CN204347045U - 用于流动检测挥发性有机物的环境应急监测车 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于环境监测技术领域，具体涉及一种用于流动检测挥发性有机物的环境应急监测车，包括以下六部分：应急监测车体、大气中挥发性有机物环境应急监测预处理单元、水中挥发性有机物环境应急监测预处理单元、污染源排气筒废气中挥发性有机物环境应急监测预处理单元、质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元、气象参数测定单元。本实用新型适用范围广，使用方便，移动方便，适于野外作业，可以在环境污染事件现场随时掌握大气、水、废气中挥发性有机物浓度及其变化，及时了解污染状况，便于环保人员在现场及时采取应对措施，分析速度快，数据时效性强，检测的挥发性有机物信息全面。

Description

用于流动检测挥发性有机物的环境应急监测车

技术领域

本实用新型属于环境监测技术领域，具体涉及一种用于流动检测挥发性有机物的环境应急监测车。

背景技术

全国各地各种环境污染事件时有发生，环境污染具有突发性的特点。环境应急监测流动检测车具有较好的机动性，能迅速应对突发环境污染事件。目前，环境应急监测流动检测车大多局限于大气中二氧化硫、氮氧化物、PM10、PM2.5，以及水中化学需氧量、酸度、色度等常规项目检测，而具备检测挥发性有机物功能的环境应急监测流动检测车较少，能同时检测大气、水、废气不同介质中挥发性有机物的环境应急监测流动检测车非常稀缺。一旦发生突发环境污染事件，很难在现场及时掌握挥发性有机物浓度变化情况，不利于现场及时采取有效应对措施。

目前，环境污染应急中挥发性有机物检测大多采用人工现场采样带回实验室进行预处理后进气相色谱仪或者气相色谱质谱仪分析的方法，实验室分析一个样品至少需要一小时，分析时间长，分析速度慢，很难满足突发性环境污染应急事件所需的检测数据时效性强的要求，无法在现场及时掌握挥发性有机物浓度变化情况。此外水、大气、废气不同介质中挥发性有机物的采样方法不同，需要不同的专用采样设备，人力物力电力消耗大，操作复杂，不易携带，移动不便，野外作业难度大，很难做到流动连续检测。此外，实验室采用气相色谱仪或者气相色谱质谱仪分析挥发性有机物，受色谱柱种类影响，检测的物质种类及数目有限，难以获取挥发性有机物较全面的信息，测不同物质需更换不同色谱柱，因此很难适用于突发性环境污染应急事件中挥发性有机物的快速检测。

实用新型内容

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种用于流动检测挥发性有机物的环境应急监测车，能广泛适用于大气、水、污染源排气筒废气三种介质中挥发性有机物浓度检测，采样便捷，移动方便、适于野外作业，能在现场随时掌握挥发性有机物浓度变化便于及时采取应对措施，分析速度快、检测数据时效性强，检测的挥发性有机物信息较全面。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型所述的用于流动检测挥发性有机物的环境应急监测车，包括应急监测车体，应急监测车体顶部设置有气体采样口，气体采样口、可伸缩升降杆、气体过滤干燥器、抽气泵与第一气体质量流量计依次相连，第一气体质量流量计通过第一三通球阀分别与超低浓度动态稀释仪、第四三通球阀相连，超低浓度动态稀释仪与零气发生器相连，超低浓度动态稀释仪的顶部设置有放空针阀，超低浓度动态稀释仪通过十六路自动切换进样阀分别与第四三通球阀、第二三通球阀、六通阀进样器相连，第二三通球阀与浓缩器相连，浓缩器外侧包覆有电加热带，浓缩器通过第三三通球阀分别与第三气体质量流量计、渗透膜式气体干燥器相连，第三气体质量流量计、第二压力表与第二减压阀依次相连，氦气瓶分别与第二减压阀、第一减压阀相连，第一减压阀、第一压力表、第二气体质量流量计与吹扫针依次相连，吹扫针伸入到水样品瓶的内部，水样品瓶与渗透膜式气体干燥器相连，水样品瓶外侧包覆有不锈钢加热套，电加热棒插入到不锈钢加热套中，温控仪分别与电加热棒、电加热带相连，第四三通球阀与气体计量泵相连，气体计量泵通过第五三通球阀分别与皮托管烟气采样器、苏玛罐相连，苏玛罐与苏玛罐控制器相连，六通阀进样器、进样口、质子转移反应离子源、飞行时间质量分析器、离子检测器、光电倍增管与电脑依次相连，质子转移反应离子源、飞行时间质量分析器和离子检测器设置在真空腔体内部，真空腔体与分子真空泵相连，电脑分别与气象参数仪、LED大屏幕相连，气象参数仪设置在应急监测车体的顶部。

气体采样口和气象参数仪设置在应急监测车体的外部，其它设备都设置在应急监测车体的内部。

本实用新型包括以下六部分：应急监测车体、大气中挥发性有机物环境应急监测预处理单元、水中挥发性有机物环境应急监测预处理单元、污染源排气筒废气中挥发性有机物环境应急监测预处理单元、质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元、气象参数测定单元。大气中、水中、污染源排气筒废气中挥发性有机物环境应急监测预处理单元分别与质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元和应急监测车体相结合，能分别实现大气中、水中、污染源排气筒废气中挥发性有机物浓度的应急流动监测。

1、应急监测车体

应急监测车体为大气、水、污染源排气筒废气中挥发性有机物环境应急监测预处理单元、质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元、气象参数测定单元以及环境监测人员的承载工具，为挥发性有机物的流动监测提供良好的机动性。应急监测车体配有车载UPS电源作为电源。

2、大气中挥发性有机物环境应急监测预处理单元：

大气中挥发性有机物环境应急监测预处理单元用于大气样品的采样和样品预处理，包括：气体采样口、可伸缩升降杆、气体过滤干燥器、抽气泵、第一气体质量流量计、第一三通球阀、超低浓度动态稀释仪、零气发生器、放空针阀。

气体采样口用于大气样品采集，与可伸缩升降杆相连。测定大气样品时，利用可伸缩升降杆的伸缩，将气体采样口升至车顶采集大气样品。

气体过滤干燥器内部填充有硅胶等填料，过滤除去粉尘及颗粒物并用硅胶进行干燥。

抽气泵用于大气样品的采集传输。

第一气体质量流量计用于精确控制并计量大气样品流量。

大气中挥发性有机物流动检测时，第一三通球阀仅用于连通第一气体质量流量计和超低浓度动态稀释仪。

零气发生器用于产生惰性气体，为超低浓度动态稀释仪提供稀释气气源。

超低浓度动态稀释仪用于将采集到的大气样品与惰性气体按比例稀释。超低浓度动态稀释仪上设置有放空针阀，放空针阀用于放空大气样品稀释过程中多余的大气样品。稀释后的大气样品进入十六路自动切换进样阀进样。

3、水中挥发性有机物环境应急监测预处理单元：

水中挥发性有机物环境应急监测预处理单元用于水质样品的预处理，采用加热顶空吹扫方式将水中的挥发性有机物变为气态并随惰性载气氦气通过浓缩器被吸附后再通过浓缩器高温热解吸将挥发性有机物随氦气进入质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元测定挥发性有机物浓度。包括：第二三通球阀、浓缩器、电加热带、第三三通球阀、渗透膜式气体干燥器、水样品瓶、不锈钢加热套、吹扫针、电加热棒、温控仪、第二气体质量流量计、第一压力表、第一减压阀、氦气瓶、第二减压阀、第二压力表、第三气体质量流量计。

氦气瓶为水样吹扫、浓缩器吸附与解吸挥发性有机物时所需的惰性载气氦气提供气源。

第一减压阀和第一压力表用于控制显示氦气压强，使氦气压强适合第二气体质量流量计的工作压强范围，从而准确控制吹扫水样时通入吹扫针的氦气流量。

第二减压阀和第二压力表用于控制显示氦气压强，使氦气压强适合第三气体质量流量计的工作压强范围，从而准确控制浓缩器内吸附的挥发性有机物在电加热带高温加热下气化解吸时作为载气的氦气流量。

不锈钢加热套用于将电加热棒的高温通过不锈钢热传导方式传递给水样品瓶，使水样品瓶内的水样加热至50℃并保持恒温。不锈钢加热套采用不锈钢制作，传热效果好，中间挖有圆柱型内槽用于盛放水样品瓶。不锈钢加热套能缓冲电加热棒直接加热可能引起的水样品瓶温度变化幅度大的问题，有利于保持水样温度恒定。

温控仪用于控制电加热棒和电加热带的加热功率，保持水样品瓶内水样恒温。温控仪还与电加热带相连，用于控制电加热带的加热功率。

吹扫针用于氦气恒流量吹扫水样中的挥发性有机物。

渗透膜式气体干燥器用于干燥挥发性有机物气体样品，而不损失挥发性有机物。

浓缩器内部填充有Tenax填料用于挥发性有机物的吸附与热解吸。浓缩器一方面用于吸附富集水样氦气吹扫过程中释放出来的挥发性有机物，吸附完的气体通过第二三通球阀后不再经过十六路自动切换进样阀而是直接排空。浓缩器另一方面用于配合电加热带高温加热完成浓缩器内所吸附的挥发性有机物的气化解吸，热解吸后的挥发性有机物气体随第三质量流量计控制的惰性载气氦气进入十六路自动切换进样阀进样。

电加热带用于快速加热浓缩器，使浓缩器内吸附的挥发性有机物样品在高温下迅速解吸，通过第二三通球阀到达十六路自动切换进样阀。

4、污染源排气筒废气中挥发性有机物环境应急监测预处理单元：

污染源排气筒废气中挥发性有机物环境应急监测预处理单元用于工业污染源排气筒排放废气的采样和废气样品预处理，包括：苏玛罐、苏玛罐控制器、第五三通球阀、皮托管烟气采样器、气体计量泵、第四三通球阀、第一三通球阀、超低浓度动态稀释仪、零气发生器、放空针阀。污染源排气筒废气中挥发性有机物环境应急监测预处理单元还可以通过在苏玛罐中充装已知浓度的挥发性有机物标准气体样品不经过超低浓度动态稀释仪稀释而直接通过十六路自动切换进样阀和六通阀进样器最后进入质子转移反应飞行时间质谱分析的方式，用于标定质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元。

当测定污染源排气筒废气时，苏玛罐用于存储污染源排气筒废气。当标定质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元时，苏玛罐用于存储挥发性有机物标准气体样品。

苏玛罐控制器用于控制苏玛罐开关及采样流量。

皮托管烟气采样器用于采集污染源排气筒内的废气并将废气转移至苏玛罐内。将皮托管烟气采样器插入到污染源的排气筒上，使苏玛罐与工业排气筒相通，同时利用苏玛罐控制器控制采样开关及采样流量，实现污染源排气筒废气采样。

气体计量泵用于抽取并计量从苏玛罐抽取的废气或挥发性有机物标准气体样品的流量和体积。

当测定污染源排气筒废气时，第四三通球阀、第一三通球阀用于控制废气样品依次经过气体计量泵计量废气、第四三通球阀、第一三通球阀、超低浓度动态稀释仪稀释、十六路自动切换进样阀、六通阀进样器后进质子转移反应飞行时间质谱分析。当标定质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元时，第四三通球阀用于控制苏玛罐内挥发性有机物标准气体样品依次经过第五三通球阀、气体计量泵计量挥发性有机物标准气体流量、第四三通球阀后直接进入十六路自动切换进样阀和六通阀进样器最后进质子转移反应飞行时间质谱分析用于标定质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元，而不再通过第一三通球阀。

超低浓度动态稀释仪用于将采集到苏玛罐内的污染源排气筒废气样品与零气发生器产生的惰性气体按比例稀释。放空针阀用于放空废气样品稀释时多余的废气样品。稀释后的废气样品进入十六路自动切换进样阀进样。

5、质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元：

质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元与大气、水、污染源排气筒废气中挥发性有机物环境应急监测预处理单元通过十六路自动切换进样阀相连。质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元用于进样并分析大气、水、污染源排气筒废气样品中挥发性有机物的浓度，包括：十六路自动切换进样阀、六通阀进样器、进样口、质子转移反应离子源、飞行时间质量分析器、离子检测器、光电倍增管、电脑、LED大屏幕、真空腔体、分子真空泵。进样口、质子转移反应离子源、飞行时间质量分析器、离子检测器、光电倍增管组成质子转移反应飞行时间质谱。

十六路自动切换进样阀用于多路气体无损切换。十六路自动切换进样阀同时连接大气、水、污染源排气筒废气挥发性有机物环境应急监测预处理单元，通过内部管路切换，实现大气、水、污染源排气筒废气样品预处理后的不同气态样品与六通阀进样器之间的进样气路切换连接。

六通阀进样器用于大气、水、污染源排气筒废气样品预处理后变为气态状样品的固定体积进样。六通阀进样器上设置有定量环，可以量取固定体积的气态样品向质子转移反应飞行时间质谱进样。六通阀进样器内部管路可自由切换，通过切换，多余气态样品通过六通阀进样器放空。

进样口用于样品进样，呈高温状态，使样品完全气化。

质子转移反应离子源用于挥发性有机物分子的离子化。在质子转移反应离子源内，通过阴极辉光放电使反应试剂离子H₃O⁺与待测挥发性有机物分子发生质子转移反应，电离生成产生带质子的特定分子离子。

飞行时间质量分析器用于分离具有不同质荷比的分子离子。飞行时间质量分析器是一种无磁动态质量分析器，根据不同质荷比的离子在无场分离区中的速度不同，引起漂移时间的差异来实现分离，离子的质量越小，运行时间就越短，越早到达离子检测器。

离子检测器用于检测采集各挥发性有机物的分子离子信号，经过光电倍增管放大信号后到达电脑。样品中各挥发性有机物浓度检测数据以及相应检测谱图在电脑显示。

质子转移反应离子源、飞行时间质量分析器和离子检测器位于真空腔体内部，真空腔体的高真空状态由分子真空泵不断抽真空来维持，高真空状态可以有效减少本底的干扰，避免发生不必要的离子-分子反应。

电脑用于分析样品中各挥发性有机物浓度检测数据及相应检测谱图，另外还用于存储气象参数和各挥发性有机物标准物质的校准曲线，还可以控制及修改包括：进样口温度、质子转移反应离子源、飞行时间质量分析器、离子检测器和光电倍增管在内的质子转移反应飞行时间质谱仪器参数设置，并在LED大屏幕上面显示。

6、气象参数测定单元：

气象参数测定单元用于测定环境应急监测时的温度、气压、湿度、风向、风速共五项气象参数，包括：气象参数仪。气象参数仪与电脑相连，数据实时传输至电脑存储。

工作原理及过程：

使用用于流动检测挥发性有机物的环境应急监测车执行挥发性有机物浓度应急监测任务前，事先对质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元利用挥发性有机物标准气体样品进行标定，确立标准气体中各挥发性有机物标准物质的浓度与质谱图中对应的分子离子峰的峰面积之间的校准关系。将苏玛罐充满已知浓度的挥发性有机物标准气体样品，并与第五三通球阀相连。以车载UPS为电源，开启分子真空泵电源使真空腔体始终维持高真空状态，接着开启质子转移反应离子源、飞行时间质量分析器、离子检测器、光电倍增管和电脑，并通过电脑设置质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元的进样口加热温度、质子转移反应离子源、飞行时间质量分析器、离子检测器、光电倍增管的仪器参数并准备就绪，为下面进行的通过建立各挥发性有机物标准物质的校准曲线方式标定质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元做好准备。

旋转第五三通球阀使苏玛罐与气体计量泵相通，旋转第四三通球阀使气体计量泵与十六路自动切换进样阀相通而与第一三通球阀不相通。旋转十六路自动切换进样阀，使气体计量泵与六通阀进样器相通。挥发性有机物标准气体样品依次经过第五三通球阀、气体计量泵输送与计量气体流量、第四三通球阀、十六路自动切换进样阀气路转换、六通阀进样器量取固定体积的挥发性有机物标准气体样品后，进入质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元的进样口充分气化。挥发性有机物标准气体样品依次经过质子转移反应离子源发生质子转移反应进行离子化、飞行时间质量分析器根据漂移时间不同进行分离、离子检测器检测采集信号、光电倍增管放大处理信号得到对应的分子离子峰质谱图，标准气体样品的质谱图信息及分析结果在电脑存储和显示，利用电脑对标准气体样品各挥发性有机物标准物质的进样浓度与分子离子峰面积进行线性方程回归，得到各挥发性有机物的校准曲线，并存储于电脑中，为环境应急监测车执行流动检测大气、水质、污染源排气筒中挥发性有机物浓度的应急监测任务做好准备。

将环境应急监测车开至需检测挥发性有机物浓度的监测点位，进行大气、水、污染源排气筒废气共计三种不同介质中挥发性有机物浓度流动检测。

1、大气中挥发性有机物浓度流动检测

当检测大气中挥发性有机物浓度时，将可伸缩升降杆升至车顶合适高度。旋转第一三通球阀使第一气体质量流量计出口与超低浓度动态稀释仪相通而与第四三通球阀不相通。十六路自动切换进样阀用于多路气体样品的无损切换，旋转十六路自动切换进样阀通过内部管路切换，使得超低浓度动态稀释仪出口管路通过十六路自动切换进样阀后仅与六通阀进样器相通。开启抽气泵抽气采集大气样品，大气样品依次通过气体采样口、可伸缩升降杆、气体过滤干燥器过滤除去粉尘和颗粒物并用硅胶填料进行干燥、抽气泵输送大气样品、第一气体质量流量计精确计量控制气体流量、第一三通球阀后，大气样品进入超低浓度动态稀释仪进行大气样品稀释。零气发生器产生惰性气体，超低浓度动态稀释仪将大气样品与惰性气体按合适比例稀释。稀释后的大气样品经过十六路自动切换进样阀无损切换后，进入六通阀进样器上设置的定量环量取固定体积的气体样品，之后到达进样口。多余气态样品通过六通阀进样器放空。

到达进样口后，利用质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元分析：大气、水、污染源排气筒废气三种不同介质中挥发性有机物浓度检测过程相同，均为如下过程：

预处理后的气态样品在进样口高温条件下充分气化后进入质子转移反应离子源，通过阴极辉光放电使反应试剂离子H₃O⁺与待测挥发性有机物分子发生质子转移反应，电离生成产生带质子的特定分子离子。分子离子通过加速电场作用下的飞行时间质量分析器，对不同质荷比的离子按漂移时间差异进行分离，离子质量越小，越早到达离子检测器。离子检测器检测到的信号由光电倍增管放大离子信号，分析结果传输到达电脑。

通过操作电脑，利用各挥发性有机物标准物质的校准曲线，计算机自动定量分析采集到的样品中各挥发性有机物浓度，并在LED大屏幕上面显示。位于车顶的气象参数仪用于采集温度、气压、湿度、风向、风速共五项气象参数，各类样品采集时的气象五参数同步传输到电脑进行存储并在LED大屏幕上面显示。通过电脑还可以控制及修改包括进样口温度、质子转移反应离子源、飞行时间质量分析器、离子检测器、光电倍增管在内的仪器参数设置。

一个点位监测完成后，将环境应急监测车开至下一个监测点位采集大气样品，并进行挥发性有机物监测分析与气象参数测定。

2、水中挥发性有机物浓度流动检测

当检测水中挥发性有机物浓度时，将待测水样放入水样品瓶并用具有垫片的瓶盖密封，利用温控仪控制的电加热棒将不锈钢加热套加热至50℃并保持恒温。将盛有水样的水样品瓶放至不锈钢加热套中，通过不锈钢加热套的不锈钢热传导将水样加热至50℃并达到气液平衡状态。水样品瓶中的水样在预热过程中从水中扩散到液面上部的气相中，平衡固定的时间后，吹扫针穿透水样品瓶瓶盖上的垫片并没入待测水质样品液面以下。打开氦气瓶开关，打开并调节第一减压阀，氦气依次经第一减压阀减压、第一压力表显示压强后，使用第二气体质量流量计准确控制氦气吹扫流量，利用吹扫针以固定流量100ml/min氦气吹扫水样品瓶内的水样5min，水样中的挥发性有机物随着氦气进入渗透膜式气体干燥器进行气体干燥。

渗透膜式气体干燥器干燥除水后的气体依次经过：第三三通球阀、浓缩器吸附富集挥发性有机物、第二三通球阀后直接放空尾气而不再通过十六路自动切换进样阀。吹扫完成后，水中的挥发性有机物完全吸附在浓缩器内，停止氦气吹扫，为此关闭第二气体质量流量计和第一减压阀，停止电加热棒加热。

打开并调节第二减压阀，第二压力表显示压强示数，旋转第三三通球阀使第三气体质量流量计出口与浓缩器下端入口相通，旋转第二三通球阀使浓缩器上端出口与十六路自动切换进样阀相通，利用温控仪控温的电加热带将浓缩器迅速升温至190℃高温，同时开启第三气体质量流量计并精确控制氦气流量，使氦气通过第三三通球阀后到达浓缩器，浓缩器内吸附的挥发性有机物在电加热带高温加热下快速升温气化解吸。解吸的挥发性有机物随氦气依次经过第二三通球阀、十六路自动切换进样阀切换气路、六通阀进样器量取固定体积的样品解吸气后到达进样口。

到达进样口后，利用质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元分析：水与大气中挥发性有机物浓度检测过程相同。位于车顶的气象参数仪用于采集温度、气压、湿度、风向、风速气象参数，水样采集时的气象五参数同步传输到电脑进行存储并在LED大屏幕上面显示。

一个点位监测完成后，将环境应急监测车开至下一个监测点位人工采集水样放入水样品瓶中，然后进行水中挥发性有机物监测分析与气象参数测定。

3、污染源排气筒废气中挥发性有机物浓度流动检测

将第五三通球阀左侧螺帽与气体计量泵连接处通过旋转螺帽螺纹拆下，利用由苏玛罐控制器、苏玛罐、第五三通球阀、皮托管烟气采样器组成的苏玛罐采样子单元进行污染源排气筒采样。将皮托管烟气采样器插入到污染源的排气筒上，并保持皮托管烟气采样器与排气筒垂直。旋转第五三通球阀使皮托管烟气采样器与抽成真空的苏玛罐相通，开启苏玛罐控制器控制苏玛罐开关及采样流速，利用苏玛罐所带的真空，污染源排气筒的废气自动进入苏玛罐，完成污染源排气筒的废气采样。

将采集完废气样品的苏玛罐采样子单元与气体计量泵相连。旋转第五三通球阀使苏玛罐与气体计量泵相通，旋转第四三通球阀使气体计量泵通过第一三通球阀与超低浓度动态稀释仪相通而与十六路自动切换进样阀不相通。开启气体计量泵抽取废气样品，苏玛罐内的废气依次经过第五三通球阀、气体计量泵计量废气流量和体积、超低浓度动态稀释仪将废气样品与零气发生器产生的惰性气体按合适比例稀释、十六路自动切换进样阀切换气体管路、六通阀进样器量取固定体积的废气样品后到达进样口。

到达进样口后，利用质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元分析：污染源排气筒废气与大气中挥发性有机物浓度检测过程相同。位于车顶的气象参数仪用于采集温度、气压、湿度、风向、风速气象参数，废气样品采集时的气象五参数同步传输到电脑进行存储并在LED大屏幕上面显示。

一个点位监测完成后，将环境应急监测车开至下一个监测点位用苏玛罐采集污染源排气筒废气样品并进行挥发性有机物监测分析与气象参数测定。

本实用新型所具有的有益效果是：

1.本实用新型适用范围广，配有大气、水、污染源排气筒废气中挥发性有机物环境应急监测预处理单元，适用于检测大气、水、污染源排气筒废气多种介质中的挥发性有机物浓度。

2.使用方便。大气采样方便，直接通过可伸缩升降杆的伸缩，将气体采样口升至车顶采集大气样品后自动进样分析。皮托管烟气采样器14插入到污染源的排气筒采样后接质子转移反应飞行时间质谱进样分析。水样人工采集后直接放入水样品瓶分析。

3.流动检测大气、水、污染源排气筒废气中的挥发性有机物浓度，移动方便，适于野外作业，可以在环境污染事件现场随时掌握挥发性有机物浓度及其变化情况，及时了解环境污染程度，便于环保人员在现场及时采取应对措施。

4.本实用新型配有质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元，分析速度快，检测数据时效性强。质子转移反应飞行时间质谱分析一个气体样品不到一秒钟，满足突发性环境污染应急事件所要求的检测数据时效性强的特点，便于迅速查明污染源。

5.采集的大气、废气或水样预处理后的气态样品直接进质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元检测挥发性有机物浓度，无需借助传统的气相色谱分离，避免了色谱柱种类等因素的影响，因而具有检测的挥发性有机物种类及数目多、污染物信息全面的优点。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图中：1、应急监测车体；2、气体采样口；3、可伸缩升降杆；4、气体过滤干燥器；5、抽气泵；6、第一气体质量流量计；7、第一三通球阀；8、超低浓度动态稀释仪；9、第四三通球阀；10、零气发生器；11、放空针阀；12、十六路自动切换进样阀；13、第二三通球阀；14、六通阀进样器；15、浓缩器；16、电加热带；17、第三三通球阀；18、第三气体质量流量计；19、渗透膜式气体干燥器；20、第二压力表；21、第二减压阀；22、氦气瓶；23、第一减压阀；24、第一压力表；25、第二气体质量流量计；26、吹扫针；27、水样品瓶；28、不锈钢加热套；29、电加热棒；30、温控仪；31、气体计量泵；32、第五三通球阀；33、皮托管烟气采样器；34、苏玛罐；35、苏玛罐控制器；36、进样口；37、质子转移反应离子源；38、飞行时间质量分析器；39、离子检测器；40、光电倍增管；41、电脑；42、真空腔体；43、分子真空泵；44、气象参数仪；45、LED大屏幕。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：

如图1所示，本实用新型包括应急监测车体1，其特征在于应急监测车体1顶部设置有气体采样口2，气体采样口2、可伸缩升降杆3、气体过滤干燥器4、抽气泵5与第一气体质量流量计6依次相连，第一气体质量流量计6通过第一三通球阀7分别与超低浓度动态稀释仪8、第四三通球阀9相连，超低浓度动态稀释仪8与零气发生器10相连，超低浓度动态稀释仪8的顶部设置有放空针阀11，超低浓度动态稀释仪8通过十六路自动切换进样阀12分别与第四三通球阀9、第二三通球阀13、六通阀进样器14相连，第二三通球阀13与浓缩器15相连，浓缩器15外侧包覆有电加热带16，浓缩器15通过第三三通球阀17分别与第三气体质量流量计18、渗透膜式气体干燥器19相连，第三气体质量流量计18、第二压力表20与第二减压阀21依次相连，氦气瓶22分别与第二减压阀21、第一减压阀23相连，第一减压阀23、第一压力表24、第二气体质量流量计25与吹扫针26依次相连，吹扫针26伸入到水样品瓶27的内部，水样品瓶27与渗透膜式气体干燥器19相连，水样品瓶27外侧包覆有不锈钢加热套28，电加热棒29插入到不锈钢加热套28中，温控仪30分别与电加热棒29、电加热带16相连，第四三通球阀9与气体计量泵31相连，气体计量泵31通过第五三通球阀32分别与皮托管烟气采样器33、苏玛罐34相连，苏玛罐34与苏玛罐控制器35相连，六通阀进样器14、进样口36、质子转移反应离子源37、飞行时间质量分析器38、离子检测器39、光电倍增管40与电脑41依次相连，质子转移反应离子源37、飞行时间质量分析器38和离子检测器39设置在真空腔体42内部，真空腔体42与分子真空泵43相连，电脑41分别与气象参数仪44、LED大屏幕45相连，气象参数仪44设置在应急监测车体1的顶部。

使用用于流动检测挥发性有机物的环境应急监测车执行挥发性有机物浓度应急监测任务前，事先对质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元利用挥发性有机物标准气体样品进行标定，确立标准气体中各挥发性有机物标准物质的浓度与质谱图中对应的分子离子峰的峰面积之间的校准关系。将苏玛罐34充满已知浓度的挥发性有机物标准气体样品，并与第五三通球阀32相连。以车载UPS为电源，开启分子真空泵43电源使真空腔体42始终维持高真空状态，接着开启质子转移反应离子源37、飞行时间质量分析器38、离子检测器39、光电倍增管40和电脑41，并通过电脑41设置质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元的进样口36加热温度、质子转移反应离子源37、飞行时间质量分析器38、离子检测器39、光电倍增管40的等仪器参数并准备就绪，为下面进行的通过建立各挥发性有机物标准物质的校准曲线方式标定质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元做好准备。

旋转第五三通球阀32使苏玛罐34与气体计量泵31相通，旋转第四三通球阀9使气体计量泵31与十六路自动切换进样阀12相通而与第一三通球阀7不相通。旋转十六路自动切换进样阀12，使气体计量泵31与六通阀进样器14相通。挥发性有机物标准气体样品依次经过第五三通球阀32、气体计量泵31输送与计量气体流量、第四三通球阀9、十六路自动切换进样阀12气路转换、六通阀进样器14量取固定体积的挥发性有机物标准气体样品后，进入质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元的进样口36充分气化。挥发性有机物标准气体样品依次经过质子转移反应离子源37发生质子转移反应进行离子化、飞行时间质量分析器38根据漂移时间不同进行分离、离子检测器39检测采集信号、光电倍增管40放大处理信号得到对应的分子离子峰质谱图，标准气体样品的质谱图信息及分析结果在电脑41存储和显示，利用电脑41对标准气体样品各挥发性有机物标准物质的进样浓度与分子离子峰面积进行线性方程回归，得到各挥发性有机物的校准曲线，并存储于电脑41中，为环境应急监测车执行流动检测大气、水质、污染源排气筒中挥发性有机物浓度的应急监测任务做好准备。

将环境应急监测车开至需检测挥发性有机物浓度的监测点位，进行大气、水、污染源排气筒废气共计三种不同介质中挥发性有机物浓度流动检测。

1、大气中挥发性有机物浓度流动检测

当检测大气中挥发性有机物浓度时，将可伸缩升降杆3升至车顶合适高度。旋转第一三通球阀7使第一气体质量流量计6出口与超低浓度动态稀释仪8相通而与第四三通球阀9不相通。十六路自动切换进样阀12用于多路气体样品的无损切换，旋转十六路自动切换进样阀12通过内部管路切换，使得超低浓度动态稀释仪8出口管路通过十六路自动切换进样阀12后仅与六通阀进样器14相通。开启抽气泵5抽气采集大气样品，大气样品依次通过气体采样口2、可伸缩升降杆3、气体过滤干燥器4过滤除去粉尘和颗粒物并用硅胶填料进行干燥、抽气泵5输送大气样品、第一气体质量流量计6精确计量控制气体流量、第一三通球阀7后，大气样品进入超低浓度动态稀释仪8进行大气样品稀释。零气发生器10产生惰性气体，超低浓度动态稀释仪8将大气样品与惰性气体按合适比例稀释。稀释后的大气样品经过十六路自动切换进样阀12无损切换后，进入六通阀进样器14上设置的定量环量取固定体积的气体样品，之后到达进样口36。多余气态样品通过六通阀进样器14放空。

到达进样口36后，利用质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元分析：大气、水、污染源排气筒废气三种不同介质中挥发性有机物浓度检测过程相同，均为如下过程：

预处理后的气态样品在进样口36高温条件下充分气化后进入质子转移反应离子源37，通过阴极辉光放电使反应试剂离子H₃O⁺与待测挥发性有机物分子发生质子转移反应，电离生成产生带质子的特定分子离子。分子离子通过加速电场作用下的飞行时间质量分析器38，对不同质荷比的离子按漂移时间差异进行分离，离子质量越小，越早到达离子检测器39。离子检测器39检测到的信号由光电倍增管40放大离子信号，分析结果传输到达电脑41。

通过操作电脑41，利用各挥发性有机物标准物质的校准曲线，计算机自动定量分析采集到的样品中各挥发性有机物浓度，并在LED大屏幕45上面显示。位于车顶的气象参数仪44用于采集温度、气压、湿度、风向、风速共五项气象参数，各类样品采集时的气象五参数同步传输到电脑41进行存储并在LED大屏幕45上面显示。通过电脑41还可以控制及修改包括进样口36温度、质子转移反应离子源37、飞行时间质量分析器38、离子检测器39、光电倍增管40在内的仪器参数设置。

一个点位监测完成后，将环境应急监测车开至下一个监测点位采集大气样品，并进行挥发性有机物监测分析与气象参数测定。

2、水中挥发性有机物浓度流动检测

当检测水中挥发性有机物浓度时，将待测水样放入水样品瓶27并用具有垫片的瓶盖密封，利用温控仪30控制的电加热棒29将不锈钢加热套28加热至50℃并保持恒温。将盛有水样的水样品瓶27放至不锈钢加热套28中，通过不锈钢加热套28的不锈钢热传导将水样加热至50℃并达到气液平衡状态。水样品瓶27中的水样在预热过程中从水中扩散到液面上部的气相中，平衡固定的时间后，吹扫针26穿透水样品瓶瓶盖上的垫片并没入待测水质样品液面以下。打开氦气瓶22开关，打开并调节第一减压阀23，氦气依次经第一减压阀23减压、第一压力表24显示压强后，使用第二气体质量流量计25准确控制氦气吹扫流量，利用吹扫针26以固定流量100ml/min氦气吹扫水样品瓶27内的水样5min，水样中的挥发性有机物随着氦气进入渗透膜式气体干燥器19进行气体干燥。

渗透膜式气体干燥器19干燥除水后的气体依次经过：第三三通球阀17、浓缩器15吸附富集挥发性有机物、第二三通球阀13后直接放空尾气而不再通过十六路自动切换进样阀12。吹扫完成后，水中的挥发性有机物完全吸附在浓缩器15内，停止氦气吹扫，为此关闭第二气体质量流量计25和第一减压阀23，停止电加热棒29加热。

打开并调节第二减压阀21，第二压力表20显示压强示数，旋转第三三通球阀17使第三气体质量流量计18出口与浓缩器15下端入口相通，旋转第二三通球阀13使浓缩器15上端出口与十六路自动切换进样阀12相通，利用温控仪30控温的电加热带16将浓缩器15迅速升温至190℃高温，同时开启第三气体质量流量计18并精确控制氦气流量，使氦气通过第三三通球阀17后到达浓缩器15，浓缩器15内吸附的挥发性有机物在电加热带16高温加热下快速升温气化解吸。解吸的挥发性有机物随氦气依次经过第二三通球阀13、十六路自动切换进样阀12切换气路、六通阀进样器14量取固定体积的样品解吸气后到达进样口36。

到达进样口36后，利用质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元分析：水与大气中挥发性有机物浓度检测过程相同。位于车顶的气象参数仪44用于采集温度、气压、湿度、风向、风速气象参数，水样采集时的气象五参数同步传输到电脑41进行存储并在LED大屏幕45上面显示。

一个点位监测完成后，将环境应急监测车开至下一个监测点位人工采集水样放入水样品瓶27中，然后进行水中挥发性有机物监测分析与气象参数测定。

3、污染源排气筒废气中挥发性有机物浓度流动检测

将第五三通球阀32左侧螺帽与气体计量泵31连接处通过旋转螺帽螺纹拆下，利用由苏玛罐控制器35、苏玛罐34、第五三通球阀32、皮托管烟气采样器33组成的苏玛罐采样子单元进行污染源排气筒采样。将皮托管烟气采样器33插入到污染源的排气筒上，并保持皮托管烟气采样器33与排气筒垂直。旋转第五三通球阀32使皮托管烟气采样器33与抽成真空的苏玛罐34相通，开启苏玛罐控制器35控制苏玛罐34开关及采样流速，利用苏玛罐34所带的真空，污染源排气筒的废气自动进入苏玛罐34，完成污染源排气筒的废气采样。

将采集完废气样品的苏玛罐采样子单元与气体计量泵31相连。旋转第五三通球阀32使苏玛罐34与气体计量泵31相通，旋转第四三通球阀9使气体计量泵31通过第一三通球阀7与超低浓度动态稀释仪8相通而与十六路自动切换进样阀12不相通。开启气体计量泵31抽取废气样品，苏玛罐34内的废气依次经过第五三通球阀32、气体计量泵31计量废气流量和体积、超低浓度动态稀释仪8将废气样品与零气发生器10产生的惰性气体按合适比例稀释、十六路自动切换进样阀12切换气体管路、六通阀进样器14量取固定体积的废气样品后到达进样口36。

到达进样口36后，利用质子转移反应飞行时间质谱进样分析单元分析：污染源排气筒废气与大气中挥发性有机物浓度检测过程相同。位于车顶的气象参数仪44用于采集温度、气压、湿度、风向、风速气象参数，废气样品采集时的气象五参数同步传输到电脑41进行存储并在LED大屏幕45上面显示。

一个点位监测完成后，将环境应急监测车开至下一个监测点位用苏玛罐34采集污染源排气筒废气样品并进行挥发性有机物监测分析与气象参数测定。

Claims (1)

1.一种用于流动检测挥发性有机物的环境应急监测车，包括应急监测车体(1)，其特征在于应急监测车体(1)顶部设置有气体采样口(2)，气体采样口(2)、可伸缩升降杆(3)、气体过滤干燥器(4)、抽气泵(5)与第一气体质量流量计(6)依次相连，第一气体质量流量计(6)通过第一三通球阀(7)分别与超低浓度动态稀释仪(8)、第四三通球阀(9)相连，超低浓度动态稀释仪(8)与零气发生器(10)相连，超低浓度动态稀释仪(8)的顶部设置有放空针阀(11)，超低浓度动态稀释仪(8)通过十六路自动切换进样阀(12)分别与第四三通球阀(9)、第二三通球阀(13)、六通阀进样器(14)相连，第二三通球阀(13)与浓缩器(15)相连，浓缩器(15)外侧包覆有电加热带(16)，浓缩器(15)通过第三三通球阀(17)分别与第三气体质量流量计(18)、渗透膜式气体干燥器(19)相连，第三气体质量流量计(18)、第二压力表(20)与第二减压阀(21)依次相连，氦气瓶(22)分别与第二减压阀(21)、第一减压阀(23)相连，第一减压阀(23)、第一压力表(24)、第二气体质量流量计(25)与吹扫针(26)依次相连，吹扫针(26)伸入到水样品瓶(27)的内部，水样品瓶(27)与渗透膜式气体干燥器(19)相连，水样品瓶(27)外侧包覆有不锈钢加热套(28)，电加热棒(29)插入到不锈钢加热套(28)中，温控仪(30)分别与电加热棒(29)、电加热带(16)相连，第四三通球阀(9)与气体计量泵(31)相连，气体计量泵(31)通过第五三通球阀(32)分别与皮托管烟气采样器(33)、苏玛罐(34)相连，苏玛罐(34)与苏玛罐控制器(35)相连，六通阀进样器(14)、进样口(36)、质子转移反应离子源(37)、飞行时间质量分析器(38)、离子检测器(39)、光电倍增管(40)与电脑(41)依次相连，质子转移反应离子源(37)、飞行时间质量分析器(38)和离子检测器(39)设置在真空腔体(42)内部，真空腔体(42)与分子真空泵(43)相连，电脑(41)分别与气象参数仪(44)、LED大屏幕(45)相连，气象参数仪(44)设置在应急监测车体(1)的顶部。