自2019年起,上海市環(huán)境監(jiān)測中心開展了多輪技術(shù)探索,掌握各型走航監(jiān)測設(shè)備技術(shù)特點,同時積累了豐富的揮發(fā)性有機(jī)物走航監(jiān)測實戰(zhàn)經(jīng)驗。
在長三角區(qū)域共50多個工業(yè)園區(qū)開展走航監(jiān)測,在重大活動空氣質(zhì)量保障、臭氧污染治理中充分發(fā)揮了走航監(jiān)測技術(shù)優(yōu)勢。
為《長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物走航監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱“規(guī)范”)制定打下堅實基礎(chǔ)。
2021年3月19日,規(guī)范獲批發(fā)布,并于6月1日實施。本技術(shù)規(guī)范是國內(nèi)首個針對揮發(fā)性有機(jī)物走航監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)化文件,主要包括了揮發(fā)性有機(jī)物走航監(jiān)測的設(shè)備組成和性能要求、走航監(jiān)測實施方法及要求,質(zhì)量保證與質(zhì)量控制方法及安全防護(hù)要求等內(nèi)容,涵蓋了走航監(jiān)測工作實施前、中、后所需關(guān)注的各個方面。下面來看:
什么是走航監(jiān)測,定義中有哪些要點?
規(guī)范對走航監(jiān)測的定義為“利用車載式快速監(jiān)測設(shè)備在行進(jìn)中連續(xù)自動監(jiān)測,結(jié)合定點監(jiān)測,對污染物進(jìn)行定性定量分析,并基于地理位置信息顯示沿行進(jìn)路線污染物空間連續(xù)分布。”
本規(guī)范為首個對“走航監(jiān)測”作定義的標(biāo)準(zhǔn)化文件。走航監(jiān)測區(qū)別于一般移動監(jiān)測車或移動實驗室最重要的特點在于行進(jìn)中連續(xù)自動監(jiān)測并基于地理位置信息顯示污染物空間連續(xù)分布。針對顆粒物、臭氧、揮發(fā)性有機(jī)物等不同監(jiān)測目標(biāo)物開展的走航監(jiān)測,如何定義“空間連續(xù)分布”,需要結(jié)合方法原理和所用設(shè)備特點進(jìn)行進(jìn)一步解釋。
本規(guī)范中,結(jié)合7.3.1中規(guī)定的數(shù)據(jù)空間間隔,對揮發(fā)性有機(jī)物走航監(jiān)測的“連續(xù)分布”進(jìn)行了進(jìn)一步解釋。本規(guī)范希望走航監(jiān)測在行進(jìn)中可得到盡可能多的污染物定性、定量信息。從整個工作流程來看,在污染點位停車進(jìn)行復(fù)測或利用其它設(shè)備輔助污染物定性、定量或開展溯源,也是走航監(jiān)測工作的重要組成部分。
通過什么原理的設(shè)備實現(xiàn)VOCs走航監(jiān)測?
本規(guī)范以車載質(zhì)譜為主要監(jiān)測設(shè)備,從走航監(jiān)測工作目的與方式來看,分析周期必須盡可能的短,因此在行進(jìn)時將空氣中VOCs組分離子化后利用質(zhì)譜得到定性定量結(jié)果是主要的走航監(jiān)測方式。
目前存在兩條主要技術(shù)路線:一是結(jié)合部分種類離子化技術(shù)對污染物進(jìn)行質(zhì)譜分析,強(qiáng)調(diào)在行進(jìn)中同時具有污染物定性和定量能力;二是在車輛行進(jìn)時氣體直接進(jìn)入質(zhì)譜,保留一部分的污染物定性信息,然后在選定點位對空氣采樣進(jìn)行色-質(zhì)聯(lián)用分析,強(qiáng)調(diào)采樣后的定性定量準(zhǔn)確性。
兩種技術(shù)路線都可符合規(guī)范對走航監(jiān)測的定義,但各自關(guān)注的揮發(fā)性有機(jī)物走航監(jiān)測工作階段不一致,應(yīng)用各有特點。
本規(guī)范未列出所有的離子源或質(zhì)量分析器技術(shù),為兼顧目前以及未來市場上可能出現(xiàn)的各類設(shè)備,本規(guī)范不限制離子源和質(zhì)量分析器的類型。若有其他離子源或質(zhì)量分析器類型的設(shè)備滿足本規(guī)范的4 方法概述、6.1 質(zhì)譜儀、7.1 儀器準(zhǔn)備中的相關(guān)要求,也適用本規(guī)范。
為何使用多點校準(zhǔn)曲線,有何要求?
本規(guī)范7.1.1節(jié)校準(zhǔn)曲線進(jìn)行了規(guī)定。本規(guī)范未規(guī)定校準(zhǔn)曲線的具體范圍。校準(zhǔn)曲線由走航監(jiān)測實施單位根據(jù)實際工作需要自行確定,原則上,范圍宜充分考慮與相關(guān)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、污染物排放(控制)標(biāo)準(zhǔn)中的限值濃度(含量)水平的銜接。出于以下幾項考慮,建立至少六個校準(zhǔn)點(含零濃度點)的多點校準(zhǔn)曲線是必要且可操作的:
(1)便于走航監(jiān)測實施單位控制數(shù)據(jù)質(zhì)量。若使用單點或三點校準(zhǔn)曲線,每個校準(zhǔn)點的響應(yīng)變化較大,無法保證校準(zhǔn)曲線的代表性。且使用單點曲線,可能存在截距變化的問題。
(2)質(zhì)譜響應(yīng)必然存在線性范圍,若使用單點校準(zhǔn)曲線,在濃度跨度較大時,無法確保曲線上每一濃度點都符合儀器實際的響應(yīng)曲線。
(3)現(xiàn)有走航監(jiān)測所用設(shè)備響應(yīng)時間短,操作難度和時間耗費(fèi)相對較小,建立六個校準(zhǔn)點(含零濃度點)的多點校準(zhǔn)曲線易于實現(xiàn)。
(4)校準(zhǔn)曲線的時間間隔,可根據(jù)實際應(yīng)用情況自行確定,按照9.1節(jié)規(guī)定每次走航監(jiān)測前后對準(zhǔn)確性進(jìn)行檢查,滿足要求即可重復(fù)使用已建立的校準(zhǔn)曲線。設(shè)備狀態(tài)良好的情況下,不存在頻繁建立校準(zhǔn)曲線的需求。
對走航車的速度有何要求,為何規(guī)定25~35m一條數(shù)據(jù)?
7.3.1規(guī)定了走航監(jiān)測速度應(yīng)滿足每25~35 m可得到一條監(jiān)測數(shù)據(jù)。編制組調(diào)研了現(xiàn)有走航監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)時間間隔,一般在5 s以內(nèi)。表1計算了不同監(jiān)測數(shù)據(jù)時間間隔和空間間隔下的走航速度。
編制組根據(jù)以下五個方面的考慮,對走航監(jiān)測速度進(jìn)行限定:
1) 為在地圖上畫出污染物的空間連續(xù)分布以及提升溯源精準(zhǔn)度,數(shù)據(jù)空間間隔不宜過大,初步考慮空間間隔50 m以下;
2) 考慮到走航監(jiān)測工作效率,在無特殊情況時行駛速度不宜過慢,一般20 km/h以上;
3) 為保證采樣質(zhì)量、采樣代表性以及污染溯源方便,行駛速度不宜過快,但目前缺乏系統(tǒng)研究量化高速走航對監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響,如有特殊需求且設(shè)備條件允許開展高速走航監(jiān)測,不宜設(shè)置速度上限;
4) 兼顧現(xiàn)有設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)時間間隔,一般5 s以下;
5) 兼顧行車安全需求,車輛在城市道路和工業(yè)園區(qū)內(nèi)部道路行駛速度一般30 km/h—50 km/h。
綜上,在設(shè)定數(shù)據(jù)空間間隔為25m~35m時,車輛行駛速度在18 km/h~126 km/h之間,多數(shù)設(shè)備一般走航速度在20 km/h—50 km/h范圍內(nèi),較為適宜,符合走航監(jiān)測工作需求。本規(guī)范鼓勵有能力實現(xiàn)1 s或更低監(jiān)測數(shù)據(jù)時間間隔的設(shè)備,在滿足行車安全及氣體采集能力的基礎(chǔ)上,獲得更小的數(shù)據(jù)空間間隔,即更密集的污染物空間連續(xù)分布,因此不對走航監(jiān)測數(shù)據(jù)設(shè)定上限。
表1 不同時間、空間間隔對應(yīng)的車輛行駛速度
附錄中的污染物是怎么確定的,為何要求這些物質(zhì)滿足準(zhǔn)確度、重復(fù)性和儀器檢出限指標(biāo)?
附錄A、附錄B均為規(guī)范性附錄,分別為必測目標(biāo)物和選測目標(biāo)物。進(jìn)行揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測的車載質(zhì)譜必須滿足監(jiān)測附錄A規(guī)定的必測目標(biāo)物,且需滿足7.1.2節(jié)及7.1.3節(jié)所規(guī)定的重復(fù)性、儀器檢出限和準(zhǔn)確度指標(biāo)。選測類部分為鼓勵走航監(jiān)測設(shè)備開展監(jiān)測的污染物,各設(shè)備應(yīng)有至少10個選測目標(biāo)物滿足7.1.2節(jié)及7.1.3節(jié)所規(guī)定的重復(fù)性、儀器檢出限和準(zhǔn)確度指標(biāo)。通過附錄的方式對這些污染物進(jìn)行規(guī)定,可提升數(shù)據(jù)的可比性,有助示范區(qū)的區(qū)域數(shù)據(jù)互認(rèn)和跨區(qū)域統(tǒng)一評估與管控。
附錄A、附錄B物質(zhì)的選取出于以下三個考慮:
1) 考慮大氣綜排中有排放限值的,常見的主要污染物。如苯系物等。
2) 考慮市場上各設(shè)備的監(jiān)測能力。取“最大公約數(shù)”,選取監(jiān)測難度相對較低,可供不同設(shè)備、不同用戶單位間相互比較的污染物,以這些污染物作為必測污染物。
3) 考慮管理需求和技術(shù)發(fā)展趨勢,充分發(fā)揮走航監(jiān)測的優(yōu)勢。為鼓勵走航監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展,進(jìn)一步挖掘工業(yè)區(qū)復(fù)雜污染特征,服務(wù)于環(huán)境管理,在前兩項原則的基礎(chǔ)上,繼續(xù)選取多項鹵代烴、含氧揮發(fā)性有機(jī)物(OVOCs)、惡臭類物質(zhì),盡量覆蓋最常見的、用量大的、高毒性或高光化學(xué)活性的揮發(fā)性有機(jī)物。
結(jié)語
近年來,國家和地方相關(guān)政策都將走航監(jiān)測作為VOCs污染問題排查的重要手段。整個長三角區(qū)域,化工園區(qū)密集,快速、靈活的走航監(jiān)測技術(shù)作為VOCs監(jiān)管的重要手段,亟需依據(jù)技術(shù)規(guī)范指導(dǎo)工作開展,更好地服務(wù)于管理需求。
本技術(shù)規(guī)范的發(fā)布與實施,將規(guī)范示范區(qū)走航監(jiān)測工作開展,提升不同型號設(shè)備間數(shù)據(jù)的可比性、一致性,助力示范區(qū)數(shù)據(jù)互認(rèn)和跨區(qū)域統(tǒng)一評估與管控,使環(huán)境空氣揮發(fā)性有機(jī)物走航監(jiān)測技術(shù)更好地服務(wù)于示范區(qū)。同時為長三角乃至全國范圍的大氣VOCs科研與環(huán)境執(zhí)法工作提供可復(fù)制、可推廣的經(jīng)驗,引領(lǐng)揮發(fā)性有機(jī)物走航監(jiān)測技術(shù)發(fā)展。
同時,編制組希望通過規(guī)范的實施,鼓勵各類走航監(jiān)測技術(shù)在繼續(xù)保持機(jī)動靈活快速的基礎(chǔ)上,盡可能擴(kuò)大監(jiān)測范圍,提升對衍生物、極性揮發(fā)性有機(jī)物的監(jiān)測能力,提升定性準(zhǔn)確性,為污染摸排提供更有力的支撐。
來源:環(huán)保