什么是VOCs走航监测？什么原理？有哪些指标？

自2019年起，上海市环境监测中心开展了多轮技术探索，掌握各型走航监测设备技术特点，同时积累了丰富的挥发性有机物走航监测实战经验。
在长三角区域共50多个工业园区开展走航监测，在重大活动空气质量保障、臭氧污染治理中充分发挥了走航监测技术优势。
为《长三角生态绿色一体化发展示范区挥发性有机物走航监测技术规范》（以下简称“规范”）制定打下坚实基础。
2021年3月19日，规范获批发布，并于6月1日实施。本技术规范是国内首个针对挥发性有机物走航监测的标准化文件，主要包括了挥发性有机物走航监测的设备组成和性能要求、走航监测实施方法及要求，质量保证与质量控制方法及安全防护要求等内容，涵盖了走航监测工作实施前、中、后所需关注的各个方面。下面来看：
什么是走航监测，定义中有哪些要点？
规范对走航监测的定义为“利用车载式快速监测设备在行进中连续自动监测，结合定点监测，对污染物进行定性定量分析，并基于地理位置信息显示沿行进路线污染物空间连续分布。”
本规范为首个对“走航监测”作定义的标准化文件。走航监测区别于一般移动监测车或移动实验室最重要的特点在于行进中连续自动监测并基于地理位置信息显示污染物空间连续分布。针对颗粒物、臭氧、挥发性有机物等不同监测目标物开展的走航监测，如何定义“空间连续分布”，需要结合方法原理和所用设备特点进行进一步解释。
本规范中，结合7.3.1中规定的数据空间间隔，对挥发性有机物走航监测的“连续分布”进行了进一步解释。本规范希望走航监测在行进中可得到尽可能多的污染物定性、定量信息。从整个工作流程来看，在污染点位停车进行复测或利用其它设备辅助污染物定性、定量或开展溯源，也是走航监测工作的重要组成部分。
通过什么原理的设备实现VOCs走航监测？
本规范以车载质谱为主要监测设备，从走航监测工作目的与方式来看，分析周期必须尽可能的短，因此在行进时将空气中VOCs组分离子化后利用质谱得到定性定量结果是主要的走航监测方式。
目前存在两条主要技术路线：一是结合部分种类离子化技术对污染物进行质谱分析，强调在行进中同时具有污染物定性和定量能力；二是在车辆行进时气体直接进入质谱，保留一部分的污染物定性信息，然后在选定点位对空气采样进行色-质联用分析，强调采样后的定性定量准确性。
两种技术路线都可符合规范对走航监测的定义，但各自关注的挥发性有机物走航监测工作阶段不一致，应用各有特点。
本规范未列出所有的离子源或质量分析器技术，为兼顾目前以及未来市场上可能出现的各类设备，本规范不限制离子源和质量分析器的类型。若有其他离子源或质量分析器类型的设备满足本规范的4 方法概述、6.1 质谱仪、7.1 仪器准备中的相关要求，也适用本规范。
为何使用多点校准曲线，有何要求？
本规范7.1.1节校准曲线进行了规定。本规范未规定校准曲线的具体范围。校准曲线由走航监测实施单位根据实际工作需要自行确定，原则上，范围宜充分考虑与相关环境质量标准、污染物排放（控制）标准中的限值浓度（含量）水平的衔接。出于以下几项考虑，建立至少六个校准点（含零浓度点）的多点校准曲线是必要且可操作的：
（1）便于走航监测实施单位控制数据质量。若使用单点或三点校准曲线，每个校准点的响应变化较大，无法保证校准曲线的代表性。且使用单点曲线，可能存在截距变化的问题。
（2）质谱响应必然存在线性范围，若使用单点校准曲线，在浓度跨度较大时，无法确保曲线上每一浓度点都符合仪器实际的响应曲线。
（3）现有走航监测所用设备响应时间短，操作难度和时间耗费相对较小，建立六个校准点（含零浓度点）的多点校准曲线易于实现。
（4）校准曲线的时间间隔，可根据实际应用情况自行确定，按照9.1节规定每次走航监测前后对准确性进行检查，满足要求即可重复使用已建立的校准曲线。设备状态良好的情况下，不存在频繁建立校准曲线的需求。
对走航车的速度有何要求，为何规定25~35m一条数据？
7.3.1规定了走航监测速度应满足每25~35 m可得到一条监测数据。编制组调研了现有走航监测设备的监测数据时间间隔，一般在5 s以内。表1计算了不同监测数据时间间隔和空间间隔下的走航速度。
编制组根据以下五个方面的考虑，对走航监测速度进行限定：
1) 为在地图上画出污染物的空间连续分布以及提升溯源精准度，数据空间间隔不宜过大，初步考虑空间间隔50 m以下；
2) 考虑到走航监测工作效率，在无特殊情况时行驶速度不宜过慢，一般20 km/h以上；
3) 为保证采样质量、采样代表性以及污染溯源方便，行驶速度不宜过快，但目前缺乏系统研究量化高速走航对监测数据质量的影响，如有特殊需求且设备条件允许开展高速走航监测，不宜设置速度上限；
4) 兼顾现有设备的监测数据时间间隔，一般5 s以下；
5) 兼顾行车安全需求，车辆在城市道路和工业园区内部道路行驶速度一般30 km/h—50 km/h。
综上，在设定数据空间间隔为25m~35m时，车辆行驶速度在18 km/h~126 km/h之间，多数设备一般走航速度在20 km/h—50 km/h范围内，较为适宜，符合走航监测工作需求。本规范鼓励有能力实现1 s或更低监测数据时间间隔的设备，在满足行车安全及气体采集能力的基础上，获得更小的数据空间间隔，即更密集的污染物空间连续分布，因此不对走航监测数据设定上限。
表1 不同时间、空间间隔对应的车辆行驶速度

附录中的污染物是怎么确定的，为何要求这些物质满足准确度、重复性和仪器检出限指标？
附录A、附录B均为规范性附录，分别为必测目标物和选测目标物。进行挥发性有机物监测的车载质谱必须满足监测附录A规定的必测目标物，且需满足7.1.2节及7.1.3节所规定的重复性、仪器检出限和准确度指标。选测类部分为鼓励走航监测设备开展监测的污染物，各设备应有至少10个选测目标物满足7.1.2节及7.1.3节所规定的重复性、仪器检出限和准确度指标。通过附录的方式对这些污染物进行规定，可提升数据的可比性，有助示范区的区域数据互认和跨区域统一评估与管控。
附录A、附录B物质的选取出于以下三个考虑：
1) 考虑大气综排中有排放限值的，常见的主要污染物。如苯系物等。
2) 考虑市场上各设备的监测能力。取“最大公约数”，选取监测难度相对较低，可供不同设备、不同用户单位间相互比较的污染物，以这些污染物作为必测污染物。
3) 考虑管理需求和技术发展趋势，充分发挥走航监测的优势。为鼓励走航监测技术的发展，进一步挖掘工业区复杂污染特征，服务于环境管理，在前两项原则的基础上，继续选取多项卤代烃、含氧挥发性有机物(OVOCs)、恶臭类物质，尽量覆盖最常见的、用量大的、高毒性或高光化学活性的挥发性有机物。

结语
近年来，国家和地方相关政策都将走航监测作为VOCs污染问题排查的重要手段。整个长三角区域，化工园区密集，快速、灵活的走航监测技术作为VOCs监管的重要手段，亟需依据技术规范指导工作开展，更好地服务于管理需求。
本技术规范的发布与实施，将规范示范区走航监测工作开展，提升不同型号设备间数据的可比性、一致性，助力示范区数据互认和跨区域统一评估与管控，使环境空气挥发性有机物走航监测技术更好地服务于示范区。同时为长三角乃至全国范围的大气VOCs科研与环境执法工作提供可复制、可推广的经验，引领挥发性有机物走航监测技术发展。
同时，编制组希望通过规范的实施，鼓励各类走航监测技术在继续保持机动灵活快速的基础上，尽可能扩大监测范围，提升对衍生物、极性挥发性有机物的监测能力，提升定性准确性，为污染摸排提供更有力的支撑。
来源：环保