本發(fā)明涉及一種煙氣中多環(huán)芳烴檢測(cè)方法，特別是一種用于瀝青路面施工瀝青煙氣中多環(huán)芳烴的檢測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)：

瀝青路面施工過(guò)程中包含瀝青混合料拌合、攤鋪、壓實(shí)等步驟，在此期間產(chǎn)生的煙氣會(huì)持續(xù)向環(huán)境釋放，煙氣中含有可吸入顆粒、多環(huán)芳烴等污染物。特別是近些年公路建設(shè)突飛猛進(jìn)，通車?yán)锍虜?shù)增長(zhǎng)迅速。因此，瀝青路面施工已成為不可忽視的有害氣體和粉塵顆粒污染源，其中多環(huán)芳烴類物質(zhì)是危害最大的一類污染物，尤其是美國(guó)環(huán)保署(USEPA)規(guī)定的16種優(yōu)先控制的多環(huán)芳烴對(duì)環(huán)境的影響尤為嚴(yán)重。

隨著全社會(huì)環(huán)保意識(shí)的提高，瀝青路面施工過(guò)程中排放的煙氣問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。但目前缺少較為準(zhǔn)確的瀝青煙氣中多環(huán)芳烴的檢測(cè)方法。更為重要的是煙氣的收集問(wèn)題，瀝青路面施工現(xiàn)場(chǎng)受到風(fēng)速、氣溫、天氣情況等不可控因素的影響，難以保證煙氣采樣的可靠性、隨機(jī)性和均一性；而且由于是露天施工，瀝青與石料拌合以及瀝青混合料攤鋪、壓實(shí)過(guò)程中，存在大量固體粉塵，因此固體顆粒會(huì)吸附部分煙氣，這樣煙氣就會(huì)分為顆粒相和氣相，使煙氣收集更為復(fù)雜。由于瀝青煙氣收集采樣的困難以及瀝青煙氣檢測(cè)方法的缺乏，導(dǎo)致瀝青路面施工過(guò)程中向環(huán)境釋放的中多環(huán)芳烴難以進(jìn)行準(zhǔn)確的定性定量檢測(cè)。

公開號(hào)為CN20151089111的專利公開了一種“瀝青受熱及自燃過(guò)程中的瀝青煙氣測(cè)定方法”，該發(fā)明通過(guò)加熱反應(yīng)釜里的瀝青在一定溫度下產(chǎn)生瀝青煙氣，然后在反應(yīng)釜與外界相連的細(xì)管口處設(shè)置一帶數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的便攜式煙氣測(cè)定儀的探針，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)產(chǎn)生的瀝青煙氣中各氣體的濃度變化，可對(duì)瀝青在受熱及自燃過(guò)程中產(chǎn)生的瀝青煙氣情況進(jìn)行分析、研究。該方法采用的是便攜式煙氣分析儀，對(duì)煙氣中的各種氣體濃度有檢測(cè)上限，而且瀝青煙氣中的碳?xì)浠衔镙^為復(fù)雜，特別是多環(huán)芳烴類物質(zhì)，同分異構(gòu)體種類很多。便攜式煙氣分析儀的氣體傳感器不論是紅外氣體傳感器或是電化學(xué)氣體傳感器，都難以準(zhǔn)確定性定量分析瀝青煙氣中的多環(huán)芳烴類物質(zhì)。

公開號(hào)為CN201510896950的專利公開了一種“瀝青路面攤鋪施工過(guò)程中的瀝青煙氣測(cè)定方法”，該發(fā)明在攤鋪機(jī)的螺旋分料器的上方固定安裝3個(gè)便攜式煙氣測(cè)定儀，讓攤鋪機(jī)模擬攤鋪工作時(shí)載荷的真實(shí)情況，測(cè)定不同負(fù)荷率情況下攤鋪機(jī)自身載荷但不攤鋪工作時(shí)產(chǎn)生的尾氣排放；然后在攤鋪過(guò)程中全程記錄攤鋪進(jìn)行處路面的瀝青煙氣排放情況；再減去攤鋪機(jī)自身載荷但不攤鋪工作產(chǎn)生的尾氣排放，即為道路攤鋪施工過(guò)程中因攤鋪而產(chǎn)生的瀝青煙氣排放。該方法也使用便攜式煙氣分析儀，對(duì)氣體濃度有檢測(cè)上限，而且難于準(zhǔn)確定性定量分析多環(huán)芳烴類物質(zhì)。另外，該方法是在瀝青攤鋪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行瀝青煙氣采樣檢測(cè)，受到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境風(fēng)速、氣溫等不可預(yù)測(cè)因素的影響。雖然該方法考慮了這些因素的影響，規(guī)定了現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速和氣溫的范圍，而且設(shè)置了修正系數(shù)，但修正系數(shù)是基于經(jīng)驗(yàn)的，難以覆蓋所有現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境不確定因素的影響，不夠精確，也不能使該方法排除現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素的影響，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全天候檢測(cè)。

上述現(xiàn)有技術(shù)存在瀝青施工現(xiàn)場(chǎng)煙氣收集不可靠，難以準(zhǔn)確定性定量檢測(cè)瀝青煙氣中多環(huán)芳烴類物質(zhì)等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)如何模擬瀝青施工過(guò)程中煙氣釋放并進(jìn)行收集，進(jìn)而解決瀝青煙氣現(xiàn)場(chǎng)采樣收集可靠性問(wèn)題，以及瀝青煙氣中的多環(huán)芳烴準(zhǔn)確定性定量檢測(cè)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供了一種簡(jiǎn)便易行，定性定量準(zhǔn)確的用于瀝青路面施工瀝青煙氣中多環(huán)芳烴的檢測(cè)方法及裝置。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的檢測(cè)方法，按以下步驟進(jìn)行：

(1)將煙氣發(fā)生管置于管式爐空腔內(nèi)，按每克瀝青樣品需要2～5g吸附樹脂計(jì)算吸附樹脂用量，將計(jì)重的吸附樹脂裝入煙氣收集管，并將煙氣收集管與煙氣發(fā)生管連接；

(2)稱量瀝青樣品，放入樣品容器，推入煙氣發(fā)生管中央位置；

(3)將氣瓶中的氣體通入煙氣發(fā)生管，煙氣發(fā)生管內(nèi)流速控制在0.05m/s～0.5m/s；

(4)用控溫儀控制管式爐升溫到瀝青路面施工溫度100℃～180℃。當(dāng)管式爐升溫至目標(biāo)溫度，恒溫2h～5h,然后降溫到室溫；

(5)自管式爐升溫開始，至管式爐降溫到室溫，用濕式流量計(jì)計(jì)量期間的氣體總體積；

(6)關(guān)閉氣瓶閥門，將煙氣收集管與煙氣發(fā)生管分離，取出所有吸附樹脂，放入密封袋中，將密封袋放入干燥器中避光儲(chǔ)存；

(7)將吸附有煙氣的吸附樹脂樣品中的多環(huán)芳烴用溶劑提取，將提取液濃縮，然后用硅膠柱或氟羅里硅土柱進(jìn)行凈化后，進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)機(jī)(GC/MS)檢測(cè)，根據(jù)保留時(shí)間、質(zhì)譜圖或特征離子進(jìn)行定性，內(nèi)標(biāo)法定量。

為了完成本發(fā)明的目的設(shè)計(jì)了一種瀝青煙氣收集裝置，它是氣瓶連接轉(zhuǎn)子流量計(jì)氣體入口，轉(zhuǎn)子流量計(jì)氣體出口與煙氣發(fā)生管入口連接，煙氣發(fā)生管出口與煙氣收集管入口，煙氣收集管出口與濕式流量計(jì)氣體入口連接，濕式流量計(jì)氣體出口與真空泵連接，煙氣發(fā)生管處于管式爐空腔中，管式爐連有控溫儀。

所述氣瓶中的氣體為氮?dú)?、氬氣等不可燃?xì)怏w；所述煙氣發(fā)生管與煙氣收集管連接方式為法蘭或者螺紋；所述樣品容器是坩堝、瓷舟等陶瓷類容器或玻璃類容器；所述煙氣收集管中裝有可以吸附煙氣的樹脂類材料。

所述煙氣收集管中裝有的樹脂類材料是聚氨酯類、聚苯乙烯類等樹脂，如XAD、PUF等。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本方法能夠模擬各種瀝青材料在不同施工溫度條件下的煙氣排放，能準(zhǔn)確定性定量分析煙氣中多環(huán)芳烴類污染物。

2.本方法能夠排除現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響煙氣樣品采集可靠性的各種氣候和人為因素，避免產(chǎn)生固相顆粒物吸附煙氣，使煙氣收集更為簡(jiǎn)單準(zhǔn)確，保證煙氣采集和多環(huán)芳烴分析結(jié)果準(zhǔn)確、可靠、可重復(fù)。

3.本方法簡(jiǎn)便易行，容易實(shí)現(xiàn)，無(wú)需動(dòng)用大型施工機(jī)械，也不用在大量不同位置采樣點(diǎn)進(jìn)行煙氣采集，節(jié)省人力物力。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所使用的瀝青煙氣收集裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖中：1：氣瓶；2：煙氣發(fā)生管；3：轉(zhuǎn)子流量計(jì)；4：控溫儀；5：管式爐；6：煙氣收集管；7：真空泵；8：濕式流量計(jì)；9：樣品容器。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種瀝青煙氣收集裝置，用于模擬瀝青路面施工過(guò)程中排放瀝青煙氣的收集，包括煙氣發(fā)生管2、煙氣收集管6、管式爐5、樣品容器9，氣瓶1通過(guò)管道連接轉(zhuǎn)子流量計(jì)3氣體入口，轉(zhuǎn)子流量計(jì)3氣體出口通過(guò)管道與煙氣發(fā)生管2入口連接，煙氣發(fā)生管2與煙氣收集管6通過(guò)螺紋連接，煙氣收集管6出口通過(guò)管道與濕式流量計(jì)8氣體入口連接，濕式流量計(jì)8氣體出口通過(guò)管道與真空泵7連接；煙氣發(fā)生管2處于管式爐5空腔中，管式爐5連有控溫儀4。氣瓶1中的氣體為空氣，樣品容器9是瓷舟。

將20g XAD-2樹脂裝入煙氣收集管6，并將煙氣收集管6與煙氣發(fā)生管2連接，然后將煙氣發(fā)生管2插入管式爐5空腔內(nèi)。

稱量10g70#道路石油瀝青樣品，放入樣品容器9，推入煙氣發(fā)生管2中央位置。

通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)3控制通入煙氣發(fā)生管2的空氣流量為120l/h，此時(shí)煙氣發(fā)生管2中的氣體流速為0.054m/s。用控溫儀4控制管式爐5升溫到170℃。當(dāng)管式爐5升溫至170℃，恒溫2h,然后降溫到室溫。自管式爐5升溫開始，至管式爐5降溫到室溫，用濕式流量計(jì)8計(jì)量期間的氣體總體積為1440L。關(guān)閉氣瓶1閥門，將煙氣收集管6與煙氣發(fā)生管2分離，取出所有吸附樹脂，放入密封袋中，將密封袋放入干燥器中避光儲(chǔ)存。

將吸附有煙氣的吸附樹脂樣品中的多環(huán)芳烴用二氯甲烷溶劑提取，將提取液濃縮，然后用硅膠柱柱進(jìn)行凈化后，使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(日本島津GCMS QP-2010plus)測(cè)定樣品中的16種USEPA優(yōu)控多環(huán)芳烴的濃度，色譜柱為RTX-5(30m×0.32mm×1μm)。升溫程序：65℃起溫(保持2min)，5℃/min升溫至290℃(保持20min)。離子源為電子轟擊離子源(EI)，離子掃描模式為單粒子掃描模式(SIM)。目標(biāo)化合物的定性主要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品中化合物保留時(shí)間，并結(jié)合質(zhì)譜檢索進(jìn)行確定。目標(biāo)化合物的定量采取內(nèi)標(biāo)法。16種多環(huán)芳烴檢測(cè)結(jié)果見表1。

實(shí)施例2

煙氣發(fā)生管2與煙氣收集管6通過(guò)法蘭連接；樣品容器9是瓷舟；煙氣收集管6中裝有吸附煙氣的XAD-2樹脂。

將30g吸附樹脂裝入煙氣收集管6，并將煙氣收集管6與煙氣發(fā)生管2連接，然后將煙氣發(fā)生管2插入管式爐5空腔內(nèi)。

稱量10g煤焦油瀝青樣品，放入樣品容器9，推入煙氣發(fā)生管2中央位置。

通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)3控制通入煙氣發(fā)生管2的氮?dú)饬髁繛?000l/h，此時(shí)煙氣發(fā)生管2中的氣體流速為0.486m/s。用控溫儀4控制管式爐5升溫到130℃。當(dāng)管式爐5升溫至130℃，恒溫5h,然后降溫到室溫。自管式爐5升溫開始，至管式爐5降溫到室溫，用濕式流量計(jì)8計(jì)量期間的氣體總體積為1637L。關(guān)閉氣瓶1閥門，將煙氣收集管6與煙氣發(fā)生管2分離，取出所有吸附樹脂，放入密封袋中，將密封袋放入干燥器中避光儲(chǔ)存。

將吸附有煙氣的吸附樹脂樣品中的多環(huán)芳烴用二氯甲烷溶劑提取，將提取液濃縮，然后用氟羅里硅土柱進(jìn)行凈化后，使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(日本島津GCMS QP-2010plus)測(cè)定樣品中的16種USEPA優(yōu)控多環(huán)芳烴的濃度，色譜柱為RTX-5(30m×0.32mm×1μm)。升溫程序：65℃起溫(保持2min)，5℃/min升溫至290℃(保持20min)。離子源為電子轟擊離子源(EI)，離子掃描模式為單粒子掃描模式(SIM)。目標(biāo)化合物的定性主要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品中化合物保留時(shí)間，并結(jié)合質(zhì)譜檢索進(jìn)行確定。目標(biāo)化合物的定量采取內(nèi)標(biāo)法。其余同實(shí)施例1。16種多環(huán)芳烴檢測(cè)結(jié)果見表1。

實(shí)施例3

樣品容器9是石英玻璃皿；煙氣收集管6中裝有吸附煙氣的PUF樹脂。

將25g吸附樹脂裝入煙氣收集管6，并將煙氣收集管6與煙氣發(fā)生管2連接，然后將煙氣發(fā)生管2插入管式爐5空腔內(nèi)。

稱量10g混合瀝青(煤焦油瀝青：石油瀝青質(zhì)量比＝2:8)樣品，放入樣品容器9，推入煙氣發(fā)生管2中央位置。

通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)3控制通入煙氣發(fā)生管2的空氣流量為360l/h，此時(shí)煙氣發(fā)生管2中的氣體流速為0.162m/s。用控溫儀4控制管式爐5升溫到160℃。當(dāng)管式爐5升溫至160℃，恒溫2h,然后降溫到室溫。自管式爐5升溫開始，至管式爐5降溫到室溫，用濕式流量計(jì)8計(jì)量期間的氣體總體積為1381L。關(guān)閉氣瓶1閥門，將煙氣收集管6與煙氣發(fā)生管2分離，取出所有吸附樹脂，放入密封袋中，將密封袋放入干燥器中避光儲(chǔ)存。

將吸附有煙氣的吸附樹脂樣品中的多環(huán)芳烴用二氯甲烷溶劑提取，將提取液濃縮，然后用硅膠柱柱進(jìn)行凈化后，使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(日本島津GCMS QP-2010plus)測(cè)定樣品中的16種USEPA優(yōu)控多環(huán)芳烴的濃度，色譜柱為RTX-5(30m×0.32mm×1μm)。升溫程序：65℃起溫(保持2min)，5℃/min升溫至290℃(保持20min)。離子源為電子轟擊離子源(EI)，離子掃描模式為單粒子掃描模式(SIM)。目標(biāo)化合物的定性主要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品中化合物保留時(shí)間，并結(jié)合質(zhì)譜檢索進(jìn)行確定。目標(biāo)化合物的定量采取內(nèi)標(biāo)法。其余同實(shí)施例1。16種多環(huán)芳烴檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1瀝青煙氣吸附樹脂中16種多環(huán)芳烴檢測(cè)結(jié)果

為驗(yàn)證本發(fā)明的準(zhǔn)確度，針對(duì)不同種類瀝青樣品，對(duì)本方法整個(gè)過(guò)程(包括煙氣收集、吸附樹脂抽提、濃縮、凈化、GC-MS分析)進(jìn)行了加標(biāo)回收率計(jì)算(見表2)，結(jié)果表明，應(yīng)用本發(fā)明的幾種典型多環(huán)芳烴加標(biāo)回收率明顯優(yōu)于現(xiàn)有方法(HJ 646-2013環(huán)境空氣和廢氣氣相和顆粒物中多環(huán)芳烴的測(cè)定氣相色譜-質(zhì)譜法)。

表2本發(fā)明加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果