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环境监测用氮气中多组分VOCs标准物质的研制

北极星环境监测网  来源:《防护工程》  作者:尚宇 郭亚飞等  2020/3/9 16:50:02  我要投稿  

北极星环境监测网讯:摘要:介绍了采用称量法制备瓶装1μmol/mol氮气中42个组分挥发性有机物(VOCs)标准物质的研制方法.建立了选择离子模式,气相色谱一质谱联用的分析方法,对目标组分在气瓶中的长期稳定性进行了考察。所选择的42种目标组分完全满足中国环境保护标准《环境空气挥发性有机物的测定吸附管采样一热脱附/气相色谱一质谱法》(HJ644-2013)和美国环保署《使用特殊处理的采样罐/气相色谱仪检测环境大气中的挥发性有机物》(EPATO-14A)这2个方法标准中所规定的环境空气中挥发性有机有害成分的监测要求。将研制的气体标准物质与中国计量科学研究院(NIM)和英国国家物理实验室(NPL)分别进行了比对测试,取得了良好的比对结果与国际等效度。结果表明,1μmol/mol氮气中42个组分VOCs标准物质的有效期为一年,相对扩展不确定度Urel=5%,k=2,并取得国家标准物质证书GBW(E)062231.

关键词:挥发性有机物;气体标准物质;环境监测;称量法;不确定度

引言

环境监测标准是环境保护标准“两级五类”体系中的重要组成部分,是开展环境监测工作的准绳,是客观反映生态环境质量状况、判断污染防治成效、实施科学的生态环境管理决策的重要支撑。2018年国务院机构改革方案中生态环境部的职能定位之一为“制定并组织实施生态环境政策、规划和标准”,随着新“三定”方案的公布实施,有必要对环境监测标准体系的发展历程、现状、问题进行梳理,为下一步工作提供参考。

1环境监测的概述

环境监测主要由相关人员通过对一些具有代表参数做出科学的分析,分析出影响环境质量的因素,从而对环境保护做出正确的决策。在环境监测工作中,工作入员主要是通过化学检测和物理检测方法收集相关信息,然后采集样品,对样品和被测试的数据进行对比,从而更好地掌握影响环境质量的因素和环境中污染物成分情况。

2实验部分

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2.1气体标准物质的制备

包装容器采用普通的铝合金气瓶,内壁经过特殊的钝化处理,以保证目标组分的长期稳定。气瓶出口采用的是特殊结构设计的全金属不锈钢隔膜阀,以尽量减少体积。气瓶在用来制备气体标准物质前需要在60℃的加热温度下,经过分子涡轮泵至少12h的抽洗,真空度小于10-5Pa.气体标准物质依据IS06142采用称量法制备。原理:向气瓶中充入已知浓度的一定量的某组分气体,前后分别称量气瓶的质量,所充入的气体组分的质量由2次称量读数之差来确定,依次充入不同组分的气体,制得混合气。根据各组分气体质量及气体摩尔质量,可计算出各组分的摩尔浓度。当加入的原料组分为微量的液体时,需要使用气密性良好的注射器进行液体组分的转移。通过使用高灵敏度、低载荷的天平,准确称量注射器转移前后的质量差来计算加入液体组分的质量。根据原料的饱和蒸气压及物理化学性质,将原料分成5组,1-4组制备成高浓度母气。第一组原料为气体或者易气化的液体,使用定量环法(LOOP)制备成50μmol/mol的母气,底气为氮气;第二组原料是液体的烯烃类;第三组原料是液体的烷烃类;第四组为苯系物(BTEX)单环芳烃类;第五组为沸点较高的12种原料,制备成混合溶液。最后依次加入混合溶液和4瓶母气,稀释制备成1μmol/mol的氮气中42种组分VOCs标准物质。

2.2加深对标准样品特性值的了解

在环境监测工作中,对于标准样品的赋值上,不同机构所采取的方法是不一样的,所以需要全面掌握标准样品的特性值,然后利用科学的测定方式进行环境监测,从而提升监测结果的准确性。

2.3对环境监测方法标准体系进行动态管理,加强质控管理

对环境监测方法标准体系进行动态管理,对现行的方法标准及时更新,尽快实现一个项目对应一种标准分析方法,将标准分析方法系列化,并进行动态更新。进一步完善实验室内的质控管理,强化全程序的质量保证和质量控制。建立环境监测网络体系,选择有代表性的参数进行监测,进而增强监测数据的代表性、可靠性,确保监测数据的质量。目前,我国的环境监测方法虽然随着社会的进步不断更新,但与世界先进水平相比差距较大,监测方法仍显陈旧。另外,在发现监测数据有可疑之处时,也存在没有相应的纠正措施来进行及时补救的情况,致使环境监测质控的时效性很差,监测数据也缺乏真实性和可靠性。因此,要确保环境监测的时效性,提高环境监测质量,就必须在具体工作中落实质量控制。同时,环境监测质控机制的完善,可以及时反映环保的新方法、新规范和新政策。

2.4按照“宜统则统、分类推动”的原则,清理整合原有环境监测标准

适应生态环境监测职能的调整,对原国土、农业、水利、海洋等部门制定发布的环境监测标准进行清理整合,分类讨论,宜统则统,例如,以实验室内分析测试为主的监测分析方法标准,经过对比和论证后,可以逐步统一,对于一些涉及不同监测目的监测技术规范等,可以略有区别。

2.5加强生物监测、遥感监测方法标准研究,构建天地一体化的环境监测标准体系

《生态环境监测网络建设方案》(国办发〔2015〕56号)指出:“环境监测是生态环境保护的基础,是生态文明建设的重要技术支撑。目前,我国生态环境监测网络范围和要素覆盖不全,建设规划、标准规范与信息发布不统一等问题的存在,难以满足生态文明建设的需要,进而影响了环境监测的科学性、权威性和政府公信力。”所以,构建天地一体化的生态环境监测技术体系势在必行。构建天地一体化的环境监测方法标准体系,使各类环境监测技术方法趋向标准化、规范化、智能化、自动化,监测数据的可比性、代表性、连续性持续增强,仪器设备向多功能、系统化、集成化方向发展。在加强遥感业务化技术研究的同时,加大对环境遥感的基础性和应用性技术研究,形成系统的环境遥感学基础及系列数据信息处理和信息提取技术流程、技术规范和标准体系。

结语

介绍了采用称量法制备1μmol/mol氮气中42种组分VOCs标准物质的研制过程,建立了选择离子模式,气相色谱一质谱联用的分析方法,考察了目标组分在气瓶中的长期稳定性。通过与中国计量科学研究院和英国国家物理实验室的比对,进一步验证了所研制的气体标准物质量值的准确性,并取得了良好的国际比对等效度。结果表明,研制的气体标准物质相对扩展不确定度为Urel=5.0%,k=2,在一年的使用有效期内稳定性好,满足使用要求,取得了国家气体标准物质证书CBW(E)062231,为环境空气环境中挥发性有机有害物质的监测提供了可靠的计量溯源标准。


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