揮發(fā)性有機物（VOCs）的有效采集與分析

莫建華

摘 要：文章從揮發(fā)性有機物及其危害入手，論述了環(huán)境原與工業(yè)原揮發(fā)性有機物的有效采集與分析。期望通過本文的研究能夠對揮發(fā)性有機物監(jiān)測效率和質量提升的有所幫助。

關鍵詞：揮發(fā)性有機物;采集;分析

一、揮發(fā)性有機物及其危害

揮發(fā)性有機物簡稱VOCs，其歸屬于化合物的范疇，在大氣環(huán)境中分布非常廣泛，其不僅對生態(tài)、氣候具有一定程度的影響，而且還會對人體健康產生危害。目前，VOCs已被列為環(huán)境質量監(jiān)測的重要指標，由于VOCs的組成較為復雜，加之來源廣泛，監(jiān)測時影響因素較多，從而對監(jiān)測工作提出了較高的要求。VOCs的危害主要體現在如下兩個方面：一方面是對自然生態(tài)環(huán)境的影響和破壞。在霧霾（PM2.5）的形成過程中，VOCs具有重要作用，這是因為VOCs會對參與光化學煙霧的各種反應產生直接影響，而且反應生成的產物是霧霾的主要組成部分之一。同時，在光化學的作用下，VOCs與NOx能夠形成O3，即臭氧，由此會對環(huán)境造成光化學污染;另一方面是對人體健康的危害。當人體處于濃度超標的VOCs環(huán)境中時，呼吸道和眼睛均會受到一定程度的刺激，輕則會導致咽部疼痛，嚴重時甚至造成皮膚過敏。VOCs會通過人體的血液流入大腦，這樣很容易使中樞神經系統受損。不僅如此，VOCs還會對人體的臟器造成損傷，如肝臟、腎臟等，而且VOCs具有致癌性，長期處于VOCs濃度超標的環(huán)境中，會增大細胞組織癌變的可能性。

二、環(huán)境原與工業(yè)原揮發(fā)性有機物的有效采集與分析

1.VOCs的采集方法。在對VOCs進行分析之前，需要對樣品進行有效采集，這是一個較為重要的工作環(huán)節(jié)，直接關系到VOCs檢測分析結果的準確性。目前，VOCs采集常用的方法有以下幾種：

（1）捕集法。該方法具體是指用相關的容器對VOCs進行采集，通常使用的容器為不銹鋼罐，在使用前，需要對其內壁進行硅烷化處理，并將內部抽成真空狀態(tài)，然后以加減壓的方式采集樣本。通過容器采集到的樣品并不能直接使用，還要利用固體吸附劑進行吸附處理，最后才能導入到GC-MS進行測定。這種方法的優(yōu)點是采樣裝置結構簡單、一份樣品能夠進行多次分析，缺點是整個過程的煩瑣程度較高，并且富集倍數相對較小，無法達到有效采集的目標。

（2）吸附法。這是大氣中VOCs采集較為常用的一種方法，具體是指利用固體吸附劑對大氣中的VOCs進行捕獲。在對該方法進行應用時，吸附劑的選擇至關重要，直接影響采樣質量。應當確保所選的吸附劑具有足夠大的比表面積，同時還要有良好的疏水性能，對水的吸附能力越低越好，不會與分析物質發(fā)生化學反應。能夠同時滿足上述要求的吸附劑為活性炭纖維，實踐表明，以活性炭纖維作為固體吸附劑對空氣中的VOCs進行采集，效率較高。

（3）固相微萃取法。這種方法簡稱SPME，利用該方法對VOCs進行采集的過程中，不需要使用任何有機溶劑，操作簡便，可借助SPME裝置完成試樣采集、萃取、濃縮和進樣等環(huán)節(jié)。采集樣品時，主要是利用裝置上的萃取頭，不同類型的萃取頭適用于不同樣品的采集，如PA（聚丙烯酸酯）萃取頭可用于極性化合物的采集。應用該方法對VOCs進行采時，可按化合物的種類對萃取頭進行選取。目前，該方法在環(huán)境樣品分析中得到了廣泛應用。

以上述方法采集完成樣品采樣后，應盡快將樣品送化驗室進行處理和分析，以確保樣品準確、有效。

2.VOCs分析。在對VOCs進行分析的過程中，可以采用氣相色譜質譜法，通過這種分析方法的運用，能夠實現對未知氣體的定性與定量分析。由于VOCs的組成較為復雜，如果只是定量或定性分析，無法達到預期中的目標，而氣相色譜質譜法能夠同時滿足定性和定量的要求，故此，這種方法在各地區(qū)的環(huán)境保護監(jiān)測中得到廣泛應用。通過氣相色譜質譜法對VOCs進行定性定量分析時，可借助質譜法的原理對采集到的VOCs樣品進行處理，限于篇幅，不對處理過程進行論述。這種分析方法在國外一些發(fā)達國家中的應用比較早，技術相對成熟，并且也取得了良好的效果，可準確檢測出空氣中的VOCs。故此，在應用氣相色譜質譜法進行VOCs分析時，應當對技術工作予以重視，以此來確保分析結果的準確性。實際操作中，應當對如下事項加以注意：

（1）可將VOCs的檢測規(guī)定控制在1-10 的范圍內，在此基礎上對有機物的種類及具體的含量進行測定，由此能夠獲得更加精準的數據。為確保樣品的采集質量，應制定合理可行的管理措施，加強樣品的預處理工作，避免混合的情況發(fā)生。

（2）對于成分較為復雜的樣品，應當對預處理環(huán)節(jié)予以重視，采取合理可行的措施，縮短處理時間、提高處理效率，減少溶劑的消耗量，降低檢測分析成本。同時，在樣品分析時，應當避免受到臭氧或是氯氣的影響。故此在分析的過程中，應防止不必要的反應發(fā)生。

（3）在樣品分析階段，分析人員首先要提前做好樣品分析前各項準備工作，分析儀器必須在良好的工作狀態(tài)，同時也要對樣品的狀態(tài)進行分析前檢查，檢查樣品的容器是否有異常破損或漏氣等情況，出現這種情況的樣品有可能對分析結果有比較影響，我們必須要加以注意。

3.大氣環(huán)境和工業(yè)污染源VOCs監(jiān)測方法

（1）大氣環(huán)境中VOCs監(jiān)測。在對大氣環(huán)境中的VOCs進行監(jiān)測時，可以采用氣相色譜連續(xù)監(jiān)測系統，具體的監(jiān)測方法及要點如下：①校準曲線。在監(jiān)測儀器設備處于正常工作狀態(tài)的前提下，按照從低到高的順序，分別通入不同濃度的標準氣體進行分析，應當確保每個濃度的分析次數不少于3次，然后采用最小二乘法繪制校準曲線，據此對最低點的濃度進行計算，并對測量平均值與標準值的相對誤差進行計算，看是否與現行規(guī)范標準中給出的規(guī)定要求相符。②方法檢出限。將與檢出限濃度接近的標準氣體通入到監(jiān)測儀器設備當中進行監(jiān)測分析，應當確保標準氣體的濃度在0.5nmol/mol以下，連續(xù)測量的次數應當達到7次以上，隨后對待測儀器所測的濃度值進行計算，由此所得的數據，即為標準偏差。

（2）工業(yè)污染源VOCs監(jiān)測。在對工業(yè)污染源VOCs進行監(jiān)測的過程中，除采用化驗室的氣相色譜質譜法進行監(jiān)測分析外，還可以選用功能完備的在線監(jiān)測系統，該系統能夠滿足工業(yè)廢氣高溫、高濕、高腐蝕及組分復雜的監(jiān)測需要，可以確保監(jiān)測數據結果的準確性，系統的運行穩(wěn)定性較高，適用于環(huán)境監(jiān)測站。該系統采用當前較為先進的APC對氣體流量進行高精度、自動化控制;系統采用PID技術，由此可實現對柱溫箱±0.1℃的精確控制;系統還具有超高的靈敏度和極寬量程響應能力的FID檢測器，輕松實現苯、甲苯、對/間-二甲苯及鄰-二甲苯的分離和檢測，“三苯”組分更精準，系統更穩(wěn)定。

三、結語

綜上所述，揮發(fā)性有機物的采集與分析是一項較為復雜且系統的工作，為確保樣品采集的有效性，應當提前對采樣現場進行調查視察，根據現場及排放源實際情況制定選擇適宜的采樣方案，樣品采集完成后需按要求妥善保存盡快送化驗室分析。在對試樣進行分析的過程中，可采用氣相色譜質譜法，對操作中的相關事項加以注意，以此來提高分析結果的準確性。

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