畜禽养殖污染气体检测方法与仪器！

北京中惠普分析技术研究所在本文对畜禽养殖场现场污染气体检测方法及仪器进行了浅谈。

1检测方法与仪器 
畜禽养殖场现场污染气体检测方法主要可以分为光学方法和化学方法。光学方法又可以分为常规光学方法和光谱学测量方法，前者通过测量光强变化来测量污染气体浓度，后者是利用光谱分析仪获取污染气体光谱信息。而化学方法主要包括电化学法、化学发光法、色谱法和质谱法等。为了能够快速、准确的检测污染气体成分与浓度，国内外学者利用这些检测方法及仪器对畜禽养殖场各种污染气体进行了检测研究。
 
1.1光学方法 
典型的光学方法有非分散红外光谱、光声光谱、傅立叶变换光谱、差分光吸收光谱学和可调谐半导体激光吸收光谱等。近年来，光谱技术已广泛应用于畜禽场空气污染物成分和浓度的分析检测。

1.2非分散红外光谱 
NDIR被广泛用于CO2、CH4、SO2和NH3等气态污染物的监测，具有测定简便、快速、不破坏被测物质和能连续自动监测等优点。它是一种基于气体吸收理论的方法，当红外能量经过待测气态分子时，将吸收各自特征波长的红外光，引起分子振动能级和转动能级的跃迁，产生红外吸收光谱，吸收光谱的峰值与气态物质浓度之间的关系符合朗伯-比尔定律，因此求出光谱光强的变化量就可以反演出待测气体的浓度。

1.3紫外荧光法 
紫外荧光法主要用于测定大气中的SO2，具有选择性好、适用于连续自动监测等特点。由于发射荧光强度和SO2浓度成正比，用光电倍增管及电子测量系统测量荧光强度，即可得知检测的污染气体中SO2的浓度。

1.4红外光声光谱 
红外光声谱技术是基于红外吸收的能量转换，样品吸收红外入射光后产生热转换，热能传给样品周围的惰性气体，惰性气体吸热后膨胀产生压力波，这种压力波动能被敏感的麦克风检测，最后被转换成光谱；每种气体在其光谱中，对特定波长的光有较强的吸收，通过检测气体对光的波长和强度的影响，以确定气体的浓度。

1.5傅里叶变换红外光谱 
利用FTIR对污染气体进行检测是根据不同气体对不同波长的红外线具有选择性吸收特性，测量吸收光谱的位置和强度可以分别判别出气体的种类和被测气体的浓度。红外光源发出的光进入干涉仪后被分束器分为两束，分别经过动镜和定镜反射后形成干涉光，然后该干涉光通过气体样本并被样本选择性吸收后达到检测器，最后通过傅里叶变换对信号进行处理得到包含检测气体信息的红外吸收光谱图。该方法具有灵敏度高、响应速度快、测量范围大、稳定性和可靠性好等优点，可以快速和连续监测。

1.6差分光学吸收光谱 
北京中惠普分析技术研究所了解发现DOAS是以光学和光谱检测技术为基础，利用气体分子对紫外光、可见光辐射的特征吸收，使其在强度上和光谱结构上发生变化，通过分析吸收光谱就可以定性定量地分析待测气体的含量。而差分紫外吸收光谱是派生自DOAS的一种质吸收光谱的方法，它工作在很窄的紫外线频谱范围，将吸收光谱界定在220~270nm的近紫外线区域，污染气体中各种硫化物、氮化物等在该波段均有明显的吸收峰，通过测量透射光的紫外吸收光谱并由此反演被测物质的体积分数。由于DOAS是一种弱光谱检测技术，需要根据吸收光谱的变化快慢对光谱进行分解，只适用于具有窄带吸收结构的气体，系统对外部环境的要求相对较高，不同气体检测需要安装不同的光程和接受装置，操作繁琐。

2化学分析法 
化学分析法是利用化学反应过程中颜色发生变化或发出声光信号等现象从而测定气体的成分和浓度。污染气体监测的化学方法主要包括电化学、化学发光、色谱分析和质谱分析等方法。

2.1气相色谱法 
气相色谱法具有高分离效率、高灵敏度、选择性强和应用范围广等特点，可以对异构体和多组分有机混合物进行定性和定量分析，是各种分离技术中效率最高和应用最广的一种方法。

2.2色谱-质谱联用法 
北京中惠普分析技术研究所发现虽然气相色谱分析法能较好地把样品组份分离开，并用很灵敏的检测器可以把组份检测出来，但难于直接定性。气相色谱-质谱联用技术是利用气相色谱法对混合物的高效分离能力和质谱法对纯化合物的准确鉴定能力而开发的分析方法。与GC相比，GC-MS还能够检测尚未分离的色谱峰，测定TVOC中各组分的种类和浓度，且其灵敏度更高，分析结果准确可靠。近年来，色谱-质谱、色谱-红外光谱的联用，使气相色谱的强分离能力和质谱、红外光谱的强定性能力得到完美的结合。

3结论 
随着计算机技术、光谱分析技术、传感器技术、和无线通讯技术等技术的发展，国内外畜禽养殖场空气质量检测技术的研究有了很大的进步。国外的研究学者已经开发研制出一些大型的畜禽养殖场空气污染物的检测系统，可以实时现场检测畜禽养殖场排放空气污染物的
成分和浓度。国内目前用于畜禽场空气质量检测仪器设备还很少，而且只能分析单一的污染气体，大多数还是依赖进口，自主研制开发可用于现场检测仪器设备更少。开发畜禽场污染气体的检测技术和集成系统，可以同时检测各种空气污染物的检测仪器系统，将是今后畜禽养殖场空气污染物检测仪器设备研究的一个发展方向。