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创新进展——管式轴向被动式采样器采样-热脱附/气相色谱-质谱法
发布时间:2022-05-20 17:44

图1:监测VOCs的应用场景

图2:气袋环境舱结构示意图

图3:携带方便的检测气袋

图4:商品化的日常零部件——采样管

图5:王欣欣团队

挥发性有机物(VOCs)是室内外环境空气中的一种污染物,其浓度的全面监测和有效控制是当前环境监测领域的重点之一。近日,北京市科学技术研究院在现行VOCs监测方法研究中取得新进展,北科院分析测试研究所王欣欣研究团队依托财政资金自立科研课题改进并发展了应用管式轴向被动式采样器采样-热脱附/气相色谱-质谱分析的VOCs测定方法。

近年来,监测环境空气VOCs的方法主要包括Summa罐采样法、吸附管采样法、在线质谱法、被动采样方法等。其中,Summa罐法成本高昂,方法涉及的大部分耗材及仪器依赖进口;吸附管法需要应用恒流采样泵持续采集,持续采样时间仅在8小时左右,采样操作较为复杂,采样泵成本较高;在线质谱法近些年陆续投入应用,但仪器设备成本较高,单台在线质谱在百万左右,且运维成本高,仪器耐用性普遍较差,不适用于密集的网格布点监测;被动采样方法不需要采样泵和电力,成本低、采样工作方便易行,并且因为提供的是污染物的时间加权平均浓度(TWA),可以更真实和准确地反映环境中VOCs的浓度信息以及暴露水平。

但是研究发现,被动采样器检测VOCs的性能不够稳定,主要表现在被动采样器检测不确定度波动较大。而影响VOCs浓度不确定度的主要因素是被动采样速率,Plaisance等

(Plaisance H, Leonardis T, Gerboles M. Assessment of uncertainty of benzene measurements by Radiello diffusive sampler. Atmospheric Environment, 2008, 42: 2555-2568)

实验证实,被动采样速率的变化贡献了80%以上的不确定度。因此,为提高利用被动采样器检测室内外环境中VOCs浓度的准确性和稳定性,需要每次检测前对其被动采样速率进行校准。

王欣欣研究团队基于已有的工作基础,自主开发了柔性气袋环境舱系统及配套的采样速率测试方法,改进了被动采样方法。该系统及配套测试方法针对目前环境空气中VOCs被动采样速率测定的实际需要而设计,具有携带轻便、操作简单和价格低廉的优点,校准后的被动采样速率可适用于室内外环境空气中VOCs的监测。该系统及方法目前经过了大量实验验证和系数计算,并与国内外标准和文献进行对照和补充校正。已广泛的应用于环境空气VOCs的检测工作中。

该方法目前获得了2021年中国造船工程学会科学技术进步奖二等奖,已登记软件著作权1项、实用新型专利1项,另外还在申请发明专利1项、实用新型1项;依托该方法获得标准立项1项,开展科技创新服务收入百余万元。

(科研处/文 王欣欣/摄)