Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12245:2018 (hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn quốc tế ISO 14965:2000) về Chất lượng không khí - Xác định tổng các hợp chất hữu cơ không chứa metan - Phương pháp làm giàu sơ bộ bằng đông lạnh và detector ion hóa ngọn lửa trực tiếp được ban hành nhằm hướng dẫn phương pháp kỹ thuật chuẩn xác trong việc đo lường và kiểm soát các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi trong khí quyển.

Phạm vi và đối tượng áp dụng của tiêu chuẩn

• Phạm vi áp dụng: Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định tổng nồng độ các hợp chất hữu cơ không chứa metan (NMOC) trong không khí xung quanh. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong việc giám sát chất lượng không khí đô thị, đánh giá các tác nhân tiền chất hình thành ozon quang hóa và hỗ trợ công tác nghiên cứu môi trường.
• Đối tượng áp dụng: Các cơ quan quản lý nhà nước về môi trường, các trung tâm quan trắc chất lượng không khí, các phòng thử nghiệm phân tích hóa học và các tổ chức, cá nhân thực hiện hoạt động đánh giá tác động môi trường tại Việt Nam.

Các thuật ngữ và định nghĩa cốt lõi

• Phần triệu carbon hữu cơ (parts per million of organic carbon - ppmC): Đơn vị đo nồng độ thể tích của các hợp chất hữu cơ, được tính toán dựa trên số lượng nguyên tử carbon tương đương trong một triệu phần thể tích không khí.
• Phần tỷ carbon hữu cơ (parts per billion of organic carbon - ppbC): Đơn vị đo lường ở mức độ vi lượng, tương đương với một phần tỷ thể tích của các nguyên tử carbon đơn lẻ trong mẫu khí.
• Hợp chất hữu cơ không chứa metan (NMOC): Nhóm các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) ngoại trừ khí metan (CH4). Việc tách biệt metan là cần thiết vì metan có nồng độ nền cao trong khí quyển nhưng hoạt tính quang hóa tạo ozon thấp hơn nhiều so với các hydrocacbon khác.

Nguyên lý hoạt động của phương pháp

Phương pháp xác định NMOC theo TCVN 12245:2018 dựa trên quy trình kỹ thuật nghiêm ngặt gồm các bước chính sau:

• Thu mẫu khí: Mẫu không khí xung quanh được thu thập vào các bình chứa bằng thép không gỉ đã được xử lý bề mặt bằng phương pháp đánh bóng điện hóa (bình chuyên dụng) để tránh hiện tượng hấp phụ hoặc phản ứng hóa học trên thành bình.
• Làm giàu sơ bộ bằng đông lạnh (Cryogenic Preconcentration): Một thể tích mẫu khí xác định được rút ra từ bình chứa và dẫn qua một bẫy lạnh được duy trì ở nhiệt độ cực thấp (sử dụng argon lỏng hoặc nitơ lỏng). Tại đây, các hợp chất hữu cơ có điểm sôi cao hơn metan sẽ bị ngưng tụ và giữ lại, trong khi metan, nitơ, oxy và các khí trơ khác đi qua bẫy mà không bị giữ lại.
• Giải hấp nhiệt trực tiếp: Sau khi quá trình bẫy hoàn tất, bẫy lạnh được gia nhiệt nhanh chóng để hóa hơi toàn bộ các hợp chất hữu cơ đã ngưng tụ.
• Phân tích bằng detector ion hóa ngọn lửa (FID): Các hợp chất hữu cơ sau khi giải hấp được đẩy trực tiếp vào detector FID bằng khí mang (thường là heli hoặc nitơ tinh khiết) mà không đi qua cột sắc ký phân tách. Detector FID sẽ đo tổng dòng ion tạo ra từ việc đốt cháy các hợp chất hữu cơ trong ngọn lửa hydro/không khí, từ đó xác định tổng lượng carbon hữu cơ.

Yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị và dụng cụ

• Hệ thống lấy mẫu và dẫn khí: Phải sử dụng các vật liệu hoàn toàn trơ như thủy tinh borosilicate, silica nung chảy hoặc thép không gỉ chất lượng cao để ngăn ngừa sự thất thoát mẫu do hấp phụ.
• Bộ kiểm soát nhiệt độ bẫy lạnh: Phải có khả năng duy trì nhiệt độ ổn định ở mức cực thấp để đảm bảo hiệu suất bẫy đạt tối đa, đồng thời phải có cơ chế kiểm soát để tránh hiện tượng tắc nghẽn do đóng băng hơi nước có sẵn trong không khí.
• Detector FID: Phải có độ nhạy cao, giới hạn phát hiện thấp (thường dưới mức ppbC) và có dải tuyến tính rộng đối với các hydrocacbon.
• Khí chuẩn hiệu chuẩn: Sử dụng các bình khí chuẩn propan (C3H8) hoặc các hydrocacbon tiêu chuẩn khác trong môi trường khí nitơ sạch để thiết lập đường chuẩn cho hệ thống đo.

Quy trình kiểm soát chất lượng (QA/QC)

• Hiệu chuẩn hệ thống: Phải thực hiện hiệu chuẩn định kỳ detector FID bằng khí chuẩn để xác định hệ số đáp ứng của thiết bị đối với carbon.
• Kiểm tra mẫu trắng (Blank Test): Tiến hành chạy mẫu trắng với khí mang sạch trước mỗi loạt phân tích để đảm bảo hệ thống bẫy lạnh và đường ống không bị nhiễm bẩn tích lũy từ các lần đo trước.
• Đánh giá độ lặp lại: Thực hiện các phép đo lặp lại trên cùng một mẫu khí để đánh giá độ chụm và sai số của phương pháp phân tích, đảm bảo kết quả nằm trong giới hạn cho phép của tiêu chuẩn.

Thông tin hiệu lực

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12245:2018 có hiệu lực áp dụng kể từ ngày được cơ quan nhà nước có thẩm quyền công bố ban hành, đóng vai trò là công cụ kỹ thuật quan trọng phục vụ công tác quan trắc và bảo vệ môi trường không khí tại Việt Nam.