北京博賽德BCT高精度高靈敏度環(huán)境空氣ODS和含氟溫室氣體分析解決方案

方案背景

ODS和含氟溫室氣體有什么危害？

消耗臭氧層物質(zhì)，英文名稱Ozone-Depleting Substances，簡稱ODS，包含6大類鹵代烴，如氟氯碳化物（CFCs）、氫氯氟碳化物（HCFCs）、哈龍（Halon）等。這些化合物主要由工業(yè)生產(chǎn)，用于制冷、清洗和發(fā)泡等領域。它們能在平流層釋放出鹵素原子，催化臭氧光解反應，使平流層臭氧量減少，形成南極臭氧空洞，導致過量紫外線輻射到達地球表面，危及人類和地球生物圈的安全。為了保護人類生存環(huán)境，1987年世界各國共同簽訂《蒙特利爾議定書》，在范圍內(nèi)限制ODS的使用和排放。

含氟溫室氣體，簡稱F-gas，包括《lianheguo氣候變化框架公約》（UNFCCC）之《京都議定書》包含的7類溫室氣體中的4類，即氫氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（ SF6）和三氟化氮（NF3）。含氟溫室氣體具有*的增溫潛勢（GWP），如NF3的GWP100高達15750，而SF6的GWP100高達23500。因此，盡管大氣中的含氟溫室氣體濃度極低，但含氟溫室氣體和ODS占長壽命溫室氣體輻射強迫的11%，對變暖起著重要作用。

分析難點

• 環(huán)境空氣ODS組分濃度很低，PPT甚亞PPT級別

• 環(huán)境空氣ODS組分濃度波動不大

這兩個特點就要求檢測設備需具有很高的靈敏度和*的BCT度。

現(xiàn)在國內(nèi)針對揮發(fā)性有機物的分析已經(jīng)非常的成熟， 但是BCT度要求30%以內(nèi)，精密度要求10%以內(nèi)，檢出限100ppt左右，這對于濃度極低的環(huán)境大氣ODS和含氟溫室氣體來說，BCT度、檢出限等遠遠滿足不了監(jiān)測需求。

高靈敏度和高BCT的要求導致我們無法用常規(guī)的VOCs分析設備和分析方法來解決ODS和含氟組分的分析。

分析常見問題

• 采樣及運輸：環(huán)境空氣ODS背景值較低，但是由于泄露或者溶劑釋放等因素的影響，運行和存儲環(huán)境的背景值可能會很高，VOCs分析常用的低壓和常壓采樣，會有導致泄露的隱患，正壓采樣通常會使用采樣泵，樣品經(jīng)過采樣泵內(nèi)部，很容易造成殘留和交叉污染，而且泵在工作時會散熱，導致密封墊圈釋放出不明組分

• 濃縮系統(tǒng)：為了BCT更高的靈敏度，通常需要更大的濃縮體積，進樣體積需要2L甚更高，但是常規(guī)濃縮系統(tǒng)進樣體大為1L，而且大體積進樣，會導致水分的存在而出現(xiàn)除水阱結(jié)冰的可能，同時濃縮系統(tǒng)和采樣罐的連接過程，會引入實驗室環(huán)境空氣，導致ODS檢測結(jié)果不BCT

• 配氣系統(tǒng)：采樣罐和配氣儀連接處有引入環(huán)境空氣，導致配氣結(jié)果不BCT；

• 清罐系統(tǒng)：VOCs通常采樣罐BCT指標，國內(nèi)為100ppt，標準為20ppt，無論哪個BCT指標都滿足不了亞PPT濃度級別的ODS組分分析。

解決方案

北京博賽德科技有限公司對ODS和含氟溫室氣體分析現(xiàn)狀及分析難點進行了研究，并在常規(guī)三級冷阱預濃縮-GCMS分析方案的基礎上進行了改進和優(yōu)化，推出了這套高精度高靈敏度環(huán)境空氣ODS和含氟溫室氣體分析方案。

采樣及運輸： 罐采樣的方式，為了避免運輸過程中的泄露，采用高壓采樣的方式，避免運輸存儲過程中外界氣體漏入采樣罐內(nèi)，同時采樣過程不使用采樣泵，避免使用采樣泵造成的較差污染和采樣泵過熱導致密封元件釋放干擾物質(zhì)

• 濃縮系統(tǒng)：對傳統(tǒng)三級冷阱預濃縮儀ENTECH 7200進行改進，BCT進樣體積可以達到3L,同時避免水分的冷凝造成除水阱的結(jié)冰堵塞，優(yōu)化濃縮分析方法，實現(xiàn)罐子和自動進樣器無泄漏連接，避免實驗室內(nèi)空氣引入采樣罐內(nèi)

• 配氣系統(tǒng)：對Entech 4700高精度稀釋儀進行改進和優(yōu)化配氣過程，保存配氣前和配氣中沒有外界氣體的進入干擾。

• 清罐系統(tǒng)：高真空置換清洗采樣罐，BCT采樣罐系統(tǒng)的BCT水平在0.1ppt以下，個別組分可以做的更低

實驗結(jié)果

TIC結(jié)果

15種ODS組分全掃譜圖

15種ODS組分SIM譜圖

精密度

5ppt，1500ml重復性

檢出限

1ppt標氣目標物重復性（1ppt，150ml）

通過5倍信噪比的方式得出34種ODS組分的檢出限

結(jié)論

從實驗結(jié)果可以看出，經(jīng)過改造和優(yōu)化，該套分析方案解決了傳統(tǒng)VOCs分析系統(tǒng)無法分析環(huán)境空氣中低濃度ODS和含氟組分的問題，結(jié)合采樣、清罐、配氣、濃縮分析等質(zhì)控流程，可*環(huán)境空氣中多種ODS和含氟組分檢測分析的要求。

該套方案經(jīng)過北京博賽德科技有限公司的優(yōu)化和集成，已經(jīng)*商業(yè)化檢測設備的要求。