隨著《十四五”生態環境監測規劃》《生態環境監測規劃綱要2020-2035》《關于加快建立現代化生態環境監測體系的實施意見》等政策和規劃的發布，儀器儀表在環境監測領域起到的量化作用愈發明顯，總量監測儀器在環境監測領域中又有不同，多以污染源、環境空氣、移動便攜式存在。大氣中的VOCs與NOx發生光化學反應,形成臭氧、過氧乙酰硝酸酯(PAN)等,形成的二次氣溶膠多在細顆粒物(粒徑<2.5μm)范圍,不易沉降,能較長時間滯留于大氣中,顯著降低大氣能見度，其中VOCs的總量評估參數在中國通常使用非甲烷總烴這個參數進行量化。非甲烷總烴檢測儀器多在國內，有多種存在形式，包括在線式、便攜式等。

2、氣相色譜儀在不同場景下的應用

在環保檢測NMHC非甲烷總烴中原理中包括，GC-FID，催化FID，激光+FID等原理，測量總烴的原理基本一致，都是通過總烴空柱，對總烴進行定量測量；測量甲烷的原理各有不同，其中GC-FID是通過色譜柱將甲烷和除甲烷外的其他有機物分離，從而測量甲烷的濃度；而催化法原理是通過甲烷切割器，高溫環境下催化氧化單元要將除甲烷以外的其他有機化合物全部轉化為二氧化碳和水，從而測量出甲烷濃度；激光+FID原理是采用可調諧半導體激光吸收光譜（TDLAS）技術，利用激光器發射特定頻率的單模激光，并將激光穿過待測氣體區域了，由于甲烷分子對特定激光波長有強烈的吸收作用，通過分析激光光強衰減的程度可以精確測定甲烷濃度。其中GC-FID和催化FID原理均滿足國標HJ1013和HJ1012標準；因氣相色譜技術發展相對成熟，這類儀器普遍應用廣泛。

FID氫火焰離子化檢測器原理：主要是利用氫火焰（氫氣和空氣燃燒生產火焰）作為能源，當有機物進入火焰區，在高溫下產生化學電離，電離產生的比基流高幾個數量級的離子，在高壓電場作用下定向移動，形成離子流（10-12-10-8A），離子流經過高阻對數放大后，成為與進入火焰的有機化合物量成正比的電信號，再根據電信號定量分析。

2.1、NMHC在污染源排口場景下應用

作為工業生產企業有組織排口VOCs排放量檢測評估的重要手段，非甲烷總烴的典型檢測方法主要通過分別檢測總碳氫化合物(THC)和甲烷(CH4)的濃度,通過（NMHC=THC-CH4）差減法計算得出NMHC濃度，進而結合溫壓流檢測儀、濕氧檢測儀測量的溫度、流速、壓力、濕度、氧含量參數，計算得出非甲烷總烴的排放量，用于連續在線實時評估企業的VOCs排放。相對離線取樣，在線色譜測量數據更加準確，且具有實時性；涉及行業有石油化工、有機化工、醫藥制造、工業涂裝、機械設備制造、包裝印刷、電子生產、合成革、涂料油漆、服裝加工、家具制造、膠粘劑、制鞋、油品儲運等行業。

典型特點是全流程高溫伴熱，避免VOCs因冷點冷凝水而損失、24h不間斷分析、與環保主管部門實時在線聯網，實現VOCs總量減排實時監控及排污收費等功能。

2.2、環境空氣中NMHC的監測

環境空氣的VOCs含量相對較低，一般在幾個ppm或者幾十個ppb范圍，對GC-FID的檢出限要求較高，根據21年發布《環境空氣非甲烷總烴連續自動監測技術規定（試行）》，因標準要求非甲烷總烴方法檢出限20ppb，在GC前增加濃縮富集單元，構成TC+GC+FID原理；甲烷依然采用定量環進樣方式，通過甲烷預柱預分離，甲烷通過后將其他物質反吹排空，通過甲烷主柱起到主要分離作用，將甲烷分離后，送入FID進行定量測量。而冷阱濃縮單元采用-30℃環境下的低溫混合吸附填料對除甲烷以外的其他VOCs進行吸附濃縮；此時，甲烷穿透吸附劑。吸附完成后進行閃蒸，通過載氣將非甲烷總烴物質送入FID，直接測量除NMHC的含量，也稱為NMHC直測法。結合大氣溫度，大氣壓力，濕度，風向，風速等氣象參數，作為VOCs溯源的重要監測點位，用于評估和追溯污染源頭。

應用于環境空氣VOCs監測\石化、化工園區廠界大氣監測\溫室氣體監測。

典型特點是NMHC檢出限低，精度高，能夠相對準確的評估環境空氣中VOCs濃度的變化趨勢、不間斷分析、與環保主管部門實時在線聯網，實現VOCs排放溯源等功能。

2.3、移動和便攜場景下NMHC的監測

為了解決離線實驗室色譜原理對污染源排口以及應對突發狀況下的使用，便攜氣相色譜NMHC監測儀器有了用武之地，方便快捷，長續航，可移動，重量小等是他的典型特點，采用甲烷色譜柱對VOCs進行分離，空氣做載氣送入FID檢測器，分別測量總烴和甲烷的含量，通過藍牙技術和wifi技術，將測量的數據連接至手機app，進而通過4G或5G將實時數據發送至應急管理平臺和環保監測平臺，對污染源排口的情況以及應急事故現場的濃度進行準確實時評估。

2.4、防爆場景下的NMHC的監測

石油化工、精細化工、涂裝、油品儲運等場景下，多為爆炸性氣體遍布的環境，對于監測儀器的防爆性能提出了更高的要求，不光要具備準確分析能力，還要具備防爆能力。通過對FID檢測器、電子電路、加熱以及氣體流路控制等單元的防爆化設計并獲取由國家級防爆中心的證書，使其能夠正常運行在可能出現爆炸性氣體混合物的環境。

3、NMHC測量方法的研究

3.1、GC-FID差減法

《HJ38-2017固定污染源廢氣總烴、甲烷和非甲烷總烴的測定氣相色譜法》、《HJ 604-2017環境空氣總烴、甲烷和非甲烷總烴的測定直接進樣-氣相色譜法》、《HJ1013-2018固定污染源廢氣非甲烷總烴連續監測系統技術要求及檢測方法》方法中對于差減法由這較為明確的方法和技術要求，采用DHT508型號揮發性有機物在線監測系統，以氮氣作為載氣，高溫閥進樣模式，色譜條件如下：

（甲烷柱溫100℃，FID溫度180℃，載氣壓力30psi），表2是相同色譜條件下4種不同濃度的混合標氣對儀器進行5點（包括零點）校準時儀器的線性誤差和重復性指標。

如圖2所示，儀器在采樣狀態下，樣品經十通閥、六通閥進入定量環，載氣吹掃干凈色譜柱，而后十通閥、六通閥狀態從OFF切換到ON。如圖3所示，載氣AUX1將定量環1樣品帶入總烴柱，然后先后進入FID檢測得到總烴；載氣AUX3將定量環2樣品帶入甲烷柱，然后先后進入FID檢測得到甲烷。分析時總烴先出峰，甲烷后出峰。在甲烷組分流出之后，十通閥、六通閥狀態從ON切換到OFF。載氣1吹掃總烴柱、載氣AUX2吹掃甲烷柱、載氣AUX3反吹甲烷預柱。分析過程結束后，將總烴和甲烷進行差值計算，得到非甲烷總烴濃度。

分析譜圖如圖3所示。在連續運行時，前一個分析周期的反吹過程中，同時進行著下一個分析周期的采樣。每次分析所需的時間大約在90s，用戶可在軟件界面中進行閥表參數設置來改變分析周期。

實時進行及數據譜圖如圖3所示

3.2、TD+GC+FID直測法

采用EDT508型號揮發性有機物在線監測系統，以氮氣作為載氣，高溫閥進樣模式，色譜條件如下：

（甲烷柱溫100℃，冷阱溫度-30℃，FID溫度250℃，載氣壓力20psi）系統的線性和相對偏差R2，表2是相同色譜條件下5種不同濃度的混合標氣對儀器進行5點校準時儀器的線性誤差和檢出限指標

圖4是色譜方案

3.3、實時進行及數據譜圖如圖5所示

4、結束語

生態環境監測是生態環境保護的基礎，是生態文明建設的重要支撐；以監測先行、監測靈敏、監測準確為導向，以更高標準保證監測數據“真、準、全、快、新”為目標，加速儀器儀表的自主化，監測技術數智化，科學儀器（氣相色譜等儀器）應用廣泛化，更好發揮氣相色譜儀器對生態環境監測、污染治理、生態保護、應對氣候變化的支撐、引領和服務作用，為建設人與自然和諧共生的美麗中國貢獻監測力量。