Vocus 环境大气走航车：垃圾填埋场臭味溯源案例展示

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2024.4.6

TOFWERK

Vocus CI-TOF

      TOFWERK Vocus CI-TOF 是一款高性能快速质谱仪，可为挥发性有机化合物VOCs、挥发性无机化合物VICs和恶臭/异味化合物的在线分析提供最经济，最集成解决方案，且无需进行样品制备和气相色谱分离。此外，Vocus CI-TOF 体积小巧、功耗低、结构坚固，还能提供高时间分辨率的环境大气测量，因此非常适合飞机、车辆和其他移动平台上应用。通过在移动实验室中部署一台到货态TOFWERK Vocus CI-TOF，研究人员可以全面了解周围环境。这包括排放源溯源、量化和剖析排放源指纹特征以及监测污染物的顺风传输，从而获得详细的环境评估结果。同时该走航车系统在绘制工业区等热点区域VOCs浓度分布图、协助监管机构识别排放源和处理居民区异味投诉等方面在国内外均有不少成功案例，例如南京江北‘无异味’园区建设项目。

图1 TOFWERK Vocus大气走航车的外部和内部视图

      TOFWERK 最近向科罗拉多州公共卫生与环境部 (CDPHE) 提供了第二台 Vocus 大气走航车，用于开展当地排放物和空气质量移动监测。这项计划特别致力于对空气有毒物和恶臭/异味化合物进行社区级监测。

      Vocus 大气走航车由一辆面包车（梅赛德斯-奔驰 Sprinter）组成，这辆面包车是为装载 Vocus Eiger PTR-TOF和 Vocus B多化学电离源双极性TOF质谱仪而定制。这两款 Vocus 型号占地面积小，功耗低。Vocus Eiger PTR-TOF的尺寸为422 x 630 x 840 mm，功耗约为400W，而Vocus B 的尺寸为480 x 615 x 1335 mm，功耗约为600W。面包车的供电系统配备了四块 400AH 锂电池，可独立运行 10 小时以上，使用空调（13.5 BTU）时至少可运行 3 小时。安装在车顶上的太阳能电池板可提供额外的 400W 电力，从而使剩余电力达到 1800W，可供电于主进样口温控、笔记本电脑或车内其他仪器。此外，面包车还配备了 MaxiMet GMX500 气象站和 Picarro G2204 型 CH4 和 H2S 分析仪。

     该台Vocus大气走航车搭配了 Vocus Tweb MOBILE 软件，可将来自两台质谱仪、Picarro H2S 和 CH4 分析仪以及气象站（包括风速和风向）的数据打包。整理后的数据包可在驾驶过程中在同一个屏幕上展示（图 1），从而简化了后处理工作，并便于比较来自不同仪器的数据（图 2）。选定污染物的浓度会实时显示在地图上，便于识别污染源。此外，Tweb MOBILE的数据流还可集成到第三方软件中。

图2 Tweb MOBILE的截图，展示了用户查看所有机载仪器数据的能力

图3 从某垃圾填埋场周边收集的甲烷（Picarro）、甲苯和乙酸的时间序列数据。所有数据（包括MaxiMet气象站数据）均通过Tweb MOBILE进行编译和导出

      作为移动实验室能力的展示，我们进行了一项短期研究，以确定三个固体废物填埋场周围的排放特征并监测环境空气质量：垃圾填埋场A、垃圾填埋场B和垃圾转运站以及前沿垃圾填埋场。空气监测研究在以垃圾填埋场为重点时面临着挑战，因为这些场所会排放出各种不同寻常的化合物。这些排放物可能包括芳香烃、含氧化合物（上海恶臭地标）、含硫化合物、氟氯化碳 (CFC) 以及甲烷。只有应用在线快速质谱法，才能对上述多种类化合物进行同时实时测量。

     下面动画直观地展示了垃圾填埋场周围部分异味物种的测量浓度和二维分布。

- 多功能、高效的实时空气质量监测解决方案，是厂界监测或污染源溯源的理想选择。

- 质量分辨率高，可识别复杂工业排放物中的单个目标化合物（图 4）。

- 全谱采集，同时测量多种化合物，包括 BTEX 等空气有毒物和杂原子气味化合物。

- 灵敏度最高，检出下限在亚ppt级别。

- 移动实验室安装的两台Vocus型号占地面积小，功耗低。

- 采用Vocus Tweb MOBILE，便于多来源数据集成和可视化。

-  Vocus B可在四种不同的试剂离子化学成分之间和双极性TOF快速自动切换，大大增加了可测量的化学种类数目（图 5）。

图4 分辨率为R = 2200的Vocus Eiger能有效分离苯甲醛和二甲苯的同重元素峰

图5 同一台Vocus B在奶牛场周边测量到的单萜、乳酸和氨浓度随时间变化曲线