空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的分析與檢測

趙劍偉(廣東本科檢測有限公司，廣東 汕頭 515071)

0 引言

空氣中含有的揮發(fā)性有機(jī)物是一種污染物形態(tài)，會對人體生命健康產(chǎn)生長期危害。為了對空氣污染問題進(jìn)行科學(xué)、有力的治理，需要對空氣中揮發(fā)性有機(jī)物加強(qiáng)分析與檢測，通過科學(xué)的手段與方法做好檢測工作，根據(jù)揮發(fā)性有機(jī)物相關(guān)特點以及具體分布情況科學(xué)制定污染物治理措施，為人類營造自然、健康、潔凈的生活空氣環(huán)境。

1 揮發(fā)性有機(jī)物的概述

空氣當(dāng)中的揮發(fā)性有機(jī)物通常會用VOCs 來表示，基于世界衛(wèi)生組織對其的定義，揮發(fā)性有機(jī)物是處于常溫狀態(tài)下，沸點在50℃至260℃的多種有機(jī)化合物。根據(jù)我國相關(guān)研究組織對其的定義，揮發(fā)性有機(jī)物指的是常壓狀態(tài)下沸點小于260℃、常溫狀態(tài)下飽和蒸汽壓超過70Pa 的有機(jī)化合物，或者是在20℃條件中具有揮發(fā)性且蒸氣壓不小于10Pa 的所有有機(jī)化合物。通常情況下，將揮發(fā)性有機(jī)物分為含硫有機(jī)化合物、含氮有機(jī)化合物、鹵代烴、含氧有機(jī)化合物、非甲烷碳?xì)浠衔锏葞追N類型。揮發(fā)性有機(jī)物會參與到空氣中二次氣溶膠與臭氧的形成過程，會對區(qū)域性大氣PM2.5 污染和臭氧污染產(chǎn)生重要影響?；旧洗蟛糠謸]發(fā)性有機(jī)物會有特殊氣味，令人感到不適，并且具有致畸性、致癌性、刺激性、有毒性特點，尤其像甲苯、甲醛、苯等物質(zhì)會嚴(yán)重威脅人體健康[1]。另外，揮發(fā)性有機(jī)物是造成光化學(xué)煙霧和城市霧霾的關(guān)鍵性前體物。這些物質(zhì)主要源自溶劑的制造和使用、燃料涂料制造、石油化工、煤化工等領(lǐng)域。

2 空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的采集

要對空氣中的揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行檢測與分析，首先要對相關(guān)物質(zhì)進(jìn)行采集。目前，常用的幾種采集方法：

2.1 容器采集法

這種方法主要是針對高濃度污染物進(jìn)行采集，采集方法相對簡單，通常是直接把玻璃注射器、罐子、塑料袋等當(dāng)做收集容器。以此方法進(jìn)行采集能夠有效縮減采集成本，不過需要注意的是，若將塑料袋當(dāng)作采集容器進(jìn)行有機(jī)物采集，很容易發(fā)生污染物滲透問題，進(jìn)而使所采集到的污染物出現(xiàn)損耗，對后續(xù)樣品研究數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。另外，將便利注射器當(dāng)做收集容器，少部分的揮發(fā)性有機(jī)物會粘附在注射器內(nèi)部，減少檢測樣本，也同樣會對后續(xù)檢測數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。為此，可積極應(yīng)用罐取樣技術(shù)，也就是先通過真空罐子采集空氣樣品，之后進(jìn)行富集，進(jìn)而通過高效氣相色譜對樣品實現(xiàn)定性定量分析，對上述不足加以彌補(bǔ)。

2.2 有動力采樣

該方法主要應(yīng)用在所采集樣品需要對平均濃度進(jìn)行測定以及對其峰值濃度進(jìn)行確定檢測中。以往大多是通過顆粒態(tài)活性炭對樣品進(jìn)行吸附，不過此方法靈敏度相對較低，只適用于高濃度揮發(fā)性有機(jī)物分析工作中。經(jīng)長期實踐，發(fā)現(xiàn)將活性炭纖維當(dāng)作吸附劑對樣品進(jìn)行采集，具有較大的吸附容量，并且容易解析。

2.3 被動式采樣

這一方法經(jīng)常被用在環(huán)境衛(wèi)生和環(huán)保監(jiān)測工作當(dāng)中，不過該方法不適用于室外大范圍監(jiān)測，只適合室內(nèi)空氣檢測。因為室內(nèi)空氣當(dāng)中含有的揮發(fā)性有機(jī)物相對集中，因此操作人員可直接把吸附劑暴露在空氣當(dāng)中，在空氣流動過程中使揮發(fā)性有機(jī)物擴(kuò)散至吸附劑周邊，進(jìn)而使有機(jī)物粘附在吸附劑當(dāng)中[2]。此方法的運用要求空氣必須具有一定流通性，否則將無法完成采集工作。另外，溫度、濕度等因素也會對空氣中所含揮發(fā)性有機(jī)物相關(guān)監(jiān)測活動產(chǎn)生影響，需要采集人員把控好采集過程。

3 空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的分析與檢測

3.1 利用氣相色譜-質(zhì)譜法開展分析和檢測

實際工作中，可以通過氣相色譜-質(zhì)譜法對未知氣體開展定量分析和定性分析，同時在定量定性分析期間，可通過質(zhì)譜法相關(guān)應(yīng)用原理與方式對氣體作出一定處理。氣相色譜-質(zhì)譜法目前在國外具有較長的應(yīng)用時間，并通過長期實踐證明該方法具有突出的應(yīng)用效果，能夠在空氣中揮發(fā)性有機(jī)物檢測中有效的進(jìn)行成分檢測。相關(guān)工作人員要利用氣相色譜-質(zhì)譜法開展分析及檢測工作，要注意深刻認(rèn)識該檢測方法的原理及應(yīng)用方式，保持正確觀念深入開展技術(shù)研究與分析工作。實際檢測期間，工作人員可將揮發(fā)性有機(jī)物涉及到的檢測規(guī)定保持在1 至10μg/kg 區(qū)間內(nèi)，同時要嚴(yán)格認(rèn)真的檢測有機(jī)物種類以及具體含量，進(jìn)而得到精準(zhǔn)性高的數(shù)據(jù)信息[3]。不過此方法在實際應(yīng)用期間，樣品獲取以及樣品運輸?shù)确矫娴墓ぷ鲿媾R一定難度和問題，所以需要在實踐應(yīng)用當(dāng)中優(yōu)化選擇管理模式，科學(xué)管理有機(jī)物樣品，同時對樣品做好預(yù)處理工作，防止樣品發(fā)生混合交叉感染問題。通過氣相色譜-質(zhì)譜法進(jìn)行分析與檢測，若遇到復(fù)雜樣品，則需要耗費大量精力、時間與財力進(jìn)行樣品預(yù)處理工作，并且還會耗費大量溶劑，所以在項目檢測環(huán)節(jié)該方法的應(yīng)用還受到一定限制。另外，基于氣相色譜-質(zhì)譜法對樣品開展分析工作期間，樣品很容易和臭氧、氯氣等氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而到對檢測結(jié)果準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，所以在開展有關(guān)檢測及分析工作期間要最大程度的防止發(fā)生這些反應(yīng)，嚴(yán)格做好樣品管理工作，有效縮減誤差。在實際檢測期間，還要注重做好現(xiàn)場維護(hù)與管理工作，確保各部門能夠協(xié)調(diào)共進(jìn)，為檢測及控制工作奠定堅實的環(huán)境基礎(chǔ)，保證分析及檢測工作可以順利、有序的開展。

3.2 利用質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜法開展分析檢測工作

質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜法也叫RTRMS 技術(shù)，這種檢測方法近年來廣泛應(yīng)用于空氣中揮發(fā)性有機(jī)物檢測工作環(huán)節(jié)。相關(guān)檢測工作通過應(yīng)用這一檢測方法，能夠使檢測靈敏度和分析準(zhǔn)確度獲得有效提升。同時，該檢測方式相對比較簡單，所需檢測時間也比較短，能夠使檢測工作水平與效率獲得顯著提升。質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜法的主要原理是將空氣當(dāng)中多種揮發(fā)性有機(jī)物電離成單一離子，進(jìn)而實現(xiàn)快速識別，并可使絕對量最大程度的減少標(biāo)定環(huán)節(jié)。不過該方法在實踐應(yīng)用當(dāng)中還存在一定不足，因為該方法主要是通過核質(zhì)來區(qū)分離子的，所以在實踐應(yīng)用中很難準(zhǔn)確的識別區(qū)分同分異構(gòu)體有機(jī)分子[4]。綜合來說，在對空氣中揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行科學(xué)分析及檢測工作期間，要對該技術(shù)涉及到的優(yōu)缺點進(jìn)行充分了解，根據(jù)技術(shù)原理以及應(yīng)用需求，充分做好管理和維護(hù)工作，確保檢測工作水平及分析準(zhǔn)確性更高。

3.3 通過高效液相色譜法開展檢測及分析工作

隨著自動化技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，衍生出高效液相色譜法，該方法具有高效、高壓等優(yōu)點，既可基于液相色譜和質(zhì)譜相互之間的連接，促使數(shù)據(jù)分析能力顯著提升，同時還可在對復(fù)雜性樣本檢測中鑒定出其中所含微量化合物。同時以該方法進(jìn)行檢測，檢測結(jié)束之后其樣本結(jié)構(gòu)在不被破壞情況下可實現(xiàn)再次回收。該方法具有很高的檢測靈敏度，能夠?qū)悠烦煞謱崿F(xiàn)有效的分析，并可使樣品從液體轉(zhuǎn)為液體，從液體轉(zhuǎn)為固體，實現(xiàn)離子交換，并進(jìn)行離子對分離，同時還可實現(xiàn)定量分析。高效液相色譜法在實踐應(yīng)用中所采取的主要方法是熒光檢測法、紫外檢測法等，能夠使檢測范圍有效擴(kuò)大，對樣本數(shù)據(jù)實現(xiàn)高精確度的檢測，為相關(guān)改善措施的制定提供有效支持。

4 空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的分析與檢測注意事項

4.1 需注意環(huán)境監(jiān)測問題

檢測及分析工作人員在對空氣當(dāng)中的樣本實現(xiàn)檢測期間，通常會受到多種因素影響，使樣本數(shù)據(jù)發(fā)生異常情況，并在不同程度上對最終研究結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響。若樣本檢測保持在固定區(qū)間內(nèi)，而相關(guān)數(shù)據(jù)又保持較大的差異，進(jìn)而會出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況，導(dǎo)致樣本檢測工作無法獲得精確性數(shù)據(jù)，從而也就不能對環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣作出真實反映。為此，需要檢測人員在實際檢測工作中對樣品自身涉及到的相關(guān)影響因素和人為影響因素進(jìn)行綜合考量，優(yōu)化選擇檢測方法，同時科學(xué)制定有效措施，防止發(fā)生相關(guān)影響因素，進(jìn)而獲得更加準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)，促使空氣中揮發(fā)性有機(jī)物檢測水平有效提升。

4.2 關(guān)注有機(jī)物樣品采樣中的誤差

對空氣中揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行檢測及分析過程中，其有機(jī)物采樣誤差主要是在采集揮發(fā)性有機(jī)物樣本過程中受到人為因素和外界因素相關(guān)影響，導(dǎo)致檢測員開展樣本檢測工作期間發(fā)生樣本數(shù)據(jù)異常情況，最終造成實際樣本數(shù)據(jù)和研究數(shù)據(jù)兩者出現(xiàn)很大差異，而此差異也會對最終樣本實際研究結(jié)果產(chǎn)生影響。比如采集廢氣樣本的時候，會受到差異化風(fēng)速影響，使樣本濃度存在一定差異，進(jìn)而導(dǎo)致實際數(shù)據(jù)和最終檢測數(shù)據(jù)時間存在較大差異。所以，為了使空氣中揮發(fā)性有機(jī)物檢測工作獲得更準(zhǔn)確的研究數(shù)據(jù)，需要研究人員在做好樣品采集工作之后，不能當(dāng)時就開展檢測工作，而要返回實驗室開展相關(guān)檢測工作[5]。需要關(guān)注的是，樣品運輸期間需要事先制定存儲方案，避免樣品運輸期間使樣品數(shù)據(jù)發(fā)生差異，保證樣品數(shù)據(jù)的真實與科學(xué)，并為后續(xù)工作提供真實有效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4.3 關(guān)注數(shù)據(jù)不相符問題

很多因素會對揮發(fā)性有機(jī)物實際檢測及分析工作產(chǎn)生影響，進(jìn)而在檢測期間會發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中存在較大差異，而數(shù)據(jù)差異會對檢測結(jié)果產(chǎn)生直接影響。通常情況下，檢測人員必須具有豐富的經(jīng)驗才可及時發(fā)現(xiàn)并有效甄別差異數(shù)據(jù)有效與否，進(jìn)而對發(fā)生差異的原因進(jìn)行深入分析。如果在檢測中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，要及時采取必要措施進(jìn)行深入研究，不可直接判定其為無效數(shù)據(jù)將其刪除或者進(jìn)行主觀臆測，要及時向有關(guān)部門作出反饋，確保后續(xù)工作可以順利開展。

5 結(jié)語

對空氣中揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行分析和檢測，需要健全的編制檢測計劃方案，并對揮發(fā)性有機(jī)物其特點及相關(guān)檢測要求實現(xiàn)充分了解，選擇最合適的技術(shù)方案進(jìn)行分析及檢測活動，從而獲得良好的檢測管理質(zhì)量。目前針對空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的檢測與分析方法主要是氣相色譜-質(zhì)譜法、質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜法、高效液相色譜法等，需要研究人員正確認(rèn)識不同方法的不足與優(yōu)勢，根據(jù)有機(jī)物特點及檢測需求，優(yōu)化選擇分析檢測方法。