基于流動監(jiān)測車的揮發(fā)性有機物在線光譜檢測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種揮發(fā)性有機物在線光譜檢測系統(tǒng)及方法，尤其是一種基于流動監(jiān)測車的揮發(fā)性有機物在線光譜檢測系統(tǒng)及方法，屬于城市工業(yè)源揮發(fā)性有機物檢測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，人類社會的發(fā)展與進步在滿足生存的基本需求之后，大氣環(huán)境污染問題逐漸引起人類的普遍關(guān)注。在各種導(dǎo)致環(huán)境污染和被破壞的因素中，來自工業(yè)有機廢氣中的揮發(fā)性有機物(Volatile Organic Compounds,VOCs)不僅已成為大氣污染的一個重要源頭，而且也已成為當今大氣污染的三大殺手之一。VOCs是危害人體健康的重要污染物質(zhì)，多數(shù)VOCs具有惡臭和毒性，長期接觸會損害人體神經(jīng)中樞和免疫系統(tǒng)，有些VOCs甚至具有強致癌性，給生命帶來嚴重威脅。同時，VOCs對地球環(huán)境具有巨大的破壞作用，在陽光作用下，VOCs與NOx發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)形成光化學(xué)煙霧，導(dǎo)致動物的呼吸困難和植物萎縮。2012年底我國出臺的《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》中首次明確提出控制VOCs。VOCs污染源監(jiān)測儀器成為大氣環(huán)境監(jiān)測不可缺少的重要設(shè)備。
[0003]目前對VOCs污染源監(jiān)測儀器進行檢測的方式有兩種，一種是采集監(jiān)測樣品送至實驗室采用氣相色譜質(zhì)譜(GC/MS)等方法進行分析，這種方法雖然可以得到揮發(fā)性有機物的物質(zhì)成分，但方法前處理過程繁瑣耗時，分析單個樣品約30min甚至更長，不僅不利于檢測易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的揮發(fā)性有機物，而且也很難得到VOCs在較高時間分辨率下(如數(shù)小時甚至數(shù)分鐘)的時間變化情況。另一種方法是通過攜帶檢測裝置到現(xiàn)場進行監(jiān)測。現(xiàn)有VOCs監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)測儀器存在如下不足:1、組成部件多，相關(guān)配件也多，儀器體積龐大；2、在現(xiàn)場使用時需要進行較為復(fù)雜的組裝、固定和調(diào)試，耗時、耗力；3、運輸過程需要重新拆卸、裝車，移動不便，經(jīng)常上下搬卸，耗時、耗力且對儀器也可能造成一定的損耗；4、監(jiān)測儀器檢測出的數(shù)據(jù)不能及時、準確傳輸?shù)较嚓P(guān)部門。
[0004]為了有效預(yù)防大氣污染事故，及時、高效、有序地組織開展污染源在線監(jiān)測儀器的監(jiān)測工作，并與各級政府部門及社會各界相關(guān)單位形成全方位聯(lián)動，讓相關(guān)部門能及時客觀了解監(jiān)測儀器的運行狀況，掌握污染程度，迫切需要搭建一個機動性強、安全高效和穩(wěn)定的VOCs污染源識別的流動監(jiān)測系統(tǒng)。
[0005]綜上所述，受目前在線和離線方法所限，現(xiàn)有城市工業(yè)源VOCs，尤其是苯系物，很難獲取組成和濃度在相對較高時間分辨率下的隨時間排放情況，限制了對其產(chǎn)生機理、應(yīng)急監(jiān)測以及相關(guān)控制技術(shù)的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種基于流動監(jiān)測車的揮發(fā)性有機物在線光譜檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以檢測工業(yè)源高化學(xué)活性揮發(fā)性有機物的組成和濃度，同時能夠在無需樣品前處理條件下直接快速測樣，進而表征揮發(fā)性有機物組成和濃度在較高時間分辨率下隨時間排放情況。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于上述在線光譜檢測系統(tǒng)的揮發(fā)性有機物在線光譜檢測方法。
[0008]本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達到:
[0009]基于流動監(jiān)測車的揮發(fā)性有機物在線光譜檢測系統(tǒng)，包括流動監(jiān)測車和揮發(fā)性有機物在線光譜檢測裝置；
[0010]所述揮發(fā)性有機物在線光譜檢測裝置包括主動DOAS檢測儀、計算機、自動追光控制盒、氙燈電源、發(fā)射接收器和反光鏡，所述發(fā)射接收器設(shè)置在流動監(jiān)測車的頂部，所述主動DOAS檢測儀、計算機、自動追光控制盒和氙燈電源均放置在流動監(jiān)測車的內(nèi)部，所述主動DOAS檢測儀分別與計算機、自動追光控制盒、氙燈電源和發(fā)射接收器連接；在對工業(yè)源揮發(fā)性有機物排放進行監(jiān)測時，所述反光鏡放置于實際監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，所述發(fā)射接收器向反光鏡發(fā)射光束，并接收反光鏡反射的光束。
[0011]作為一種實施方案，所述流動監(jiān)測車的內(nèi)部設(shè)置有駕駛室、工作區(qū)、功能區(qū)和儀器區(qū)，所述工作區(qū)與功能區(qū)之間設(shè)置有機柜，所述主動DOAS檢測儀、計算機、自動追光控制盒和氙燈電源放置在機柜內(nèi)，所述機柜內(nèi)還放置有避震器；所述工作區(qū)內(nèi)放置有工作臺和折疊座椅，所述工作臺底部放置有穩(wěn)壓電源和UPS電源，所述駕駛室的副駕駛座椅底部和機柜的底部放置有UPS電源的電池組。
[0012]作為一種實施方案，所述功能區(qū)內(nèi)，在靠近機柜一側(cè)的位置上放置有兩個標氣瓶以及用于固定標氣瓶的氣瓶架。
[0013]作為一種實施方案，所述儀器區(qū)內(nèi)，在流動監(jiān)測車的內(nèi)側(cè)設(shè)置有兩個設(shè)備帶，其中一個設(shè)備帶設(shè)置有兩個交流插座，另一個設(shè)備帶設(shè)置有四個交流插座，所述機柜和儀器區(qū)內(nèi)的儀器通過交流插座進行取電。
[0014]作為一種實施方案，所述駕駛室和工作區(qū)之間的隔斷上設(shè)置有一個透視窗。
[0015]作為一種實施方案，所述流動監(jiān)測車的頂部還設(shè)置有換氣扇、泛光燈、設(shè)備箱和攝像機，所述設(shè)備箱外側(cè)設(shè)置有兩個防水電源插座，所述換氣扇、泛光燈和發(fā)射接收器通過防水電源插座進行臨時取電；所述流動監(jiān)測車的底部安裝有電動支腿。
[0016]本發(fā)明的另一目的可以通過采取如下技術(shù)方案達到:
[0017]基于上述在線光譜檢測系統(tǒng)的揮發(fā)性有機物在線光譜檢測方法，所述方法包括以下步驟:
[0018]S1、對主動DOAS檢測儀依次進行系統(tǒng)檢查、單點精密度標定和多點準確度標定；
[0019]S2、在揮發(fā)性有機物排放源的主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向處，根據(jù)排放源的裝置大小，通過調(diào)節(jié)反光鏡的位置，布設(shè)一定長度的監(jiān)測光路；
[0020]S3、當具有一定波長范圍的光束通過環(huán)境空氣時，在發(fā)射接收器的接收端，同時得到多種氣體在該光束波長范圍內(nèi)的特征光譜；
[0021]S4、通過主動DOAS檢測儀和計算機結(jié)合實現(xiàn)對特征光譜的識別；
[0022]S5、通過計算機對特征光譜數(shù)據(jù)的進一步處理，分辨出光束照射過的環(huán)境空氣中所含物質(zhì)的成分及含量，從而實現(xiàn)對環(huán)境質(zhì)量的快速連續(xù)自動檢測。
[0023]作為一種實施方案，步驟SI中，所述對主動DOAS檢測儀依次進行系統(tǒng)檢查，具體包括:
[0024]檢查切光輪一圈的偏差；檢查切光輪十圈的偏差；檢查光柵歸零位情況；檢查激發(fā)裝置的訊號；檢查進入主動DOAS檢測儀的光訊號的強弱；檢查光柵位置；檢查主動DOAS檢測儀系統(tǒng)的訊號。
[0025]作為一種實施方案，步驟SI中，所述對主動DOAS檢測儀進行單點精密度標定是針對測試氣體對儀器的波長精度進行測試，具體包括:
[0026]a、關(guān)閉光程，在零光路的短光程上疊加一個校準池，通入標準氣體并保證氣體流量穩(wěn)定不變；
[0027]b、啟動系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集與分析，觀察儀器的響應(yīng)值，待響應(yīng)值穩(wěn)定后，記錄數(shù)據(jù)，使儀器的光程等效濃度達到要求；
[0028]C、計算讀數(shù)誤差，保證監(jiān)測儀器的讀數(shù)誤差ε在5%以內(nèi)。
[0029]作為一種實施方案，步驟SI中，所述對主動DOAS檢測儀進行多點準確度標定，具體包括:
[0030]a、關(guān)閉光程，在零光路的短光程上疊加一個校準池，通入標準氣體并保證氣體流量穩(wěn)定不變；
[0031]b、啟動系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集與分析，觀察儀器的響應(yīng)值，待響應(yīng)值穩(wěn)定后，記錄數(shù)據(jù)，使儀器的光程等效濃度達到要求；
[0032]C、通過改變標準氣體的濃度，得到滿量程范圍的3 % -10 %,20 % -30 %、40% -50%,60% -70%和80% -90%監(jiān)測點的不同等效濃度值，及儀器的響應(yīng)值，最后繪制標準曲線。
[0033]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果:
[0034]本發(fā)明可以實時在線表征工業(yè)源揮發(fā)性有機物(VOCs)，尤其是苯系物的組成和濃度，通過實時掌握污染區(qū)域的揮發(fā)性有機物的濃度和物種在較高時間分辨率下隨時間的變化特征，對污染源的揮發(fā)性有機物產(chǎn)生機理提供更全面的數(shù)據(jù)信息，發(fā)揮其應(yīng)急監(jiān)測作用。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明實施例1的流動監(jiān)測車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0036]圖2為本發(fā)明實施例1的流動監(jiān)測車的側(cè)視圖。
[0037]圖3a?圖3f為本發(fā)明實施例1的對主動DOAS檢測儀進行多點準確度標定時繪制的揮發(fā)性有機物氣體(圖3a?圖3f分別為苯、甲苯、對二甲苯、間二甲苯、苯乙烯和甲醛)標準曲線圖。
[0038]圖4為本發(fā)明實施例1的揮發(fā)性有機物在線光譜檢測裝置的揮發(fā)性有機物排放監(jiān)測光路布設(shè)圖。
[0039]圖5為本發(fā)明實施例1的揮發(fā)性有機物在線光譜檢測裝置的揮發(fā)性有機物排放隨時間的濃度變化特征。
[0040]其中，1-駕駛室，2-工作區(qū)，3-功能區(qū)，4-儀器區(qū)，5-機柜，6_主動DOAS檢測儀，7-計算機，8-自動追光控制盒與氙燈電源，9-避震器，10-工作臺，11-折疊座椅，12-氣瓶架，13-設(shè)備帶，14-交流插座，15-發(fā)射接收器，16-換氣扇，17-泛光燈，18-設(shè)備箱，19-攝像機，20-防水電源插座，21-電動支腿。
【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0042]實施例1:
[0043]本實施例的基于流動監(jiān)測車的揮發(fā)性有機物在線光譜檢測系統(tǒng)，包括流動監(jiān)測車和揮發(fā)性有機物在線光譜檢測裝置；
[0044]如圖1和圖2所示，所述流動監(jiān)測車的內(nèi)部設(shè)置有駕駛室1、工作區(qū)2、功能區(qū)3和儀器區(qū)4，所述駕駛室I和工作區(qū)2之間的隔斷上設(shè)置有一個尺寸為600mm*450mm的透視窗，該透視窗的玻璃為推拉門，可以從后面打開；所述工作區(qū)2與功能區(qū)3之間設(shè)置有機柜 5，所述機柜 5 內(nèi)放置有主動 DOAS (Differential Optical Absorpt1n Spectroscopy,差分吸收光譜技術(shù))檢測儀6、計算機7、自動追光控制盒與氙燈電源8、避震器9，所述工作區(qū)2內(nèi)放置有工作臺10和折疊座椅11，所述工作臺10底部放置有穩(wěn)壓電源和UPS (Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply，即不間斷)電源，所述駕駛室I的副駕駛座椅底部和機柜5的底部放置有UPS電源的電池組；所述功能區(qū)3內(nèi)，在靠近機柜5 —側(cè)的位置上放置有兩個標氣瓶以及用于固定標氣瓶的氣瓶架12 ;所述儀器區(qū)4內(nèi)，在流動監(jiān)測車的內(nèi)側(cè)設(shè)置有兩個設(shè)備帶13，其中一個設(shè)備帶13設(shè)置有兩個交流插座14，另一個設(shè)備帶13設(shè)置有四個交流插座14，所述機柜5和儀器區(qū)4內(nèi)的儀器通過交流插座14進行取電。
[0045]所述流動監(jiān)測車的頂部設(shè)置有發(fā)射接收器