環(huán)境空氣揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的有效監(jiān)測(cè)

摘要：本文主要通過對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段環(huán)境空氣揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的各種監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行介紹與說明，并對(duì)最適合我國(guó)現(xiàn)階段環(huán)境空氣中VOCs的監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行歸納與總結(jié)，旨在為相關(guān)實(shí)際監(jiān)測(cè)工作中采取科學(xué)方法提供一定的理論支持。

關(guān)鍵詞：環(huán)境空氣;環(huán)境監(jiān)測(cè);揮發(fā)性有機(jī)物

中圖分類號(hào)：X831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）05-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.079

Effective monitoring of ambient air volatile organic compounds （VOCs）

Wu Lei

（Henan Province Sanmenxia Ecological Environment Monitoring Center，Sanmenxia Henan 472000，China）

Abstract：This article mainly introduced various monitoring methods of volatile organic compounds （VOCs） in the ambient air of China and summarizes the monitoring methods that are most suitable for the VOCs in the ambient air of current China.Aim to provide some theoretical support for a scientific method in the monitoring work.

Key words：Ambient air;Environmental monitoring;Volatile organic compounds

環(huán)境空氣中的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是造成臭氧破壞的重要前體物，這類有機(jī)化合物不但會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，還具有一定的毒性，且成分組成較為復(fù)雜，會(huì)嚴(yán)重影響人們的身體健康，致癌率極高。本文著重總結(jié)了現(xiàn)階段環(huán)境空氣中VOCs的主要來源及有效監(jiān)測(cè)方法，以期為高效快速的監(jiān)測(cè)環(huán)境空氣VOCs，為開展臭氧污染防治工作提供一定的理論基礎(chǔ)。

VOCs所包含的主要成分有烴類、氧烴以及含鹵烴類等，這些成分普遍存在于室內(nèi)和室外空氣中，并且它們之間可以相互融合從而形成一類全新的、復(fù)雜的有機(jī)污染物。綜合實(shí)際情況，環(huán)境空氣中VOCs產(chǎn)生的主要原因是：（1）當(dāng)前社會(huì)生產(chǎn)中大量化工原料的使用;（2）煙草或樹木燃燒不充分導(dǎo)致;（3）當(dāng)代社會(huì)私家車數(shù)量呈現(xiàn)出井噴的態(tài)勢(shì)，汽車尾氣排放越來越多，從而產(chǎn)生更多的環(huán)境空氣VOCs;（4）自然界中生長(zhǎng)的植物也會(huì)自動(dòng)排放產(chǎn)生VOCs。新型建材、新型保溫材料以及新型的室內(nèi)裝潢材料，現(xiàn)代社會(huì)家庭中各種新型化妝品、清香劑、除臭劑等日用品的廣泛應(yīng)用，也使得環(huán)境空氣中的VOCs日益劇增。釋放在空氣當(dāng)中的VOCs，因其本身所擁有的成分相對(duì)復(fù)雜，且具有一定的毒性和刺激性，當(dāng)其含量超出一定的范圍且被人吸入體內(nèi)的話，會(huì)引起人體一系列的不適反應(yīng)，甚至具有一定的致癌風(fēng)險(xiǎn)。[1]

目前，在我國(guó)某些地區(qū)已經(jīng)開展了有效的環(huán)境空氣VOCs測(cè)定工作，但始終都沒有建立起一套統(tǒng)一的、完善的環(huán)境空氣VOCs測(cè)定方法。實(shí)際生產(chǎn)生活中，針對(duì)環(huán)境空氣VOCs的具體含量和組成，需要進(jìn)行有效的測(cè)定，保證測(cè)定數(shù)據(jù)的可靠性和真實(shí)性。

1環(huán)境空氣中VOCs的樣品采集

環(huán)境空氣當(dāng)中VOCs的采集方式大致可以分成3種：直接采集、有動(dòng)力采集以及被動(dòng)采樣。

1.1 直接采集

直接采樣方式主要包括三種方法：聚合物袋、玻璃容器、不銹鋼采樣罐捕集法。三種方法在選取過程中，需要結(jié)合實(shí)際情況，綜合考慮多方面因素。例如，使用聚合物袋的方式進(jìn)行樣品采集，其主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜且易得，使用方便。但也具有一定的缺陷，在監(jiān)測(cè)中期由于滲透原因，會(huì)造成所采樣品的污染并可能會(huì)導(dǎo)致一定量的損失。若使用玻璃容器進(jìn)行VOCs樣本采集，因其容器體積有限，且玻璃具有易碎的特點(diǎn)，清洗也比較困難，而且所采集的樣本氣體在針筒中易吸附在內(nèi)壁上，這樣也極容易造成樣品損失。相比之下，采用經(jīng)過電拋光處理之后的SUMMA不銹鋼罐取樣技術(shù)就比較具有優(yōu)勢(shì)，將微孔過濾采樣頭安裝完成后，正常打開氣罐閥門，經(jīng)過15～30s后將閥門關(guān)閉，罐內(nèi)壓力接近大氣壓力，不易造成樣品氣體的損失。同樣，也可在加壓采樣的模式下進(jìn)行樣品采集，但是該模式下需要使用額外的渠道提供正壓。在生產(chǎn)實(shí)踐過程中針對(duì)VOCs進(jìn)行采樣，可以使用定時(shí)的方法，簡(jiǎn)而言之就是安裝好流速控制閥，將罐閥打開，控制流量采樣。這種方法通常都是用于非極性物的分析，優(yōu)點(diǎn)在于使用吸附劑時(shí)出現(xiàn)的穿透、分解以及解析，均能夠全面有效避免樣品受到滲透或經(jīng)過陽(yáng)光照射后所引起的化學(xué)反應(yīng)，在一定程度上能夠使樣品不受影響，對(duì)樣品的完整性起到一定的保障作用，在實(shí)際操作中有著非常好的回收率。然而，所使用的采樣設(shè)備價(jià)格十分昂貴，標(biāo)樣的制備以及罐的清理不僅十分浪費(fèi)時(shí)間，而且也十分浪費(fèi)人力。

1.2 有動(dòng)力采集

所謂有動(dòng)力采樣，主要是指利用泵將空氣樣品通過有效的吸附液以及吸附劑等采集目標(biāo)化合物。這種方法所體現(xiàn)出來的優(yōu)點(diǎn)是能夠在長(zhǎng)期采樣中有效的運(yùn)用，進(jìn)一步確定出環(huán)境空氣中VOCs的平均濃度。一般所用的吸附劑大多是固態(tài)，在實(shí)際中又分成多孔聚合物類吸附劑富集以及利用活性炭吸附溶劑洗脫等多種方式。

1.3 被動(dòng)采集

被動(dòng)采樣技術(shù)早期主要是利用在勞動(dòng)衛(wèi)生和防護(hù)監(jiān)測(cè)方面，現(xiàn)階段在環(huán)境衛(wèi)生以及環(huán)保監(jiān)測(cè)當(dāng)中被逐漸利用。該方法在環(huán)境空氣中VOCs的監(jiān)測(cè)中會(huì)受到其濃度以及分析靈敏度的影響，在整個(gè)監(jiān)測(cè)過程中具有一定的局限性，因此被動(dòng)采樣技術(shù)在室內(nèi)密閉空氣以及個(gè)體接觸量方面的評(píng)價(jià)檢測(cè)尤其適合。被動(dòng)采樣技術(shù)主要由兩種采樣方式組成：擴(kuò)散式采樣和滲透式采樣。使用被動(dòng)采樣方式進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其精密度以及準(zhǔn)確度都會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。究其原因是因?yàn)樵摲绞街饕揽靠諝夥肿拥臄U(kuò)散來進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在實(shí)際空氣環(huán)境中，由于風(fēng)速及濕度等多種分析物的共同存在及相互影響等，導(dǎo)致后期檢測(cè)較易出現(xiàn)誤差。

1.4 吸附劑使用

在采樣過程中，除直接采樣是一種比較簡(jiǎn)單方便，沒有氣體富集過程，適合較高濃度的VOCs監(jiān)測(cè)外，不管是有動(dòng)力采樣還是被動(dòng)采樣，都會(huì)涉及吸附劑的使用。所以，不管是室內(nèi)還是室外，在進(jìn)行低濃度VOCs樣品采集監(jiān)測(cè)時(shí)，吸附劑都顯得格外重要。

吸附劑主要分成兩大類：有機(jī)吸附劑和無機(jī)吸附劑。吸附劑要求其需要具有較大的吸附容量以便進(jìn)行充分的氣體收集。由于多數(shù)無機(jī)吸附劑的表面積較大，且使用頻率相對(duì)較高。所以，其所表現(xiàn)出來的吸附能力較強(qiáng)且吸附量較大，具有非常好的熱穩(wěn)定性。但由于其對(duì)水的親和能力較強(qiáng)，吸附表面的活性點(diǎn)相對(duì)過度，由此就導(dǎo)致吸附過程中可能會(huì)出現(xiàn)脫附即不完全使用的情況。

2 環(huán)境空氣中的VOCs 監(jiān)測(cè)分析方法

2.1 傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)

傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)通常有氣相色譜分析法、液相色譜分析法、反射干涉光譜法、離線超臨界流體萃取（GC-MS）法以及脈沖放電檢測(cè)器法等。實(shí)際生產(chǎn)生活中所使用最多的方法通常是氣相色譜法和離線超臨界流體萃?。℅C-MS）法。

氣相色譜法的主要優(yōu)點(diǎn)是具有較高的選擇性以及靈敏度，分析速度快，在實(shí)踐當(dāng)中也有著非常廣闊的運(yùn)用范圍。離線超臨界流體萃取（GC-MS）法除具有較高的分離能力，能夠有針對(duì)性地進(jìn)行鑒定外，對(duì)沒有進(jìn)行分離的色譜峰也具有一定的檢測(cè)能力，在后期分析的過程中，不管是靈敏度，還是分析出來的數(shù)據(jù)，都具有很高的可靠性。所以，離線超臨界流體萃取（GC-MS）法在環(huán)境空氣VOCs監(jiān)測(cè)過程中逐漸成為主要的手段。[2]

2.2 在線監(jiān)測(cè)

GC或GC-MS在監(jiān)測(cè)環(huán)境空氣中的VOCs 方面一直發(fā)揮著重要作用，但也存在很大的局限性。近年來，人們一直致力于環(huán)境空氣VOCs 在線監(jiān)測(cè)方法的研究，出現(xiàn)了多種在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。如膜萃取氣相色譜技術(shù)、激光光譜技術(shù)等。但目前開發(fā)的一些在線監(jiān)測(cè)儀器由于價(jià)格較高、體積較大等缺點(diǎn)，大大限制了其在實(shí)際監(jiān)測(cè)工作中的廣泛應(yīng)用。隨著可調(diào)諧激光技術(shù)的迅速發(fā)展以及其監(jiān)測(cè)原理的日趨完善，可調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)將在VOCs在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用中逐漸發(fā)揮其獨(dú)特作用。

3 適合我國(guó)的環(huán)境空氣VOCs監(jiān)測(cè)方法探討

結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，GC和GC-MS是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室最為普及的且能測(cè)定大多數(shù)VOCs的儀器。目前，有兩種實(shí)驗(yàn)室方法監(jiān)測(cè)環(huán)境空氣中的VOCs具有較高的可行性及推廣性：一種是固體吸附/熱脫附/ GC或GC-MS方法，另一種是罐采樣/冷凍預(yù)濃縮/ GC或GC-MS方法。[3]

這兩種方法在使用過程中，主要都是通過富集空氣中的低濃度VOCs，使其達(dá)到GC或者GC-MS能夠檢測(cè)的最低含量，進(jìn)而針對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行全面有效的測(cè)定。從理論上講，不管是采集樣品過程中的方便性又或是富集效果，罐采樣/冷凍濃縮方法都更具有優(yōu)勢(shì)。但是利用這種方法進(jìn)行采樣，所使用的設(shè)備在價(jià)格上卻顯得比較高昂，成本較大，而且在實(shí)踐處理中還需要使用液氮，所以只能保證某些有條件的地區(qū)能夠使用這種方法。 針對(duì)我國(guó)目前具體情況而言，該方法的普及度依然不夠全面，在實(shí)踐中還存在很多問題需要解決。

參考文獻(xiàn)

[1]李鍔彬.測(cè)定環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的方法研究[J].科技與創(chuàng)新，2016（12）：118.

[2]環(huán)境空氣臭氧前體有機(jī)物手工監(jiān)測(cè)技術(shù)要求（試行）[S].

[3]HJ644-2013環(huán)境空氣揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定[S].

收稿日期：2020-03-03

作者簡(jiǎn)介：吳磊（1983-），女，本科，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)工作。