固定污染源废气挥发性有机物在线监测技术规范编制说明.docx
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固定污染源废气挥发性有机物在线监测技术规范编制说明
固定污染源废气挥发性有机物在线监测技术规范(征求意见稿)
编制说明
标准编制组
2019年8月
1项目背景
1.1项目来源
根据江苏省生态环境厅《关于下达2017年度省级环保科研课题项的通知》(苏环办[2018]25号),下达了江苏省《固定污染源废气挥发性有机物在线监测技术规范》制订任务,项目统一编号:
2017016。
由江苏省环境科学研究院承担本课题的制定任务,合作单位为苏州工业园环境执法大队。
之后,2019年2月《固定污染源废气挥发性有机物在线监测技术规范》标准列入江苏省生态环境监测监控系统三年建设规划(2018-2020年)。
1.2工作过程
2017年12月,江苏省环境科学研究院作为项目承担单位与合作单位成立了《固定污染源废气挥发性有机物在线监测技术规范》项目研究组,完成了项目任务书和合同的填报签订。
研究组初步拟定了标准编制的工作目标、工作内容,讨论了在标准制订过程中可能遇到的问题,按照任务书的要求,制定了详细的标准编制计划与任务分工。
2018年1月,根据《江苏省环保科研课题项目管理办法》等有关文件要求,江苏省环境科学研究院组织有关单位及专家对承担的“江省固定污染源废气挥发性有机物在线监测技术规范”(编号:
2017016)听取了课题组的汇报,经质询和认真讨论,通过开题论证,建议尽快启动实施。
2018年2月-2018年5月,收集省内VOCs自动监控设施建设等政策文件,掌握固定污染源在线监测系统的管理要求及安装情况。
收集在线监测系统测试原理、系统性能指标、安装要求、验收标准、数据审核、联网报送、运行管理模式以及日常管理考核等情况以及在江苏省的适用性。
赴华东理工大学、上海市环科院、苏州监测中心等相关科研院所、环保组织开展专家座谈,深入研讨在线监测先进技术、标准内容以及实施情况,广泛吸取了国内先进地区的标准编制与实施先进经验。
2018年6月-2018年8月,采用调查表填报的方式,调查了全省部分开发区及化工园区安装固定污染源挥发性有机物在线监测系统的基本信息,包括仪器原理、特征因子、安装品牌等。
开展苏州、南通、盐城、徐州等地区约100家企业现场调查,调查典型企业污染物种类、在线系统安装时间、安装成本、联网验收。
与6家仪器制造商座谈了解仪器技术壁垒、性能改进,现场应用及困难等。
2018年9月-10月,选取了不同厂家4个型号的挥发性有机物在线监测仪器,开展性能指标验证测试,同时选取3家便携式监测分析仪及两家第三方监测机构进行监测方法间数据比对,对不同仪器、不同厂家开展性能指标测试研究。
2019年3月,选取苏州工业园不同行业5家企业,开展参比方法现场实验。
期间,编制组不断吸收采纳各方对本标准的建议。
2018年12月至2019年2月,基于基本情况的调研结果,课题组确定了标准的使用范围、术语及定义、系统组成和功能、技术性能、现场调试、验收等内容,编制完成《固定污染源废气挥发性有机物在线监测技术规范》初稿;2019年4月,《固定污染源废气挥发性有机物在线监测技术规范》进入2019年度第一批江苏省地方标准项目计划,见苏市监标[2019]89号。
2019年5-7月,多次组织函审,完善VOCs在线监测标准。
8月30日组织召开标准专家技术审查会,编制组根据专家意见该标准进行进一步的修正和完善,形成了江苏省《固定污染源废气挥发性有机物在线监测技术规范》(征求意见稿)和编制说明。
2标准编制的必要性
挥发性有机化合物(volatileorganiccompounds,VOCs)是指在常温常压下,具有高蒸气压、易挥发的有机化学物质总称,含碳原子数一般不超过9个,主要包括脂肪族和芳香族的各种烷烃、烯烃、含氧烃和卤代烃等,如苯、甲苯、二氯甲烷、甲醛和乙酸乙酯等。
VOCs一般具有较强的刺激性和毒性,部分具有致畸、致癌、致突变作用,相当一部分有恶臭、易燃易爆等特性。
VOCs中有些化学活性很强,是引起光化学烟雾的因子之一,卤代烃类VOCs可破坏臭氧层,引起温室效应等全球性环境问题,工业、生活排放的大量VOCs对人体和生物健康、生态环境都产生了极大的影响。
2.1提升挥发性有机物污染防治监管能力和水平的需求。
江苏省相继出台《“两减六治三提升”专项行动方案》(苏政办发〔2017〕30号)及《江苏省“十三五”节能减排综合实施方案》(苏政发〔2017〕69号)均提到挥发性有机物在线监测工作要求。
固定污染源废气挥发性有机物在线监控技术规范的制定与实施,将全面推进挥发性有机物污染排放自动在线监测工作,为江苏省控制区域性大气环境污染管控提供有效依据和手段,推进“十三五”重点行业、重点区域挥发性有机物的排放总量控制,有利于空气质量的改善,保障公众健康和环境安全,推进我省生态文明建设。
2.2环境标准体系,规范挥发性有机物监测技术的迫切需要。
2016年以来,我省陆续出台《表面涂装(汽车制造业)挥发性有机物排放标准》、《化学工业挥发性有机物排放标准》、《生物制药工业水和大气污染物排放限值》等一系列涉及挥发性有机物的行业排放标准,以及正在制定《汽车维修行业大气污染物排放标准》、《表面涂装(汽车零部件制造业)大气污染物排放限值》均涉及到TVOCs、非甲烷总烃、挥发性有机物组分的排放限制。
但由于我国推荐的VOCs监测标准方法(针对污染源、城市大气、室内空气等)均为采用吸附解析采样方法的离线监测技术,存在客观原因,无法对生产排放实时监控,甚至出现过程吸附,样品温度等原因造成的数据错误。
因此亟需出台该技术规范来完善环境标准体系,来肯定及推进VOCs污染源在线监测系统标准化、规范化建设运行。
2.3规范重点排污单位VOCs自动监控设施建设的需要
2018年,中国环境监测总站发布了HJ1013-2018《固定污染源废气非甲烷总烃连续监测系统技术要求及检测方法》标准,为挥发性有机物在线监测系统提供了重要技术抓手及参考。
但对于纳入重点排污单位名录的石化、化工、包装印刷、工业涂装等VOCs排放重点源,目前VOCs在线监测的配套技术规范尚不完善,为规范指导全省固定污染源挥发性有机物在线监测系统建设工作,解决目前存在的设备选型混乱、安装不规范、运行不稳定、验收不完全等问题,需要制定挥发性有机物在线监测技术指南。
3国内外VOCs监测标准及在线监测技术应用状况研究
3.1主要国家、地区及国际组织相关标准研究
3.1.1美国EPA关于VOCs监测的标准规范
美国EPA关于VOCs分析方法有3种:
环境空气、室内空气和固定污染源。
EPA在40CFRPART60中配套的固定源废气VOCs的监测方法标准见下表1,同时EPA颁布了一系列仪器性能要求标准(PerformanceSpecification,PS),其中PS8是污染源VOCs在线监测仪器的总纲,PS8A是用FID原理监测总烃仪器的技术要求,PS9针对气相色谱法监测VOCs的仪器,PS15针对傅立叶红外法监测VOCs的仪器,见表2。
表1美国EPA关于VOCs监测的标准规范
方法号
分析方法与适用范围
标准气
Method18
气相色谱法测定气态有机物,气袋采样、直接对接在线分析、稀释对接在线分析和吸附管采样,通过GC将混合气体中主要有机物分离后,用FID、ECD、PID、ELCD或其它检测器进行各组分定性、定量检测。
在正式分析前需要预调查和预采样分析,当遇有不确定的色谱峰时,推荐用GC-MS法加以鉴别,主要应用于工业污染源排放VOCs的种类鉴定和浓度测定。
每一待测组分标气
Method25
总气态非甲烷有机物(TGNMO)的测定,半连续自动非甲烷有机分析,其功能:
1.由色谱分离柱(碳分子筛填充柱)使CO、CO2和CH4从NMO中分离出来;2.还原CO2为CH4,按CH4用FID检测器进行测量;3.将NMO氧化成CO2,并还原CO2为CH4,再按CH4用FID检测。
加热箱-冷阱-真空样品罐采样系统。
特别适用于焚烧法处理有机废气的排放监测。
甲烷、丙烷等-空气混合气
己烷-空气混合气甲苯-空气混合气
甲醇-空气混合气
Method25A
总气态有机物(TOC)浓度的测定火焰离子化分析法(FIA),由加热采样管、管路、玻璃纤维过滤器和FIA分析仪构成现场在线分析,直接连续测定TOC浓度。
主要用于含烷烃、烯烃、芳香烃等气态有机物浓度的测定。
丙烷-空气或丙烷-氮气混合气
Method25B
总气态有机物(TOC)浓度的测定非分散红外分析法(NDIR)。
直接接口取样系统现场在线分析。
主要用于含烷烃的总气态有机物浓度的测定。
丙烷-空气或丙烷-氮气混合气
Method320
抽取式傅立叶红外法测定气态有机、无机化合物(HAPs)。
明确水蒸气和二氧化碳是红外波段最普遍的干扰。
包含所有的目标分析物的混合标气
表2美国VOCs在线监测仪器性能要求
标准号
标准名称
性能要求
PS8
固定污染源挥发性有机物连续监测系统性能规范
监测对象
总量监测或组分监测
监测原理
FID,PID,NDIR或者任何与排放组分相适应原理
量程漂移
≤±2.5%F.S.
相对准确度
相对准确度≤20%或10%排放限值,取大者
其他要求
校准用与样气成分、比例一致的标气
PS8A
固定污染源总碳氢连续监测系统规范和试验规程
监测对象
TOC
监测原理
加热FID,结果用等同于丙烷的ppm表示
采样系统
保证采样温度150-175℃,并且全程无冷点。
响应时间
≤2min(95%最终稳定值)
量程和零
点漂移
≤±3%F.S.(每隔24h,连续7天)
线性误差
±5%标准气体标称值
测量周期
至少每15s出一个数,1分钟记录一次均值,小时均值为60个1分钟均值。
PS9
固定污染源气相色谱连续监测系统规范和试验规程
监测对象
VOCs组分
监测原理
色谱分离VOCs组分并进行监测
采样系统
采样系统必须全程120℃以上(最低120℃)没有冷点。
包括探头、校准阀、样品管线、色谱定量环、色谱柱温箱、检测器。
漂移
≤10%F.S.(24h)
线性偏差
≤10%
线性
线性相关系数R2≥0.995
分析周期
样品连续采样,样品分析时间≤5min或者具体的规定,选小者
PS15
固定污染源抽取式FTIR连续监测系统规范和试验规范
监测对象
挥发性有机物和无机物(非对称性气体分子)
监测原理
傅立叶变换红外吸收原理
采样系统
采样系统必须全程120℃以上(最低120℃)没有冷点。
包括采样管,伴热线,采样泵,样气分配阀组,流量控制等。
背景偏差
≤±5%
测量精度
5%(考虑校准气2%偏差,0.93~1.07)
3.1.2其他国家及地区关于VOCs监测的标准规范
欧盟关于VOCs总量监测的指标是TOC,其主要推荐方法是FID,EN15267-3:
2008-03是欧盟关于CEMS的检测标准,所有类型CEMS都必须符合其中要求,其中对于VOCs在线监测仪器单独提出了几个针对性指标,包括响应因子,干扰等。
EN12619:
1999是TOC监测方法标准,是FID法,其中关于仪器质控措施提出了一些指标要求,详见表3所示。
表3欧盟关于VOCs的标准及其内容
标准号
标准内容
目标化合物
EN15267-3:
20
08-03
检测分为实验室和现场两部分,针对TOC的性能要求:
氧干扰2%,响应因子:
甲烷0.9-1.2,脂肪烃0.9-1.1,芳香烃0.8-1.1,二氯甲烷0.75-1.15,脂肪醇0.7-1.1,酯类和酮类0.7-1.0,有机酸0.5-1.0。
TOC
EN12619:
1999
性能指标有:
检出限0.4mg/m3,响应时间(T90):
1min,线性误差0.4mg/m3,响应因子:
脂肪烃0.90-1.10,芳香烃0.85-1.10,二氯甲烷0.75-1.15,氧干扰0.8mg/m3,干扰气体影响(SO2,NO,NO2,CO等)±1mg/m3。
TOC
台湾地区《固定污染源空气污染物连续自动监测设施管理办法》,其中规定了二氧化硫、氮氧化物、VOCs等六类污染物CEMS的性能指标要求,其目标化合物为总有机碳(TOC),检测器为FID,具体性能指标如表4所示。
表4台湾地区VOCs法规及性能指标
标准名称
指标名称
指标要求
固定污染源空气污染物连续自动监测设施管理办法
相对准确度
≤20%标准方法测试平均值或15%排放标准
示值
误差≤15%标气标称值
零点和量程漂移(24h)
8%F.S.
操作测试时间
≥168h
响应时间
≤15min
3.2国内相关标准研究
3.2.1我国挥发性有机物监测方法标准情况
我国在挥发性有机物监测方面也出台了一系列监测标准,如表5所示。
值得指出的是,目前我国推荐的挥发性有机物监测标准方法(针对污染源、城市大气、室内空气等)均为采用吸附解析采样方法的离线监测技术,其中《固定污染源废气总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定气相色谱法》(HJ38-2017),以下简称HJ38标准,其方法原理是气袋采样,气相色谱分离甲烷,FID检测的实验室方法。
气相色谱法(GC)是我国环境空气及污染源排气中VOCs组分分析的主流方法。
表5国家环境空气挥发性有机物监测方法标准汇总
方法体系类别
方法标准编号
名称
分析方法与目标污染物
环境空气
HJ583-2010
环境空气苯系物的测定固体吸附/热脱附-气相色谱法
GC-FID,环境空气和室内空气中苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、异丙苯和苯乙烯等8种
HJ584-2010
环境空气苯系物的测定活性炭吸附/二硫化碳解吸-气相色谱法
GC-FID,环境空气和室内空气中苯、甲苯、乙苯邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、异丙苯和苯乙烯等8种
HJ644-2013
环境空气挥发性有机物的测定吸附管采样-热脱附/气相色谱-质谱法
GC-MS,26种卤代烃化合物和8种芳香烃化合物
环境空气
HJ759-2015
环境空气挥发性有机物的测定罐采样/气相色谱-质谱法
GC-MS67种挥发性有机物
DB31/T1090
环境空气非甲烷总烃在线监测技术规范
非甲烷总烃
固定污染源
HJ/T38-2017
固定污染源废气总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定气相色谱法
GC-FID,总碳(不含甲烷),适用范围涵盖了有组织排放和无组织排放
HJ732-2014
固定污染源废气挥发性有机物的采样气袋法
非甲烷总烃和61种VOCs的采样
HJ734-2014
固定污染源废气挥发性有机物的测定固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法
组合固体吸附管-二级热脱附-GC/MS,包括丙酮异丙醇等24种挥发性有机物
3.2.2我国固定污染源VOCs连续监测标准情况
上海、天津、北京针对固定污染源挥发行有机物连续监测相继出台了技术规范,上海:
《上海市固定污染源非甲烷总烃在线监测系统安装及联网技术要求(试行)》、《上海市固定污染源非甲烷总烃在线监测系统验收及运行技术要求(试行)》。
天津:
《固定污染源挥发性有机物连续监测系统安装联网技术要求(试行)》。
北京:
《固定污染源废气甲烷/总烃/非甲烷总烃的测定便携式氢火焰离子化检测器法》
2018年12月,生态环境部发布了《固定污染源废气非甲烷总烃连续监测系统技术要求及检测方法》(HJ1013)主要规定了对固定污染源废气中非甲烷总烃连续监测系统的组成结构、技术要求、性能指标和检测方法。
《环境空气和废气总烃、甲烷和非甲烷总烃便携式监测仪技术要求及检测方法》(HJ1012)主要规定了总烃、甲烷和非甲烷总烃便携式监测仪的组成结构、技术要求、性能指标和检测方法。
表6固定污染源挥发性有机物连续监测相关标准或规定
地区
标准名称
规定方法
备注
上海市
固定污染源非甲烷总烃在线监测系统安装及联网技术要求(试行)
NMHC
FID
非甲烷总烃在线监测系统(非甲烷总烃CEMS)的系统组成、站房要求、安装要求和联网要求
上海市固定污染源非甲烷总烃在线监测系统验收及运行技术要求(试行)
NMHC
组分
规定了固定污染源连续监测中非甲烷总烃测量系统的调试检测、验收方法、日常运行管理、日常运行质量保证、数据传输、数据审核和上报数据格式等内容
天津市
天津市固定污染源挥发性有机物连续监测系统安装联网技术要求(试行)
定义里面规定FID
规定了固定污染源废气挥发性有机物连续监测系统的组成、主要技术指标、安装要求和联网要求。
北京市
DB11/T1367—2016固定污染源废气甲烷/总烃/非甲烷总烃的测定便携式氢火焰离子化检测器法
FID
主要针对的固定污染源有组织排放和无组织排放废气中甲烷、总烃和非甲烷总烃的现场测定。
主要用于便携监测
国家
标准
固定污染源废气非甲烷总烃连续监测系统技术要求及检测方法
FID
固定污染源废气中非甲烷总烃连续监测系统的组成结构、技术要求、性能指标和检测方法。
环境空气和废气总烃、甲烷和非甲烷总烃便携式监测仪技术要求及检测方法
FID
总烃、甲烷和非甲烷总烃便携式监测仪的组成结构、技术要求、性能指标
固定污染源挥发性有机物在线监测系统校准规范(报审稿)
FID
本规范适用于非工况状态及工况状态下基于氢火焰离子化检测法的固定污染源挥发性有机物在线监测系统的校准。
国家
文件
固定污染源废气非甲烷总烃排放连续监测技术指南(试行)(征求意见稿)
FID
固定污染源废气排放连续监测系统中的非甲烷总烃排放和有关废气参数连续监测系统的组成和功能、技术性能、监测站房、安装、技术指标调试检测、技术验收、日常运行管理、日常运行质量保证以及数据审核和处理的有关要求。
由此看出,我国正在加快对在线挥发性有机物监测标准的制订。
2019年4月,固定污染源废气非甲烷总烃排放连续监测技术指南(试行),进入征求意见阶段,该规定更多是参考污染源CEMS的技术规范——HJ75标准,未对参比方法有过多规定,同时也未对挥发性有机物组分在线监测有所表述。
3.3江苏省固定污染源在线监测系统发展及应用状况
3.3.1江苏省固定污染源挥发性有机物监控现状调查
江苏省涉VOCs排放企业对于污染物的监测大多数还是第三方的例行监测,主要监测标准依据HJ732、HJ38、HJ734。
随着政策及监管的需要,江苏省涉VOCs排放企业部分已安装VOCs在线监测设施。
截至2018年底,江苏省安装固定污染源挥发性有机物在线监测系统约1000套左右,部分园区安装情况见表7。
其中苏州工业园区于2015年开始调研安装VOC在线监测设备,2016年开始园区环保局以红头文件的形式,开始要求区内重点废气排污单位安装VOC在线,截至目前园区共有29家企业完成了VOC在线的安装验收工作;如东沿海经济开发区洋口化学工业园已安装在线有机物监测设备145套,其中非甲烷总烃95套,特征因子50套。
目前已验收非甲烷总烃84套,特征因子和剩余非甲烷总烃正在验收中。
江苏滨海经济开发区沿海工业园2017年开始安装VOC在线监测设备,一期已安装非甲烷总烃53套,二期正在调研中。
昆山国家高新技术产业开发区,共计97家企业,VOC在线监测设备203套左右,待验收中。
表7江苏省固定污染源挥发性有机物在线监测系统安装情况
园区名称
安装数量(套)
备注
南京化学工业园区
212
如东沿海经济开发区洋口化学工业园
145
常熟经济技术开发区
22
昆山国家高新技术产业开发区
203
苏州工业园
29
江苏连云港徐圩经济开发区
10
江苏滨海经济开发区沿海工业园
53
江苏泰兴经济开发区
34
宿迁生态化工科技产业园
30
江苏太仓港港口开发区石化区
30
江苏常州滨江经济开发区
30
徐州经济技术开发区
22
合计
810
3.3.2江苏省内固定污染源VOCs在线检测仪器初步汇总
目前我省绝大部分均以非甲烷总烃为总量监测指标,安装以非甲烷总烃分析仪为主,仪器测试原理、系统性能指标初步汇总见表8,对于验收标准、数据审核、联网报送、运行管理模式以及日常管理考核等情况没有统一规范,部分地区参照HJ75或上海地标。
表8江苏省内固定污染源VOCs在线检测仪器初步汇总
生产厂家
产地
仪器型号
工作原理
主要性能
聚光科技(杭州)股份有限公司
浙江
CEMS-2000VOC
GC-FID
测量范围:
非甲烷总烃:
0~5000mg/m3(可配置),苯系物:
0~100mg/m3(可配置),检出限0.05mg/m3,重复性RSD≤3%,线性偏差≤±2%F.S.
ABB(中国)有限公司
德国
AO2020/AO2040型
催化氧化FID
测量范围:
0-5,1500,5000mgC/m3线性偏差:
≤2%重复性:
≤0.5%F.S.,零点漂移:
≤0.5mgorg.C/m3perweek,检出限(4σ):
≤1%F.S.
北京雪迪龙科技股份有限公司
中国
SCS-900V
GC-FID
测量范围:
0-100mg/m3,检出限:
0.054mg/m3,线性误差:
2%FS;重复性:
≤3%,稳定性:
≤2%FS/8h(丙烷)
青岛佳明测控科技股份有限公司
中国
JMCV-100
GC-FID
测量范围:
非甲烷总烃0-500mg/m3(可选),漂移:
≤3%F.S.,线性误差:
≤2%F.S.,检出限≤0.5ppm(以丙烷计),定性重复性≤1%,定量重复性≤3%,平行性≤5%
安徽皖仪科技股份有限公司
中国
VM-1700
GC-FID
测量范围:
0-200mg/m3,线性误差≤2%F.S.,漂移≤2%F.S./24h,检出限≤0.1mg/m3,定性重复性≤1%,定量重复性≤3%
苏州聚阳环保科技股份有限公司
江苏
VOC-1040
GC-FID
量程:
非甲烷总烃0~10/100/1000/10000ppm;示值误差:
±2%或0.2ppm;重现性:
RSD6≤1%;最小检出限:
甲烷≤0.1ppm,非甲烷总烃≤0.05ppm;分析周期:
非甲烷总烃~70s;
广东俐峰环保科技有限公司
广东
AnchorVOCs
Model
GC-FID
NMHC≤60S,BTX≤300S(非汽油)测量范围:
0-100000ppm;零点漂移:
±1%/天;跨度漂移:
±3%/天;检测限:
0.1mg/m3重复性:
±2%;指示误差:
±3%
赛默飞世尔科技公司
北京
5800VOCCEMS
GC-FID
分析周期:
1min;量程0-50/0-500/0-5000/0-50000/0-500000ppm零点漂移±1%F.S;跨度漂移:
±1%F.S;检测限:
0.05ppm;线性偏差≤±2%F.S.
江苏天瑞仪器股份有限公司
江苏
CEMS-V100
GC-FID
检出限:
≤0.1ppm(CH4);≤0.05ppm(NMHC);分析时间≤1min;零点漂移:
≤±2%F.S/24h;量程漂移:
≤±1%F.S/24h;
3.3.3固定污染源挥发性有机物在线监控存在问题。
3.3.3.1VOCs在线
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- 固定 污染源 废气 挥发性 有机物 在线 监测 技术规范 编制 说明