下：

     

    

   1.4.5 十通+六通-三柱-單/雙FID-帶反吹

   該儀器系統(tǒng)配置一個(gè)六通閥和一個(gè)十通閥，進(jìn)樣裝載進(jìn)入六通閥和十通閥的定量環(huán)后，同時(shí)進(jìn)樣。

    

   在六通閥-總烴-FID流路中，總烴先到達(dá)FID檢測(cè)器檢測(cè)；在十通閥-預(yù)柱-甲烷柱-FID流路中，甲烷先流出P-Q色譜柱進(jìn)入甲烷柱；此時(shí)十通閥切換，將未流出P-Q色譜柱組分反吹出色譜柱；之后，甲烷從甲烷柱中流出，在總烴到達(dá)FID檢測(cè)器之后進(jìn)行檢測(cè)；待甲烷流出P-Q色譜柱進(jìn)入甲烷柱之后，儀器回到初始/取樣狀態(tài)，將P-Q色譜柱中載氣流向發(fā)生變化，非甲烷成分被排空。

    從目前的應(yīng)用來(lái)看，雙六通閥-雙柱-單/雙FID和單十通閥-雙柱-單/雙FID是使用較多的儀器配置——共同特點(diǎn)是雙定量環(huán)，雙色譜柱。整體來(lái)說(shuō)，這兩種方案操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。

    

   十通+六通-三柱-單/雙FID-帶反吹一般在在線儀器上使用的較多，通過(guò)加裝預(yù)柱，可以有效的避免組分復(fù)雜情況下復(fù)雜組分對(duì)甲烷柱的污染，同時(shí)可以節(jié)省分析時(shí)間，快速連續(xù)監(jiān)測(cè)。