7890B/5977A气相色谱-质谱联用仪和DB-624毛细管色谱柱（60 m × 0.32 mm × 1.80 mm）购自美国Agilent公司；TD-100热脱附仪及吸附管C2-AAXX-5032均购自英国Markes公司。

色谱级甲醇、22种VOCs混标（Custom Volatile Mix，22-1172，包括：丙酮、异丙醇、正己烷、乙酸乙酯、六甲基二硅氧烷、苯、正庚烷、3-戊酮、甲苯、乙酸丁酯、环戊酮、乳酸乙酯、乙苯、间-二甲苯、对-二甲苯、丙二醇单甲醚乙酸酯、邻-二甲苯、苯乙烯、2-庚酮、苯甲醚、1-癸烯、苯甲醛、2-壬酮、1-十二烯）及苯甲醛和乳酸乙酯混标（2-1173）均购自上海安谱有限公司。内标M-8260A/B-IS购自北京百灵威公司；Micro-reaction vessel VOCs 储备液专用瓶购自美国Supelco公司。

吸附管在使用前进行活化，首次使用前的活化条件为：高纯氦气100 mL·min⁻¹，320 ℃活化2 h，再以335 ℃活化30 min；再次使用前的活化条件为：高纯氦气100 mL·min⁻¹，335 ℃活化15 min。活化后立即用密封帽密封吸附管两端，并用密封袋密封，放入装有硅胶和活性炭的干燥器内，于4 ℃冰箱中保存，7 d内使用。

在某一医疗废物焚烧系统开展试验研究，该焚烧系统采用热解焚烧工艺，日处理医疗废物30 T，烟气净化系统由除酸反应塔、活性炭喷射装置和布袋除尘器组成。布袋除尘器后一部分气体进入SCR侧线装置，经SCR反应器后气体汇入烟尘气。引入SCR装置的烟气流速为57 Nm³·h⁻¹，操作空速为8444 h⁻¹。SCR催化剂为商用钒钛钨催化剂。采用电加热方式将SCR装置的运行温度分别控制在200、250、300 、350 ℃，分别在SCR装置的进口和出口处采集烟气样品。在SCR装置运行温度达到预设温度稳定运行4h后开始采集烟气样品，每个温度条件下3次重复采样。参照HJ 732进行采样，用3升聚氟乙烯（Tedlar）气袋采样，采烟气约2 L。采气结束后立即将气袋与吸附采样管连接，并以36 mL·min⁻¹的恒定流速对VOCs进行富集，采样体积为1 L。

热脱附：以高纯氮气为载气，流速为50 mL·min⁻¹；传输线温度为180 ℃；吸附管预脱附时间为1 min；一级热脱附温度为300 ℃，一级热脱附时间为3 min；冷阱（U-T11GPC-2S，Markes）温度为−20 ℃，升温速率为40 ℃·min⁻¹，二级热脱附温度为320 ℃，二级热脱附时间为3 min；分流比为5∶1。

气相色谱-质谱：以高纯氦气为载气；柱流速为2.0 mL·min⁻¹；进样口温度为180 ℃。色谱柱升温程序为：起始温度为35 ℃，保持5 min，以6 ℃·min⁻¹的速率升温至100 ℃，再以20 ℃·min⁻¹的速率升温至220 ℃，保持6 min。质谱电离源为：电子轰击（EI）源，温度为250 ℃；传输线温度为250 ℃；四极杆温度为150 ℃。扫描模式：全扫描；扫描范围：m/z35~300。

采用固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法对采集烟气中的VOCs进行分析。对在24种VOCs混合标样（混标22-1172和2-1173）范围内的目标VOCs，通过与标样保留时间和质谱图比较来实现定性，以内标法进行定量。由于间二甲苯和对二甲苯在色谱柱上分不开，因此这两种物质浓度以总和的形式给出。非目标化合物的定性主要依靠对样品总离子流色谱图中的未知峰进行人工谱图处理、解卷积和谱图库检索来实现，检索匹配度限值设定为80%。非目标化合物的定量则通过参照同种类已知目标VOCs的相对响应因子来进行估算。

检出的VOCs种类及其在烟气中的平均含量如表1所示。在15个烟气样品中共鉴定出46种VOCs，其中包括9种烷烃、1种烯烃、4种卤代烃、5种芳烃、3种醇、5种酮、2种醛、3种醚、2种酚、2种脂肪酸、5种脂肪酸酯、1种酰胺、1种硅氧烷和3种腈类化合物。在15个烟气样品中共监测到72个色谱峰，鉴定出VOCs的总色谱峰面积占所有色谱峰总面积的73.5%—99.6%，其平均值为84.8%，这意味着绝大多数烟气中VOCs成分被鉴定出。

通过计算烟气中鉴定出VOCs的总浓度，研究了SCR装置运行温度对烟气VOCs排放水平的影响。在SCR装置进口烟气中鉴定出VOCs的总浓度变化范围为210.5–473.2 μg·m⁻³，平均值为313.3 μg·m⁻³。此浓度水平与Liu等报道的某垃圾焚烧发电厂烟囱气中VOCs的总浓度比较接近（平均值270.6 μg·m⁻³）^[10]。

如图1所示，SCR装置的运行不但没有导致焚烧烟气中VOCs总量下降，反而增加了VOCs的排放。当SCR装置运行温度为200 ℃和250 ℃时，在其出口烟气中鉴定出VOCs的总浓度变化范围分别为518.0–641.8 μg m⁻³和1463.3–2233.4 μg m⁻³，显著高于SCR装置进口烟气中VOCs总浓度。烟气通过运行温度为200 ℃和250 ℃的SCR装置后，其VOCs总浓度的均值分别增加了0.8倍和5.0倍。当SCR运行温度增加到300 ℃和350 ℃时，其出口烟气中鉴定出VOCs的总浓度与运行温度为250 ℃时相比大幅降低，但其均值仍明显高于SCR装置进口烟气中VOCs总浓度的均值。

固体废物焚烧烟气中有机污染物组成复杂，除VOCs外还含有较多的二噁英、多环芳烃（PAHs）等半挥发性有机物（SVOCs）。固体废物焚烧烟气经SCR装置后VOCs浓度升高有可能主要是因为：①VOCs没有被完全降解；②SVOCs经SCR催化剂催化后形成分子量更小的VOCs。陈进生等^[14]的研究发现，SCR装置会促进PAHs的生成，尤其是导致低环PAHs含量的增加。Busca等^[15]和Finocchio等^[16]的研究发现，商用钒钛钨催化剂对碳氢化合物和氧化物具有较低的催化活性，并产生大量的部分氧化产物，也就是不能实现对VOCs的完全降解，而只是使一种VOCs转化成另外一种VOCs。另外，Setyan等的研究中指出，温度是驱动VOCs在气体和颗粒物中分配转移的重要参数，即温度越高就会有越多原本吸附在颗粒物上的VOCs转移至气相中^[2]。在本研究中，SCR装置进口烟气的温度为120 ℃，而SCR装置的运行温度为200–350 ℃；较高的运行温度可促进有机物从颗粒相向气相中迁移，从而造成SCR装置出口烟气中VOCs浓度增加。SCR装置运行温度为250 ℃时出口烟气中VOCs的浓度达到最高值。随着运行温度增加到300 ℃和350 ℃，出口烟气中VOCs的浓度与250 ℃时相比大幅降低，这应该是因为，在较高的温度下，SCR催化剂更好地发挥了催化降解VOCs的效果。

焚烧烟气中不同种类VOCs的浓度水平及分布如表1和图2所示。在SCR装置进口烟气中共检出32种VOCs，排放量相对较高的种类包括：烷烃、醛、芳烃、腈和卤代烃，其浓度所占VOCs总浓度比例分别为18.7%、26.4%、10.7%、8.8%和6.8%。Setyan等对瑞士两个垃圾焚烧发电厂排放烟气中VOCs的监测结果表明，排放的VOCs主要为烷烃和芳烃^[2]。在我们之前的研究工作中也发现，烷烃类化合物在垃圾焚烧排放VOCs中占有较高的比例^[16]。本研究中，固体废物焚烧排放的芳烃主要是苯系物，即苯、甲苯、二甲苯以及乙苯（表1）。Chagger等^[17]和Chen等^[18]的研究发现，甲苯是垃圾焚烧的一种主要产物。苯系物也是煤燃烧排放VOCs的主要组成^[19-20]。苯系物广泛存在于环境空气中，具有较强的毒性和致癌性，可对人体健康造成严重危害。固体废物焚烧排放的腈类化合物主要是乙腈和苯甲腈（表1），均具有较强的环境毒性；醛类化合物主要是苯甲醛，该物质在固定源废气中较为常见^[21-22]。排放的卤代烃类化合物浓度为（21.2 ± 1.8）μg m⁻³，与Liu等在广州某垃圾焚烧发电厂烟气中检出的卤代烃类化合物的浓度较为接近（（31.1 ± 3.0）μg m⁻³）^[10]

SCR装置的运行显著改变了焚烧烟气中VOCs的组成分布。在通过SCR装置后，所有鉴定出的VOCs中，壬醛和苯乙酮的浓度大幅降低，其他化合物的浓度或升高或无明显改变（表1）。SCR的运行温度也会显著影响不同种类VOCs在烟气中的含量。当200 ℃时，出口烟气中含氧VOCs的浓度明显增加，尤其是酮和脂肪酸的相对含量增加较大（图2）。而当SCR装置运行温度为250 ℃时，出口烟气中烃类VOCs的浓度大幅增加，尤其是烷烃；出口烟气中烷烃的平均浓度高达973.6 μg m⁻³，与SCR装置进口烟气中烷烃平均浓度相比增加了15.6倍。可能是由于在200 ℃时，酮和脂肪酸会从颗粒物脱附，而酮和脂肪酸容易氧化，250 ℃时在V-W-Ti催化剂表面能够催化分解；而通常烷烃类容易脱附，烷烃类增多可能是由于其他VOCs的不完全降解或半挥发性有机物的催化分解；但烷烃在该催化剂上较低的温度条件下，难以转化。当SCR装置运行温度为300 ℃时，出口烟气中N，N-二甲基乙酰胺和苯酚的相对含量增加明显，可能是由于它们高的沸点需要较高的温度才能从颗粒物脱附。而当SCR装置运行温度为350 ℃时，由于V-W-Ti催化剂对于长链有机物以及容易降解的有机物具有一定的催化活性，但其低的低碳烷烃降解活性，导致出口烟气中烷烃的浓度又大幅增加；出口烟气中烷烃的平均浓度为276.6 μg m⁻³，与SCR装置进口烟气中烷烃平均浓度相比增加了3.7倍。

医疗废物焚烧过程产生的VOCs成分比较复杂，包括烷烃、烯烃、卤代烃、芳烃、醇、酮、醚、醛、酚、脂肪酸、脂肪酸酯、酰胺、硅氧烷和腈类化合物。在医疗废物焚烧系统的布袋除尘器后安装SCR脱硝装置导致了VOCs的大气排放浓度明显增加。当SCR装置运行温度为200 ℃和250 ℃时，排放烟气中鉴定出VOCs的总浓度均值分别增加了0.8倍和5.0倍。通常，200—250 ℃是固体废物焚烧系统烟气SCR装置的正常运行温度。因此，在后续的商业催化剂研制过程中应兼顾SCR装置运行导致VOCs排放增加的风险。