淺析空氣中揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)技術(shù)

(重慶市渝北區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 重慶 401120)

淺析空氣中揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)技術(shù)

金永輝

(重慶市渝北區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 重慶 401120)

VOCs是空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的簡(jiǎn)稱(chēng)，其對(duì)人類(lèi)健康威脅較大，所以對(duì)該物質(zhì)的分析監(jiān)測(cè)尤為重要，因而也推動(dòng)了環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展。揮發(fā)性有機(jī)物和半揮發(fā)性有機(jī)物空氣中的有機(jī)物污染物的兩種形態(tài)，無(wú)論是哪一種物質(zhì)都會(huì)損害人體生理組織，而且還會(huì)粘附在皮膚上，對(duì)人體健康有著巨大的危害。所以，加強(qiáng)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的監(jiān)測(cè)對(duì)于控制空氣污染、保護(hù)人體生命健康具有十分重要的意義。本文詳細(xì)介紹了空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的監(jiān)測(cè)技術(shù)，期望可以在以后提高有機(jī)物的監(jiān)測(cè)質(zhì)量。

揮發(fā)性；有機(jī)物；監(jiān)測(cè)技術(shù)

引言

揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是指熔點(diǎn)低于室溫、沸點(diǎn)范圍在50～260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)物的總稱(chēng)。通常分為包括烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴的非甲烷碳?xì)浠衔?NMHCs)，包括醛、酮、醇、醚等的含氧有機(jī)化合物(OVOCs)，鹵代烴，含氮化合物，含硫化合物等幾大類(lèi)。VOCs是大氣中一類(lèi)重要的氣態(tài)污染物，VOCs不僅對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境等有直接影響，還可以通過(guò)參與大氣光化學(xué)反應(yīng)生成二次污染物，如臭氧(O3)、過(guò)氧乙酰硝酸酯和有機(jī)氣溶膠等，因此VOCs是O3和PM2.5的重要前體物之一。

揮發(fā)性有機(jī)物的組成非常復(fù)雜，其含量很低，其中一些物質(zhì)會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重危害，甚至遺傳，造成雌雄化，嚴(yán)重影響人們的正常生活。因此，加強(qiáng)對(duì)VOCs的研究刻不容緩。

一、VOCs概述

(一)VOCs對(duì)環(huán)境危害以及毒性分析。揮發(fā)性有機(jī)化合物會(huì)產(chǎn)生臭氧，進(jìn)而對(duì)環(huán)境造成一定的污染，同時(shí)這是大氣中主要的氣溶膠構(gòu)成，約占大氣顆粒的10% ～ 70%；此外，VOCs也會(huì)對(duì)大氣造成一定的影響，甚至?xí)绊懭说哪芤?jiàn)度，同時(shí)造成大氣消光的影響超過(guò)硫酸鹽，嚴(yán)重影響正常人的生活。一般說(shuō)來(lái)，揮發(fā)性有機(jī)化合物的毒性約占30%，環(huán)保局明確規(guī)定，有毒空氣中的揮發(fā)性有機(jī)物約占70%左右，會(huì)造成神經(jīng)毒性、血液毒性、肝毒性、生殖遺傳和皮膚粘膜刺激。然而，由于揮發(fā)性有機(jī)物的復(fù)雜性，人們很難預(yù)防，嚴(yán)重影響人們的健康。因此，我們應(yīng)該積極加強(qiáng)對(duì)它的控制，以保證人們的正常生活。

(二)VOCs排放特征分析。在實(shí)際排放過(guò)程中，揮發(fā)性有機(jī)物排放量大，來(lái)源多樣，識(shí)別率低。通過(guò)相應(yīng)的研究和分析，VOCs的存在和來(lái)源更為廣泛。它對(duì)大氣環(huán)境和人民健康有一定的影響。

二、空氣中VOCs的采集方法

如何有效的對(duì)有機(jī)物進(jìn)行收集是保證VOCs能夠完成監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)。目前，常見(jiàn)的VOCs監(jiān)測(cè)方法主要主要有三種：

(一)容器收集法。容器收集法進(jìn)行采用是比較常用的而且最簡(jiǎn)單的一種方法，該方法一般應(yīng)用于濃度較高的污染源的收集。收集容器包括塑料袋、注射器和罐子。塑料袋雖然使用方便，價(jià)格便宜，但是在使用的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生滲透造成樣品的污染和損失；玻璃容器采樣體積有限而且玻璃容器易碎，針筒內(nèi)壁常常會(huì)吸附一些樣品氣體，造成樣品損失。罐取樣技術(shù)廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外的采樣過(guò)程中，其中USEPA所采用的標(biāo)準(zhǔn)方法就是Sum-ma罐取樣技術(shù)，該方法是利用預(yù)先抽真空的罐子進(jìn)行空氣樣品的采集，然后富集，最后利用高效氣相色譜進(jìn)行樣品的定性以及定量分析。采用這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于可以避免光照或者化學(xué)反應(yīng)的影響，能夠保證樣品的完整性，且回收率加高，有效的避免了因?yàn)槲廴净蛘呶皆斐傻挠绊憽?/p>

(二)有動(dòng)力采樣。如果在采集樣品的過(guò)程中既需要測(cè)定 VOCs 的平均濃度，又需要確定 VOCs 的峰值濃度，那么就要采用該方法。傳統(tǒng)的方法是利用顆粒態(tài)的活性炭吸附采樣，但是其靈敏度較低，只能應(yīng)用在高濃度的VOCs分析。除了活性炭吸附，Tenax吸附劑也是一種比較好的材料，雖然這種吸附劑已經(jīng)廣泛應(yīng)用在三態(tài)中揮發(fā)性物質(zhì)的采集，但是價(jià)格比較貴而且吸附容量較低。所以，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)活性炭纖維作為吸附劑可以有效完成樣品的采集而且吸附容量大，且易解吸。

(三)被動(dòng)式采樣。在環(huán)境衛(wèi)生以及環(huán)保監(jiān)測(cè)過(guò)程中常用被動(dòng)采樣方法進(jìn)行樣品的采集。該方法適用于室內(nèi)空氣監(jiān)測(cè)，對(duì)于室外大范圍的空氣監(jiān)測(cè)并不適用。由于空氣中 VOCs 含量比較集中，所以技術(shù)人員在進(jìn)行對(duì)樣品的采集時(shí)是將吸附劑直接暴露在空氣中，利用空氣中VOCs的流動(dòng)性擴(kuò)散到吸附劑的周?chē)?，這樣VOCs就會(huì)粘附在吸附劑上。該方法雖然可以實(shí)現(xiàn)對(duì) VOCs 的監(jiān)測(cè)，但是對(duì)外界環(huán)境條件要求比較高，如果空氣不流通那么就不能完成VOCs的采用工作。同時(shí)，濕度、溫度以及其他物質(zhì)的干擾等因素都會(huì)影響空氣中VOCs的監(jiān)測(cè)。雖然 VOCs 的采集方法有許多種，但是每種方法都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。容器收集法操作簡(jiǎn)單但是對(duì)濃度要求較高；后兩種方法都是利用吸附劑來(lái)進(jìn)行樣品的采集，所以對(duì)吸附劑要求較高；動(dòng)力采用方法不適用偏遠(yuǎn)地區(qū)多點(diǎn)采樣；雖然被動(dòng)式采樣可以彌補(bǔ)這一點(diǎn)，但是其受到外界因素影響較大，影響了后續(xù)的長(zhǎng)期使用。

三、空氣中VOCs監(jiān)測(cè)方法

(一)氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)。氣相色譜-質(zhì)譜法是目前通用的檢測(cè)VOCs 的方法。利用氣相色譜-質(zhì)譜法可以對(duì)未知?dú)怏w進(jìn)行定性以及定量的分析。關(guān)于定性定量的分析原理和方法，在國(guó)外研究的比較早，也取得了突破式進(jìn)展和不錯(cuò)的成果。對(duì)于氣相色譜-質(zhì)譜法檢測(cè)大多數(shù)VOCs而言，檢出限在1-10μg/kg。最近幾年有研究學(xué)者利用這樣的檢測(cè)方法檢驗(yàn)?zāi)秤凸迏^(qū)大氣中VOCs的種類(lèi)以及含量，取得了不錯(cuò)的效果。但是也有不足，比如取樣困難，運(yùn)輸管理不完善，儲(chǔ)藏方法不當(dāng)易使樣品混合，導(dǎo)致樣品交叉污染等。復(fù)雜樣品的預(yù)處理不僅費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，費(fèi)金錢(qián)，還消耗大量的溶劑，且檢測(cè)項(xiàng)目受到限制。尤其是現(xiàn)階段的檢測(cè)還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，而實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)有明顯的滯后性。在分析過(guò)程中，揮發(fā)性有機(jī)物容易與其他氣體(如臭氧、氯氣、氮的氧化物等)反應(yīng)，且采樣困難，前期處理不易，這樣就會(huì)直接影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中，要減少這種反應(yīng)的影響，最大程度的減少誤差。

(二)質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜。質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜簡(jiǎn)稱(chēng) PTR-MS, 該方法是近幾年應(yīng)用比較廣發(fā)的技術(shù)，因?yàn)槠渚哂徐`密度高、監(jiān)測(cè)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，所以該方法應(yīng)經(jīng)在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。其基本原理就是將各種VOCs電離成單一的離子，這樣質(zhì)譜就可以快速識(shí)別，避免了絕對(duì)量的標(biāo)定。但是該方法依然存在著一些問(wèn)題就是只能通過(guò)核質(zhì)比來(lái)區(qū)分離子，所以對(duì)于同分異構(gòu)體的有機(jī)分子就難以區(qū)分。

(三)飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)。在實(shí)際過(guò)程中，飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)主要是基于相同動(dòng)能但質(zhì)荷比的離子在恒定條件電場(chǎng)環(huán)境下不斷運(yùn)動(dòng)，在確定距離的情況下，對(duì)不同物質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試的方式，從質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)和紫外光電技術(shù)的單光子紫外光電離技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)電離技術(shù)的快速發(fā)展的同時(shí)，也促進(jìn)了監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展。

四、結(jié)語(yǔ)

VOCs 監(jiān)測(cè)技術(shù)主要集中在分析方法上，在采樣過(guò)程中如何減少 VOCs 的揮發(fā)，提高樣品的提純效率以及分析技術(shù)是監(jiān)測(cè) VOCs 的關(guān)鍵，也是今后 VOCs 監(jiān)測(cè)技術(shù)研究發(fā)展的重點(diǎn)，技術(shù)人員只有加強(qiáng)這幾個(gè)方面的研究才能不斷的提高VOCs的監(jiān)測(cè)水平。

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