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Nutech直接法测定环境空气非甲烷总烃浓度
发布时间:2021-07-10 浏览数:301

「 提供专业的挥发性有机物分析检测解决方案 

《2021年度国家生态环境监测方案》中明确“全国地级及以上城市开展环境空气NMHC监测工作”,且要求“自动监测”。目前,市场上常见的NMHC浓度的测定方法有两种,一种是差减法,另一种是直测法(又称“直接法”)。前者为我国早些年广泛采用,后者则是近两年被关注、重视并实践应用,且将成为监管趋势。
NMHC的浓度特征和两种检测方法
在介绍NMHC两个具体监测方法之前,其低浓度(ppb级,通常在几十到几百个ppb不等、甚至十几ppb)的特征理应被人所知。某种意义上来说,因为这一特征,“差减”成了无奈之举、因差减而出现的NMHC“0”值乃至“负值”俨然成为“必然”;也正是因为这一特征,即便是采用直测法的仪器,检测数据出现“ND(未检出)”亦纯属正常,在检测器前端增加预增浓处理环节成为必然选择。
 
差减法

按照传统定义,总烃指标准规定的测定条件下在气相色谱仪氢火焰离子化检测器(FID)上有响应的气态有机化合物的总和。NMHC则指上述条件下,从总烃中扣除甲烷以后其他气态有机化合物的总和。所谓“差减法”即自NMHC的这一概念界定而衍生:分别测定总烃和甲烷的浓度值,前者减去后者的差值即为NMHC浓度。

理论上,差减法毫无逻辑漏洞。然而,理想很丰满、现实则骨干。在实践中,实际不尽如人意。众所周知,环境空气中甲烷的浓度值是ppm级(全球略有地域差,但通常在2ppm上下),而NMHC浓度,如前所述,为ppb级。这意味着,总烃和甲烷值相差甚微。这个“微”确实小,小到被减数(总烃值)和减数(甲烷值)两者任一数值在得出过程中稍有差池,就可能导致它“消失”(0)或者呈“负值”。而作为严谨、专业的分析测试人员,我们都知道,分析实验过程中的误差是不可避免的,只要它在可接受范围内。有时候,这个可接受范围甚至可以达到30%以内的偏差。然而对于差减法而言,这样的偏差简直是灾难。试想下,假定总烃浓度值为2.02ppm、甲烷浓度值是1.98ppm,它们中的任意一个出现30%哪怕10%的偏差都可能远远大于NMHC的真实浓度值。至此,分析实践中出现“0”值乃至“负值”就很好解释了。

而这,也许正是《环境空气 总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定 直接进样-气相色谱法》(HJ 604-2017)中将NMHC检出限设为0.07mg/m³(以碳计)、测定下限设为0.28mg/m³(以碳计)的原因。因此,差减法在实践中具有显而易见的局限性。

直接法

直接法这一称谓是相对于差减法而言的。顾名思义,采用该方法,NMHC是直接实测所得的数值。简单来说,样品经过预处理(预增浓+甲烷分离)后进入FID检测器,直接分析出NMHC浓度值。近两年,这一分析方法在学术界、监管层被广泛关注、重视,并最终为《环境空气非甲烷总烃连续自动监测技术规范(试行)》(总站气字(2021)61号文)所采纳。

事实上,上个世纪90年代,“预处理+FID”技术路线直接测定NMHC即为美国EPA TO12方法所采用,Nutech是该标准方法的参与者并贡献了型号为8548的非甲烷总烃分析仪(该标准原文第7.5.1对此进行了列示),其时该产品使用制冷剂进行预处理。


图片转自美国EPA TO12标准方法

Nutech的选择

如上所述,Nutech是业内率先采用直接法的机构,并推动该技术路线为美国EPA标准方法所采纳。在其后的发展过程中,基于技术应用的进步、实践经验的积累,Nutech不断对该技术方法进行优化改进(采用电子制冷取代制冷剂、并研制成功复合型吸附填充体等),将仪器的检出限降至0.5ppbC,以满足空气质量日渐改善背景下的NMHC监测需要。

在中国,本着科学精神,Nutech采取发表技术论文、参与技术交流等不同方式在各个层面、各种场合推动NMHC直测法的应用。

2016-17年,采用直测法的6000C先后在深圳、广州被采用;2018年,该型号产品在山东某化工园区厂界的NMHC监测中应用;

2019年,6000C在中国环境监测总站以及山东、上海、山西等省市环境监测部门、科研机构使用,直测法开始被学界、环境监管部门所关注;

2020年,新一代产品(6300)进入中国并参与相关标准的方法验证;

2021年,国家事权层面7个城市/国家级新区(北京、天津、石家庄、太原、济南、郑州、雄安新区)的7个点位开展挥发性有机物自动监测,其中NHMC监测项目的仪器为Nutech6300。



图片转自中国环境监测中心官方新闻

展望

2021年1月29日,《环境空气非甲烷总烃连续自动监测技术规范(试行)》(总站气字[2021]61号文,以下简称《规范》)发布,NMHC的直测法首次有了方法依据。在《规范》中,NMHC的检测限明确为更加符合实际的≤ 20 ppbC。虽然《规范》尚在试行阶段,但据悉相关标准正在编制中。


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