🏭 废气中挥发性有机物
将固定源废气中的挥发性有机物（VOC）吸附于活性炭上，经溶剂或热解吸后用 GC-FID/MS 分析，测定各化合物的质量浓度。
要点速览
- 标准: PN-EN 13649:2002 (CEN/TS 13649:2014)
- 类别: 环境
- 操作步骤数: 10
- 各步骤合计时间: 4 小时 5 分钟–4 小时 20 分钟
- 测量范围: 0,1–10 000 mg/m³（视化合物而定）
- 检出限: 0,01–0,1 mg/m³（TD-GC-MS）
- 采样时间: 30 min – 4 h（视浓度而定）
概述
固定源（烟囱、排放口）排放的挥发性有机物（VOC）是严重的环境问题 — 它们是对流层臭氧和光化学烟雾的前体物，其中许多具有致癌性（苯、甲醛、氯乙烯）。VOC 排放控制为 IED 指令 2010/75/EU、波兰环境部排放标准条例和综合许可所要求。
PN-EN 13649 标准规定了将固定源排放气体采集到装有活性炭或其他吸附剂的采样管上，随后用溶剂（二硫化碳 CS₂）或热解吸，并用 GC-FID 或 GC-MS 进行色谱分析的方法。CEN/TS 13649:2014 版增加了在 TD 管上热解吸的选项，从而无需使用有毒的 CS₂。
该方法由经认可的测试实验室在受工业企业（印刷厂、喷漆车间、化工、石化、制药行业）委托进行排放测量时采用。结果以标准状态下各化合物的质量浓度（mg/m³）表示，并折算为干气体和约定含氧量。
正确采样要求使用加热探头和加热管线从排放管道中等速或按比例采样，以防止冷凝。
方法原理
用加热探头从排放管道中抽取废气，并通过装有活性炭（SKC、Anasorb）或高分子吸附剂（Tenax TA、Chromosorb）的采样管。VOC 吸附于吸附剂表面。采样后进行解吸：（1）溶剂法 — 用 CS₂ 洗脱后将溶液进 GC-FID 分析；或（2）热解吸法 — 在热解吸仪中加热 TD 管（如 300°C），用载气（He/N₂）将解吸出的分析物送入配 FID 或 MS 检测的 GC 柱。依据保留时间（FID）或质谱（MS）定性，用校准曲线定量。
应用领域
- 工业装置 VOC 排放测量（IPPC 综合许可）
- 排放标准符合性控制（2019 年法律公报第 1705 项）
- 印刷厂、喷漆车间、化工厂排放测量
- 燃烧和废气净化工艺（RTO、吸附）监控
- 环境影响评价（EIA 报告）
- 石化、炼油、制药行业排放
- 净化设备（滤器、吸附器）效率检验
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 测量范围 | 0,1–10 000 mg/m³（视化合物而定） |
| 检出限 | 0,01–0,1 mg/m³（TD-GC-MS） |
| 采样时间 | 30 min – 4 h（视浓度而定） |
| 采样流量 | 0,1–1,0 L/min（吸附管） |
| 探头温度 | ≥120°C（防止冷凝） |
| 重复性 | ±10–15%（视化合物和浓度而定） |
标准
- 标准编号
- PN-EN 13649:2002 (CEN/TS 13649:2014)
- 标准名称（波兰语）
- Emisje ze źródeł stacjonarnych — Oznaczanie stężenia masowego indywidualnych gazowych związków organicznych — Metoda z sorpcją i desorpcją rozpuszczalnikową lub termiczną
- 标准名称（英语）
- Stationary source emissions — Determination of the mass concentration of individual gaseous organic compounds — Sorptive sampling method followed by solvent extraction or thermal desorption
分步操作程序
-
现场设备准备
检查泵和探头气密性。准备吸附管（活性炭或 TD 管）。校准转子流量计/气体流量计。
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在排放口安装探头
经测量孔将加热探头插入排放管道。用加热管线（≥120°C）连接至吸附管。
-
气体参数测量
测量管道内温度、压力、气流速度和湿度。确定标准状态（273 K、101,3 kPa、干气）。
-
在吸附管上采样
启动泵 — 流量 0,1–1,0 L/min。采样 30 min – 4 h。串联使用 2 支管（主管 + 控制管）。
-
样品保存
用 PTFE 塞封堵采样管两端。放入密封容器和保温运输箱。<24 h 内送至实验室。
-
溶剂解吸（CS₂）
在实验室中折断采样管，将吸附剂转入小瓶。加入 1–2 mL CS₂。振摇 30 min。离心。
-
备选：热解吸（TD）
将 TD 管放入热解吸仪。程序：300°C/10 min，冷阱 -10°C → 300°C，转移至 GC。
-
GC-FID 或 GC-MS 分析
进样 1 µL（CS₂）或由 TD 转移。程序升温：40°C/3 min → 10°C/min → 250°C。定性与定量。
-
校准与计算
由校准曲线确定浓度。折算至标准状态（273 K、101,3 kPa、干气、约定含氧量）。
-
质量控制
分析空白（洁净管）、平行样、含标准品的质控样。控制管上的量应 <主管的 5%。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 配 FID 的气相色谱仪 | Agilent 8890 GC-FID、Shimadzu GC-2030 Nexis | 100 000–250 000 PLN |
| 配 MS 的气相色谱仪 | Agilent 7890B/5977B GC-MS、Shimadzu GCMS-QP2020 NX | 250 000–500 000 PLN |
| 热解吸仪 | Markes TD100-xr、PerkinElmer TurboMatrix | 80 000–200 000 PLN |
| 带转子流量计的采样泵 | Gilian GilAir-5、SKC AirChek Touch | 3 000–8 000 PLN |
| 加热式排放采样探头 | 钛制等速采样探头，Paul Gothe、TCR Tecora | 15 000–40 000 PLN |
| 活性炭吸附管 | SKC 226-01、Anasorb CSC 150/75 mg | 15–30 PLN / 支 |
| 装 Tenax TA 的 TD 管 | Markes C1-AXXX-5003，∅6,4 mm × 89 mm | 80–150 PLN / 支 |
试剂、培养基与耗材
| 试剂 | CAS | 详情 |
|---|---|---|
| 二硫化碳（CS₂） | 75-15-0 | 活性炭解吸溶剂，超纯 ≥99,9%，1 L |
| 活性炭（吸附剂） | 7440-44-0 | 颗粒状，20/40 目，经热活化，用于吸附管 |
| Tenax TA（高分子吸附剂） | 24938-68-9 | 2,6-二苯基对苯醚，60/80 目，用于热解吸 |
| CS₂ 或甲醇中的 VOC 标准品 | — | 有证混标：BTEX、醇类、酯类、酮类、氯代物 — 用于 GC 校准 |
| 校准气（N₂ 中的 BTEX） | — | 1–100 ppm 标准气钢瓶，附经认可的证书 |
| 氦气或氮气 UHP 5.0 | 7440-59-7 | GC 载气，纯度 ≥99,999%，50 L 钢瓶 |
职业健康与安全
- CS₂ — 极易燃（闪点 -30°C）、有毒、有神经毒性！只能在带排风的通风柜中操作
- 废气可能含有毒化合物（苯、氯代物）— 采样时须佩戴带 ABE 滤盒的面罩
- 高处作业（烟囱平台）— 须系安全带、经培训并配急救包
- 气瓶 — 须防倾倒，减压阀经检查，配漏气检测
- GC-FID — 使用可燃气体（H₂、空气）— 实验室须配氢气报警器和强制通风
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-EN 13649:2002 (CEN/TS 13649:2014) — 《Stationary source emissions — Determination of the mass concentration of individual gaseous organic compounds — Sorptive sampling method followed by solvent extraction or thermal desorption》。
该方法的原理是什么？
用加热探头从排放管道中抽取废气，并通过装有活性炭（SKC、Anasorb）或高分子吸附剂（Tenax TA、Chromosorb）的采样管。VOC 吸附于吸附剂表面。
测量范围和准确度是多少？
测量范围：0,1–10 000 mg/m³（视化合物而定）；检出限：0,01–0,1 mg/m³（TD-GC-MS）；采样时间：30 min – 4 h（视浓度而定）；采样流量：0,1–1,0 L/min（吸附管）。
完成检测需要多长时间？
各步骤所列时间合计约为 4 小时 5 分钟–4 小时 20 分钟。整个程序共 10 个步骤。
需要哪些设备？
配 FID 的气相色谱仪、配 MS 的气相色谱仪、热解吸仪、带转子流量计的采样泵、加热式排放采样探头、活性炭吸附管、装 Tenax TA 的 TD 管。核心仪器的参考价格（配 FID 的气相色谱仪）：100 000–250 000 PLN。
该检测用于哪些场景？
工业装置 VOC 排放测量（IPPC 综合许可）；排放标准符合性控制（2019 年法律公报第 1705 项）；印刷厂、喷漆车间、化工厂排放测量；燃烧和废气净化工艺（RTO、吸附）监控；环境影响评价（EIA 报告）；石化、炼油、制药行业排放；净化设备（滤器、吸附器）效率检验。
需要采取哪些安全防护措施？
CS₂ — 极易燃（闪点 -30°C）、有毒、有神经毒性！只能在带排风的通风柜中操作；废气可能含有毒化合物（苯、氯代物）— 采样时须佩戴带 ABE 滤盒的面罩；高处作业（烟囱平台）— 须系安全带、经培训并配急救包；气瓶 — 须防倾倒，减压阀经检查，配漏气检测；GC-FID — 使用可燃气体（H₂、空气）— 实验室须配氢气报警器和强制通风。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-EN 13649。