VOC检测的新技术——PID光离子化检测器
什么是VOC？
VOC 是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写。美国ASTM D3960-98
标准将VOC 定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物。美国联邦环保署(EPA)的定义：挥
发性有机化合物是除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外，任何参加大气
光化学反应的碳化合物。
世界卫生组织(WHO，1989)对总挥发性有机化合物（TVOC）的定义为，熔点低于室温而沸
点在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称。
PID原理
PID是一种光离子化检测器，主要用来检测浓度在1ppb-10000ppm数量级的低浓度挥发性有机化合物和其它的有毒气体。PID是一种用途广泛而灵敏的检测器，类似于一款低浓度的LEL检测器。
PID有一个紫外光源，化学物质在它的激发下产生的正、负离子就能被探测器轻易探测到。
当分子吸收高能紫外线时就产生电离，分子在这种激发下产生负电子并形成正离子。这些电离的
微粒产生的电流经过检测器的放大，就能在仪表上显示ppm或ppb级的浓度。这些离子在经过电极
后很快就重新组合到一起变成原来结构的有机分子。在此过程中分子不会有任何损坏；PID不会“烧
毁”也不会改变样品气体，这一点使得它可用用来收集样品。
PID可以检测的物质
理论上，所有的化学物质都能被离子化，但是它们被电离所需要的能量是不同的。能够转移
一个电子和电离一个化合物的能量叫电离能，用电子伏特作为计量单位。紫外灯所发出的能量也
可以用电子伏特来计量。如果某种气体的电离能低于灯发出的能量那么这种气体将被电离。
PID可以检测大多数有机化合物（包括汽油挥发物）：
混合物、碳类化合物。具体包括：
有一个苯环的芳香族化合物包括苯，甲苯，乙苯，二甲苯。
酮和带一个羰基的醛类化合物包括丙酮，甲基酮和乙醛。
胺和碳氨及氮氨类化合物如二乙基胺
卤代烃类化合物如三氯乙烯，全氯乙烯
硫化物如硫醇类，磺化物
不饱和链烃如丁二烯，异丁烯
醇类如异丙醇，乙醇
饱和链烃如丁烷，辛烷
拿加油站的汽油挥发出的VOC举例
汽油挥发出的气体成分比较复杂，主要是饱和直链烷烃，从碳四到碳十二，其中以碳五到碳
九为主。这些气体的电离能均小于10..6ev，属于可以被10.6ev 紫外灯电离的气体。
为什么不使用LEL 检测器
汽油挥发出的VOC 确实是易燃物质并且可以被LEL 检测器(Lower Explosive Limit，最低爆
炸极限)或称易燃易爆气体检测器所检测到。但是，由于LEL 传感器较低的灵敏度，还不足以检测
到低浓度的VOC 气体，同时无法确认毒性而无法应用于正常汽油的事故之中。也就是说LEL 检测
的是爆炸性而非毒性。（LEL 传感器及其应用详细资料请参考AP-203）
为什么不使用气体检测管
几年来，气体检测管一直是气体检测的基本部件。它们被广泛接受并证明能以ppm 水平测量很多
的有毒有害气体。检测管的价格不高，但它也有很多的局限性：
气体检测管只能提供“点测”，就如同一个宝立来相机。它们无法提供定量分析以及连续的警报
检测。只用一个检测管无法提供给操作者一个危险状况的警报。
“点测”的本质更易于发生测量错误。因为它们的采样量较小，并且现场还存在着空气流动
等等因素。只有采用100-500 cc/min 的连续监测，才不至于被一时的高或低的读数蒙蔽。
气体检测管的响应比较慢，它们大概需要几分钟而不是几秒钟给出结果。
气体检测管的测量精度大约是25%，此时，如果实际浓度是100ppm，检测管的读数可能在
75 到125ppm 之间。
气体检测管的读数更倾向于间断采样。
废弃的检测管容易产生玻璃和化学污染。
用户需要大量储备检测管以备使用，同时，检测管还可能存在过期的问题。
气体检测管仅局限于常见化合物，许多特定化合物还没有特殊的解决办法。
为什么不用MOS 传感器
半导体或称MOS 传感器是一种早期的且不是很贵的便携式测量仪器。它可以检测大多数的化
学污染物质。但它们的局限性还是限制了它们在加油站VOC 检测中的应用。
1、它们的灵敏度很差，一般的检出限度大约是10 个ppm。
2、它们的输出是非线性的，这样就会影响它们的精确度。MOS 传感器仅仅是一款对各种有毒
气体和蒸气的粗略检测器，依据它们的非线性输出获得的信息来判断进入决定是很危险的，因为
这种输出更像用一条米尺测量一张纸的厚度。
3、相对于PID，MOS 的响应时间要慢一些
4、MOS 传感器更易受到温度和湿度的影响
5、它们很容易被中毒并且不容易清洗
6、MOS 传感器是一种“广谱”检测器，它们会对各种不同类型的化合物产生反应
为什么不使用气相色谱/质谱的实验室分析
低流量泵可以通过吸附管不间断的抽取样品并在整个工作日内连续的进行检测。将这些携带
吸附物的吸附管送到实验室分析。分析后通过气象色谱和质谱测算出化合物准确的平均浓度。在
工作状态下，近似浓度和暴露时间，多样的检测管和泵的运转情况都有很大的关系。这使得检测
变得复杂，并带来了很高的支出。而特殊的吸附管易被消耗。结果需要花费数天或几星期时间往
返于实验室。等到获得可靠的结果时，工作人员可能已经忘记了工作时暴露在什么物质下了。这
种缓慢的信息反馈使工作人员在实际暴露情况下做出及时的调整是相当困难的。由于暴露数据常
在训练有素的工作人员之间相互传递，所以对数据的默认表达被很自然的规定了下来。
假设一个检测管是一个“宝立来相片”，那么吸收媒介就是一个35mm 的照相机。吸收媒介可
以得出很好的结果，但你必需等待胶片被冲印出来。然而，采样做实验室检测又是十分昂贵的。
为什么不使用便携式GC/MS
气相色谱/质谱（GC/MS）具有很高的选择性，却是非连续测量。它也是“点测”而无法提供
连续的警报测量。因为它们的采样量较小，并且现场还存在着空气流动等等因素。只有采用
100-500 cc/min 的连续监测，才不至于被一时的高或低的读数蒙蔽。
同时，目前还没有可以由工作人员带在身上的便携式的和坚固的GC/MS 仪器，同时，GC/MS
还仅是一个即时而非预防手段， 它仅仅能报告发生了什么。一个色谱更多地提供了“点测”的照
片结果而不是一个连续的、即时的影像。最后一点，GC/MS 在仪器价格上也比较贵。
为什么不使用火焰离子化检测器(FID)
火焰离子化检测器(FID)是一种广谱的有机化合物检测器而不具备选择性。但它们的线性是非
常好的。它们用于现场检测的主要局限在于它们较大的重量和体积，以及需要配置一个氢气瓶，
这样一来，就很难保证它们在加油站这样的危险环境中仪器本身的本质安全。FID 相对较贵、维
护繁琐等因素也限制了它在环保领域的应用。PID 和FID 都是常见的有机化合物检测器，很多人
都想知道二者在技术上的不同，但这种不同更多的是一种偏爱。FID 和PID 之间的不同就如同米
尺和市尺之间的不同。它们都可以有效地测量同一种物质，但是，由于PID 更小巧一些，更容易
使用和更安全，它要比FID 更加普遍地应用于工业领域。
气体检测的新技术——PID光离子化检测器
