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靠‘谱’系列之VOCs走航案例未知因子判定---硝基氯苯监测的“落脚点”


领域:空气/废气,手持/便携设备,移动实验室相关,其他    样品:靠‘谱’系列之VOCs走航案例未知因子判定---硝基氯苯监测的“落脚点”    项目:靠‘谱’系列之VOCs走航案例未知因子判定---硝基氯苯监测的“落脚点”    参考:靠‘谱’系列之VOCs走航案例未知因子判定---硝基氯苯监测的“落脚点”   

硝基氯苯主要指对硝基氯苯和邻硝基氯苯,该物质广泛应用于染料、颜料、医药、农药、橡胶助剂、工程塑料等领域。目前,主流的生产工艺是将氯苯与硝酸进行硝化反应,主要生成对、邻硝基氯苯和少量的间位异构体。现阶段,全球硝基氯苯产能主要集中在中国大陆地区,其次是印度,欧美国家需求主要从中国进口。[1]


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图1邻、对硝基氯苯结构式(摘自GB/T 1653-2013)

 

硝基氯苯已被列入《危险化学品目录(2015版)》,有剧毒,对人体造血系统、神经系统有损害,可以通过呼吸道及皮肤引起人体中毒,可以造成皮肤炎、肝功能减退等症状。[2]


目前,硝基苯类无组织排放监控浓度依据《大气污染物综合排放标准GB 16297-1996》执行,其中1997年1月1日起设立的新污染源,执行新污染源大气污染物排放限值,即:


——硝基苯类[3]无组织排放监控浓度限值:周界外浓度最高点40 ug/m3;


——氯苯类[3]无组织排放监控浓度限值:周界外浓度最高点400 ug/m3。




无组织排放监控浓度限值是指:监控点的污染物浓度在任何1h的平均值不得超过的限值。周界外浓度最高点一般应设于无组织排放源下风向的单位周界外10m范围内,若预计无组织排放的最大落地浓度点越出10m范围,可将监测点移至该预计浓度最高点。


硝基苯类无组织排放浓度限值仅为氯苯类的十分之一(以硝基氯苯计,浓度限值仅5.68 ppbV),一些省份制定的地方标准规定限值更低(例如:江苏省地方标准中执行硝基苯类厂界监控点浓度限值10 ug/m3)。在实际的无组织排放源采样中,如何准确找到低浓度限值污染物的浓度最高点,如何在合适位置设置浓度监控点,以及如何获取准确有效数据成了一大技术难点。


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图2.Vocus PTR-TOF走航过程中实时质谱图部分展示,

红色曲线为实测谱图,蓝色为匹配结构的拟合谱图。

(a)m/Q158 精确质量为158.000,匹配的化学式为C6ClH5NO2+(其精确质量m/Q 158.000),对应特征因子为硝基氯苯;(b)m/Q 113 精确质量 113.015,匹配的化学式为C6ClH6+(其精确质量m/Q 113.015),对应特征因子氯苯。(a)和(b)实测谱图中的35氯主峰及37氯同位素峰与匹配结构均完全吻合。


在某化工园区的例行厂界走航监测中,Vocus PTR-TOF快速质谱监测到特征污染因子硝基氯苯和氯苯,如图2所示。通过绘制浓度-时间曲线(图3),可以发现硝基氯苯和氯苯的厂界浓度最高点不在同一位置,首先监测到氯苯因子的浓度最高值114ppbV,硝基氯苯随后‘缓慢’升高到浓度最高点32 ppbV。值得注意的是,硝基类物种的“黏”性特性使得对应物种信号的上升和下降都呈现相对其它物种变化曲线较为平缓。换句话来说,这样的响应时间曲线也更加笃定了本案例中硝基氯苯的定性。后期现场采用人员可以参照走航中VOCs的浓度高低和位置信息,根据监测目标设置最佳采样点,为获得准确数据提供前期保障。


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图3. 某次走航监测中重点因子的浓度-时间序列图


对重点工业园区和企业集群的走航监测和网格化监测已成常态,通过搭载直接进样的质谱设备,可以实时获取VOCs组分的在区域上的浓度分布和变化规律,准确定位无组织排放的最大落地浓度点,为大气VOCs精细化执法提供重要技术支持。


[1] https://baijiahao.baidu.com/

[2]《危险化学品目录(2015版)》

[3]注:硝基苯类包括硝基苯、对-硝基甲苯、间-硝基甲苯、邻-硝基甲苯和对-硝基氯苯、间-硝基氯苯、邻-硝基氯苯。氯苯类指氯苯、1,3-二氯苯、1,4-二氯苯,1,2-二氯苯、1,3,5-三氯苯、1,2,4-三氯苯、1,2,3-三氯苯的统称。




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