
揮發性有機物(VOCs)作為大氣環境主要污染物之一,不僅是形成臭氧(O?)和細顆粒物(PM?.?)的關鍵前體物,還對人體健康和生態構成嚴重威脅。隨著《“十四五" 大氣污染防治規劃》等政策的推進,涉 VOCs 排放企業成為大氣污染防治幫扶執法的核心監管對象。
在現場執法過程中,傳統實驗室監測存在采樣周期長、無法實時反饋數據的局限,難以快速固定證據。而便攜式手工監測儀器憑借便攜性(可快速移動至復雜點位)、快速性(分鐘級出結果)、針對性(可聚焦關鍵排放源)的優勢,能夠即時捕捉企業 VOCs 排放動態,為執法人員判斷是否存在違法排污行為提供直接依據,已成為 VOCs 幫扶執法中不可或缺的核心技術支撐。
本文將從監測因子、儀器原理、應用場景及儀器現場問題排查等方面,系統解析便攜式監測儀器的應用。

在VOCs幫扶執法中,非甲烷總烴(NMHC)、總揮發性有機物(TVOC) 和總烴(THC) 是三大核心監測指標,分別對應不同監測標準和執法意義:
NMHC:反映VOCs整體排放強度,是污染源排放核心指標;
TVOC:精準識別組分構成,適用于特征污染物明確的行業;
THC:快速篩查無組織排放與泄漏,是現場初步判斷的利器。

VOCs 幫扶執法中常用的便攜式儀器主要包括光離子化檢測器(PID)、氫火焰離子化檢測器(FID)、便攜式非甲烷總烴分析儀及紅外熱成像氣體泄漏檢測儀,四類儀器的檢測原理、核心特性及適用場景存在顯著差異,需根據執法需求合理選擇。
1、 便攜式光離子化檢測器(PID)
• 原理:利用紫外燈(常用10.6eV)產生的高能紫外光,使樣品中的VOCs分子電離為正離子和自由電子;電離產生的電荷在電場作用下形成電流,電流強度與VOCs濃度呈正相關,通過校準曲線換算得到VOCs濃度。

• 優勢:對芳香烴(如苯、甲苯)、烯烴(如乙烯)等活性較強的VOCs響應靈敏(檢測限可達0.1mg/m3);無需燃燒氣,功耗較低,續航時間較長(通常8-12小時);體積小、重量輕(多<3kg),適合現場快速移動監測。
• 局限:對烷烴(如甲烷、丙烷)、鹵代烴(如二氯甲烷)響應較弱或無響應;易受濕度(相對濕度>80%時電離效率下降)、硫化物等干擾物質影響。

2、 便攜式氫火焰離子化檢測器(FID)
• 原理:以氫氣與空氣的混合氣體為燃燒氣,在檢測器內形成氫火焰;樣品中的 VOCs 分子進入火焰后,在高溫(約2100℃)下發生電離,產生正離子和電子;電離電荷在收集極與極化極之間的電場作用下形成電流,電流大小與VOCs濃度成正比,進而計算濃度。

• 優勢:對絕大多數有機化合物(除甲醛、四氯化碳等少數物質外)響應穩定,線性范圍寬(1~50000 ppm);檢測結果受濕度影響較小,適合高濕度場景(如污水處理站)。
• 局限:需持續供應氫氣,便攜性受一定影響;鋰電池續航較短(通常4~6小時);無法區分 VOCs 組分。

3、便攜式非甲烷總烴分析儀
• 原理:基于FID檢測技術,樣氣首先通過色譜分離或者是催化法進行分離,然后分別測量總烴濃度和甲烷濃度,通過差減法,得到非甲烷總烴濃度。
(催化法)

(氣相色譜法)

該原理屬于國家規定的方法標準,檢測精度高,適合非甲烷總烴排放限制較嚴格場景。
4、 紅外熱成像氣體泄漏檢測儀
• 原理:利用 VOCs 分子對特定波長紅外光(如3.2~3.5 μm)的吸收特性,當氣體泄漏時,泄漏氣體會吸收特定波段的紅外輻射,與周圍環境形成明顯的紅外輻射差,通過紅外探測器捕捉被 VOCs 吸收后的紅外輻射信號;信號經處理后轉化為可視化熱成像圖,VOCs 泄漏區域會呈現與背景不同的 “煙霧狀" 圖像。

• 優勢:可視化效果強,可快速定位隱蔽泄漏點(如管道閥門、設備法蘭);無需直接接觸樣品,安全性高(適合有毒 VOCs 場景);檢測范圍廣(可覆蓋數十米內的設備),常與FID檢測儀聯用。
• 局限:受環境光線(如強光)、風速影響較大;無法精確量化濃度(需配合 PID/FID 進一步測定);對低濃度泄漏(<10 mg/m3)靈敏度不足。

涉VOCs排放企業主要包括石油化工、制藥、印刷、噴涂等行業,排放環節集中在原輔料環節、生產工藝及廢物處置過程。便攜式儀器可針對不同場景開展精準監測,具體應用如下:



1、 生產車間無組織排放
• 監測目的:核查車間內生產工藝裝置及原輔料等涉VOCs 是否存在無組織逸散,廢氣收集系統排風罩是否正常運行。是否滿足《揮發性有機物無組織排放控制標準》(GB 37822-2019)相關要求。
• 監測點:

1)采用便攜式氫火焰離子化檢測儀對車間內物料儲存、物料投加和卸放、分離精制、配料加工等工藝環節進行檢測,主要檢查VOCs有無逸散。
2)對生產過程產生VOCs本身無法密閉的,應在密閉空間內操作,或進行局部氣體收集。局部收集采用外部排風罩的,應按GB/T16758、AQ/T4274-2016規定的方法測量控制風速,測量點應選取在距排風罩開口最遠處的VOCs無組織排放位置,控制風速不應低于0.3m/s。


3)廢氣收集系統應在負壓下運行,若處于正壓狀態,應對輸送管道組件的密封墊進行泄漏檢測,采用便攜式氫火焰離子化檢測儀,檢測值不超過500umol/mol,亦不應有可察覺泄漏。(跑冒滴漏)
• 常見場景:
(包裝印刷)
包裝印刷行業VOCs主要來源于油墨、稀釋劑、清洗劑、涂布液、潤版液、膠粘劑、復合膠、上光油、涂料等VOCs物料的儲存、輸送及使用過程;主要集中在印刷、復合和清洗等生產環節。
(反應釜)
化工反應釜:頂部的攪拌裝置用于混合反應物料,釜體的夾套可通入蒸汽或冷卻水來控制反應溫度,各類管口用于物料的輸入、輸出以及反應過程中的參數監測。用于藥品合成、化工原料生產、精細化學品制備等場景,可完成聚合、酯化、萃取等多種化學反應。
(涂裝)
包括:調配、攪拌、涂裝、粘結、干燥、清洗等環節,尤其是涂裝和干燥環節產生VOCs占比較高。
2、有組織排放監測
• 監測目的:核查排氣筒 VOCs(主要為非甲烷總烴)排放濃度是否符合排放標準。(參考排污許可證上要求)。
• 監測點:
1)區分廢氣治理工藝為燃燒法還是其他方法,非燃燒法以實測濃度作為達標判定依據,不得稀釋排放。若采用燃燒(焚燒、氧化)需判斷是否需要進行基準含氧量折算。
如RTO、RCO裝置,若為確保有機廢氣充分燃燒,需補充空氣(氧氣)以進行燃燒、氧化反應,應將實測濃度折算為基準含氧量3%的大氣污染物基準排放濃度,并以此作為達標判定的依據;若廢氣含氧量能夠滿足自身燃燒、氧化反應的需求,無需額外補充空氣(氧氣)(不包括燃燒器所需補充的助燃空氣和裝置的吹掃風),且裝置出口煙氣含氧量不高于進口廢氣含氧量,則以實測濃度作為達標判定的依據。【對于大多數RTO裝置來說,出于安全因素考慮,為了防止系統高爆,往往在設計時需要考慮設置緩沖罐引入新風,確保爆炸下限(LEL)低于25%,實際廢氣成分復雜,一般將此值設置更低在10%~15%之間,甚至更低。很多時候新風閥聯動機制是一直處于開合狀態,也就是說一直在額外補充空氣,且氧含量很高。若按照3%折算,相當于實測濃度的18倍以上,甚至更高,也就處于超標排放狀態了。(此部分應當從工藝端做一些改變,或者是新風改用低濃度廢氣。)】
附折算公式:
折算濃度=實測濃度*(21%-基準含氧量)/(21%-實測含氧量))
2)按照HJ1331、HJ1332要求,需進行含濕量測量,以標干濃度來作為最后排放濃度。因此,需同步進行含濕量測定。
3)排氣高度不低于15m,因安全考慮或有特殊工藝要求的除外。


3、污水處理站
監測目的:排查污水處理過程中(如調節池、曝氣池、污泥脫水間)揮發性有機物(如苯系物、鹵代烴)的逸散情況,避免異味擾民及二次污染。
監測點:
1)檢查是否設置廢氣收集裝置(如密閉蓋板),是否配套活性炭吸附、生物濾池等治理設施,活性炭是否更換維護(T=M×S÷(C×10-6×Q×t))
2)采用溝渠輸送,敞開液面上方100mm處VOCs濃度≥200umol/mol,應加蓋密閉,測量應小于2000umol/mol(采用便攜式氫火焰離子化檢測儀)
3)測量排口非甲烷總烴濃度是否超標。(采用便攜式非甲烷總烴分析儀)
常見場景:化工、制藥企業污水處理站(廢水含高濃度有機溶劑)

4、原料儲罐
監測目的:核查儲罐(固定頂罐、浮頂罐)的 VOCs 泄漏情況,是否滿足GB 37822-2019 中要求泄漏濃度≤2000 μmol/mol。
監測點:
1)利用便攜式氫火焰離子化檢測儀或紅外熱成像儀,對儲罐的量油孔、采樣口、人孔、透光孔、泡沫發生器、呼吸閥、泄壓閥等部件進行現場檢查。在非工作狀態下,這些開口應保持密閉,否則可能存在油氣泄漏的風險。
2)固定頂罐重點監測呼吸閥排氣,內浮頂罐重點監測浮盤與罐壁接觸的密封圈。儲罐呼吸閥和浮盤邊緣呼吸閥操作壓力低于設定的開啟壓力75%時,呼吸閥的泄漏檢測值應低于2000µmol/mol。
3)固定頂罐處理效率一般要求不低于80%


(外浮頂罐)
5、危廢處置
監測目的:核查 VOCs 類危廢(如廢溶劑、廢油漆)在儲存、轉移、焚燒過程中的逸散情況,避免無組織排放。
監測點:
1)檢查危廢(包括漆渣、更換的VOCs吸附劑過濾棉,以及含油墨、有機溶劑、清洗劑的包裝物、污水處理廢棄物等)是否在專門密封空間內密封儲存。

在 VOCs 幫扶執法現場,便攜式儀器易受環境條件、物料特性等因素影響,導致數據偏差或無法正常工作。針對常見問題,需采取針對性解決對策。
1、續航焦慮
問題原因:FID類原理儀器都是采用氫火焰燃燒方式,需要采用氫氣作為燃燒氣,且要求高溫燃燒,儀器功率普遍較高,鋰電池難以支持長時間工作。
解決對策:
1)設備配置:攜帶備用鋰電池(2-3 塊),輪換充電使用;
2)氫氣供應:可選用便攜式氫氣發生器(電解水制氫,可連續產氫);
1)使用策略:非檢測時段關閉儀器加熱模塊,僅保留待機功能,減少功耗。
2、響應能力差異
問題原因:不同行業排放的VOCs組分差異顯著(如印刷行業以苯、甲苯為主,化工行業以氯甲烷、二氯乙烷為主),而 PID 對芳香烴、烯烴響應靈敏,但對烷烴、鹵代烴響應弱;FID 對多數有機物響應穩定,但對甲醛、甲酸等含氧 VOCs 響應低,導致同一濃度下不同儀器檢測結果偏差大。
解決對策:
1)提前調研:執法前通過企業環評報告、生產臺賬,明確企業主要 VOCs 組分,針對性選擇儀器;
2)儀器搭配:同時攜帶 PID 與 FID 檢測儀,若兩者數據差異超過 30%;
3)校準修正:針對特定行業特征污染物(如苯系物),用對應標準氣體校準儀器,修正響應系數。
3、測量數值偏低或偏高問題
問題原因:零點漂移導致,或管路內殘留吸附,或非正常調零。
解決對策:
1)若數值偏低,首先檢查進氣口是否有堵塞,然后建議現場用零氣對零點校準,若現場無零氣,可在本底值較低的上風向處進行零點校準。
2)若數值偏高,首先考慮是否為上次檢測后的部分物質在管路內吸附所致,建議在每次使用完成后,不要立馬關機,將儀器置于環境空氣中繼續工作,觀察數值下降到正常空氣值后再進行關機。
3)部分廠家儀器出氣口設在儀器底部,使用時盡量不要將儀器放在有水、或是土壤草地等地面,防止堵塞出氣。
4)受環境溫度影響,尤其是冬天,盡量在室內充分預熱完成后再進行現場使用。