文/赵敏 黄滟斐
环境大气监测技术与解决方案是所有“环境人”共同关心的话题 // 2017年,国家提出“蓝天保卫战”的政策,我国的空气质量明显转好,环保事业成绩显著。现“蓝天保卫战”已进入攻坚阶段,但环境大气检测却方兴未艾,岛津公司通过加强与各高校、科研单位的交流合作、科学研究,不断地为环境大气监测提供详细、全面的解决方案。
岛津公司自1875年创业以来,以其执着的匠人精神,不断创新,已经走过了140年辉煌历程。公司以创始人岛津源藏的创业宗旨“以科学技术向社会做贡献”为核心驱动力,紧贴行业需求,坚持开发让社会满意的新技术、新方法。岛津公司不仅是在分析仪器方面始终创新,针对特定的行业也会紧跟标准技术的更新随时制定相应的解决方案,助力行业发展。最近,本刊记者就现在环境大气监测方案,以及环境检测领域的新技术、新方法,对岛津公司分析测试仪器市场部泛环境行业经理陈志凌先生进行了专访,陈经理也对最新的环境大气监测情况与本刊记者进行了深入的讨论与交流。
LP:近期岛津在环境大气检测方面是否有新品或解决方案推出?
陈志凌先生:岛津对环境大气的监测解决方案的制定工作,早在2015年就开始了,当时的研究工作主要是关于环境空气中颗粒物PM2.5中有机物与重金属的监测,并推出了相应的全套解决方案。在制定对颗粒物监测方案的同时岛津也在关注着挥发性有机物(VOCs)的污染问题,我们都知道VOCs是PM2.5和臭氧形成的重要前体物,是引起光化学烟雾、灰霾等污染的元凶,可以对人体造成极大的伤害。本着科技贡献社会的宗旨,以及响应国家“三年打赢蓝天保卫战”的号召,从17年下半年,岛津开始着手准备全面监测VOCs的解决方案,并在18年推出了“环境大气VOCs监测解决方案”,新的解决方案完全符合《2018年重点地区环境空气挥发性有机物监测方案》中117种VOCs的检测要求,满足《环境空气醛、酮类化合物的测定 高效液相色谱法》(HJ683-2014)和《环境空气挥发性有机物的测定 罐采样气相色谱——质谱法》(HJ759-2015)的各项规定。
环境空气中挥发性有机污染物的监测方案总体可以分为离线监测和在线监测两种。两大类中又包括多种详细的监测方案,利用不同的前端采集进样系统搭配气相、气质和液相、液质等不同的检测设备共同完成监测任务。
岛津推出的多种VOCs监测方案:
■利用液氮制冷预浓缩仪+GCMS-QP2020+FID+多维切割单元,配合使用柱箱制冷技术,GCMS一次进样可同时测定117种VOCs,节约了分析时间。
■利用电制冷预浓缩仪的方式+GCMS-QP2020+FID+多维切割单元,使用常温柱箱分析104种VOCs,将醛酮类化合物使用LC进行分析。
■岛津也为基层监测单位提供GC+双FID分析57种PAMS的方案,成本更低,方法更简单。
■目前岛津最新的监测方案是利用GCMS-QP2020并结合岛津独有的TwinlineMS系统,不需使用切割单元,让117种VOCs全部进入质谱进行分析检测,根据质谱图可以对每一个化合物都准确定性。不再使用FID监测,不使用氢气等辅助气,降低了分析的成本,提高了分析的安全性,而且岛津这套独有的TwinlineMS系统可以同时应用于在线和离线系统中。
除此之外,现在阶段岛津也正和国内一些仪器设备生产厂商同力合作,大力发展在线监测技术。岛津2018年就与博赛得公司合作推出了BCT-7800APLUS在线VOCs监测系统。该系统采用先进的3级多层毛细柱捕集技术,可以将空气中的C2-C18范围内的VOCs进行捕集浓缩,每小时监测一次,将一天24小时的监测情况制成连续的监测曲线,清晰、准确地展现了当天的VOCs的排放情况。而且该系统无需复杂的液氮或电子制冷,使系统变得更加稳定、可靠,且便于维护。
LP:目前,生活垃圾焚烧中二噁英的检测问题备受关注,您能简单介绍一下我国环境大气二噁英的检测情况吗?针对这一问题岛津做了哪些工作?
陈志凌先生:我国的二噁英检测工作还处于初级阶段,检测标准、方法、仪器设备,以及法律法规还不够完善。一直以来岛津始终关注着国内环境大气的监测动向,并贡献着自己的力量。2017年初,国家加强了对生活垃圾焚烧中二噁英的监测、整治,在此之前,岛津就开始着手于二噁英检测的最新的解决方案,利用岛津GCMS-TQ085结合MRM监测模式,采用13C标记同位素内标法定量测定实际样品中超痕量二噁英,随着三重四极杆质谱灵敏度的增加,欧盟已经开始使用此方法进行二噁英的检测了。该方法的检测结果与高分辨率气相色谱/质谱检测结果具有较好的一致性,有效地解决了同位素稀释高分辨率气相色谱质谱操作复杂、分析周期长、成本和运行费用昂贵等问题。目前,岛津已经与国内相关实验室一起开始制定利用三重四极杆质谱来检测二噁英的标准了,计在2020年前后就能推出正式标准。
岛津企业管理(中国)有限公司分析测试仪器市场部泛环境行业经理陈志凌先生。
LP:相对于环境大气,无组织挥发性有机物的监测难点有哪些,岛津有没有推出相应的监测测方案?
陈志凌先生:一般来说,无组织挥发性有机物的监测物质主要是苯系物、NMHC等,监测方式以在线监测为主,配合离线检测技术。在线无组织挥发性有机物监测的难点在于固定污染源排放的废气具有高温高湿、易腐蚀、易吸附,以及成分复杂难监测等问题,岛津推出了VOC-3000F系列挥发性有机物在线监测系统有效地解决了上述问题。该方法利用GC-FID的检测原理,连续在线监测HTC、CH4、NMHC、苯、甲苯以及二甲苯等实时数据。该软件同时具有数据处理、贮存和历史曲线显示等功能。通过网络与环保主管部门的软件平台连接,实现环境监控对监测数据和设备的远程管理。
LP:在环境大气VOCs检测方面,目前最大的难点在哪里?
陈志凌先生:2017年初,岛津在环境大气VOCs检测方面做了很多努力,攻克了多个技术难题,目前,环境大气VOCs检测方面的难点主要在于前端的样品捕集的除水问题,关于样品的捕集技术不同的厂商有不同的捕集方法,例如现在最常用的方法有:液氮制冷,在-180度的条件下进行捕集;还有电制冷,在-20度的条件下,利用tenax管进行捕集,以及其他不同的捕集方式。然而这些捕集技术在除水方面都是差强人意,我们都知道除水是检测大气VOCs的关键所在,也是难点所在,在天气比较热的情况下,如果除水做不好,极可能造成冷阱结冰,影响实验室结果,甚至中断实验。所以,解决样品捕集技术中的除水问题是检测行业的当务之急。
另外一个就是关于标准气体,现阶段国内的标准气体质量参差不齐,实验中发现不同厂家标准气体的响应值也各不相同,这给定量结果带来很大的麻烦,出台相应的统一标准是所有实验工作者所期望的。
LP:能否介绍一下岛津在环境大气检测方面的下一步计划?
陈志凌先生:2019年岛津与北京大学曾利民教授签订了《挥发性有机物的高浓度捕集系统开发协议》,岛津希望通过自己优良的设备工艺,将这一监测技术变的更加精确、完善。与此同时,岛津也将继续推进与国内仪器运维商在环境大气VOCs监测上面的合作。另一方面,目前,国内关于环境大气117种挥发性有机物监测标准主要是参考HJ759-2015,但其标准本身比较分散,117种物质的监测不能统一使用一个标准,因此,岛津与环境监测总站正在积极地开展关于117种挥发性有机监测标准的研发,希望能够填补国内在这一方面的空白。
LP:现在许多高校科研院所都在开展环境中未知污染物非靶向筛查技术研究,岛津有没有在这一方面提供相应的研究?
陈志凌先生:有的,在2018年岛津就推出了主要用于非靶标筛查上的四极杆串联飞行质谱(LCQTOF)。在之前的的研究中,我们主要是利用串接气质、液质来鉴定环境中的已知目标物,但随着环境检测技术的发展,以及人们环保意识的增强,人民不但想知道环境中已知的物质,还想了解环境中存在的其他未知物质,基于上述需求,岛津也是推出了高质量数的LCQTOF和多级LC-ITTOF,来满足科学工作者进行非靶标筛查。
LP:岛津对国内环境检测市场的看法,以及下一步的发展计划。
陈志凌先生:国内环境检测实验室数量众多,除了各省市的环境监测总站之外,还有大量的第三方环境检测实验室,这些实验室拥有数量庞大的检测设备,因此,购买服务将是检测市场的主要发展方向。在线监测的运维将是环境检测发展的另一个方向,因为绝大多数环境样品具有实时变化的特性,连续实时的数据更具有说服力,所以岛津看好环境在线监测技术,当然离线实验室检测依然是环境检测的主体,岛津会坚持在线与离线并行的模式,紧贴市场需求,不断推陈出新,制定更多满足客户需求的行业解决方案。
在本次采访的最后,陈志凌先生向我们展示了与江苏一家合作实验室的样品智能化管理设备,全自动化设备会对采集的样品进行分类、归档和保存,并将需要检测的实验样品自动送到检测人员手上,彻底实现了样品无人化管理。现在各行业领域都在提倡AI技术,实验室领域也在倡导建设智慧实验室。相信不久的将来,实验室里会有越来越多的智能仪器设备,来推动检测行业不断向前发展。