環(huán)境檢測(cè)中揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

張小麗，薛峰蘇

（1.江蘇瑞超檢測(cè)科技有限公司，江蘇 淮安 223000；2.淮安市清江浦區(qū)衛(wèi)健委，江蘇 淮安 223001）

0 引言

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，檢測(cè)技術(shù)水平在不斷的提高，揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）屬于重要的有機(jī)物質(zhì)之一，按揮發(fā)性有機(jī)化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可將其進(jìn)一步分為8 類：烷烴類、芳香烴類、鹵代烴類、酯類、酮類和其它化合物。水質(zhì)VOCs 中有57 種有機(jī)化合物；環(huán)境空氣中常見(jiàn)的VOCs 有24 種、35 種、64 種等各有機(jī)化合物；土壤中有64 種有機(jī)化合物等[1]。環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）分析方法通常分為兩種：一種是快速出數(shù)據(jù)PID 檢測(cè)法，一種是氣相色譜法[2]。

氣相色譜工作原理是利用物質(zhì)的吸附能力、溶解度、親和力、阻滯作用等物理性質(zhì)的不同，對(duì)混合物中各組分進(jìn)行分離、分析的方法。它是基于不同物質(zhì)在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩相中具有不同的分配系數(shù)，當(dāng)這些物質(zhì)隨流動(dòng)相移動(dòng)時(shí)，就在兩相關(guān)中進(jìn)行反復(fù)多次分配，使原來(lái)分配系數(shù)只有微小差異的各組分得到很好的分離，依次送入檢測(cè)器測(cè)定，達(dá)到分離、分析各組分的目的。樣品中揮發(fā)性有機(jī)化合物被一定流速的惰性氣流吹掃出來(lái)，在低溫下吸附于具有吸附劑的捕集阱中，將捕集阱加熱并用惰性氣流反吹，捕集管的揮發(fā)性有機(jī)物被解析出來(lái)，組分通過(guò)高溫傳輸線進(jìn)入氣相色譜分離后，再經(jīng)質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測(cè)。氣相色譜技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中實(shí)際操作更為簡(jiǎn)單，靈敏度相對(duì)較高，同時(shí)被測(cè)物體并不會(huì)受到一定的破壞，擁有諸多優(yōu)點(diǎn)，因此得到了較為廣泛的應(yīng)用[3-4]。

基于上述對(duì)氣相色譜的工作原理進(jìn)行分析，探討環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)的實(shí)際方法以及具體的應(yīng)用，希望能夠?yàn)槲覈?guó)環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的檢測(cè)技術(shù)提供一定參考。

1 對(duì)環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的概述及優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析

1.1 對(duì)環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的概述

環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）指參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物。在表征VOCs 總體排放情況時(shí)，根據(jù)行業(yè)特征和環(huán)境管理要求，可采用總揮發(fā)性有機(jī)物（以TVOC 表示）、揮發(fā)性有機(jī)物(以VOCs 表示)、非甲烷總烴（以NMHC 表示）作為有機(jī)污染物控制項(xiàng)目指標(biāo)。

在環(huán)境空氣中檢測(cè)予以開(kāi)展的過(guò)程中，通過(guò)性質(zhì)不同的色譜柱在一定程度上能夠得到有效的測(cè)定，但由于大多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）有毒，部分揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）有致癌性；部分有機(jī)物雖然并不會(huì)直接與空氣接觸進(jìn)行分解，也無(wú)法進(jìn)行有效地氧化降解，但仍然會(huì)存在較為突出的危害性。如大氣中的某些苯、多環(huán)芳烴、芳香胺、樹(shù)脂化合物、醛和亞硝胺等有害物質(zhì)對(duì)機(jī)體有致癌作用；某些芳香胺、醛、鹵代烴及其衍生物、氯乙烯等有誘變作用；多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)物易燃易爆，因此，在對(duì)揮發(fā)有機(jī)物進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，需要選取更為恰當(dāng)?shù)姆绞?。由于性質(zhì)不同，環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）分為有組織廢氣和無(wú)組織廢氣，因此在實(shí)際環(huán)境空氣中開(kāi)展檢測(cè)工作過(guò)程中，相應(yīng)的污染氣體而言，會(huì)存在較為突出的敏感性[5-6]。

1.2 對(duì)環(huán)境檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析

近些年，科學(xué)技術(shù)得到了充分發(fā)展，國(guó)家開(kāi)始對(duì)各類差異性的揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。因?yàn)楦黝惣夹g(shù)能夠?qū)Σ糠钟卸居袡C(jī)化合物進(jìn)行檢測(cè)，并且對(duì)重金屬離子等多種污染物進(jìn)行檢測(cè)。在檢測(cè)揮發(fā)性有機(jī)物過(guò)程中，需要對(duì)環(huán)境因素的影響進(jìn)行分析，對(duì)于可能導(dǎo)致污染物的各類變化因素進(jìn)行分析，進(jìn)行更加高效的判斷并且進(jìn)行合理的處理，同時(shí)需要對(duì)各類化學(xué)物質(zhì)無(wú)法被人體直接吸收予以注意。一旦被人體吸收，則需要進(jìn)一步通過(guò)一段時(shí)間才能夠從人體予以有效的消除，或者部分進(jìn)行清除。在揮發(fā)進(jìn)行使用的過(guò)程中，實(shí)際的化學(xué)性質(zhì)以及理化特征會(huì)對(duì)實(shí)際的檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生一定程度的影響。

2 對(duì)環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的檢測(cè)方法進(jìn)行分析

2.1 用氣相色譜-質(zhì)譜法進(jìn)行分析

環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）常用的檢測(cè)方法是氣相色譜-質(zhì)譜法，氣相色譜法是一種以氣體作為流動(dòng)相的色譜柱分離分析方法，作為一種分離和分析化學(xué)物的有效方法，特別適用于定量分析但對(duì)于復(fù)雜樣品中混合物測(cè)定，只采用保留時(shí)間很難得出準(zhǔn)確可靠的定性結(jié)果。

質(zhì)譜法是通過(guò)測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)荷比，其基本原理是試樣中各組分置于真空的離子源中發(fā)生電離，經(jīng)質(zhì)量分析器分析，獲得質(zhì)譜圖，從而進(jìn)行復(fù)雜化合物的結(jié)構(gòu)分析定性。

鑒于氣相色譜法與質(zhì)譜法各自的特定，將兩者有效地結(jié)合起來(lái)，必將為化學(xué)家及生物化學(xué)家提供一個(gè)進(jìn)行復(fù)雜有機(jī)化合物高效的定性、定量分析工具。這種分析方法廣泛應(yīng)用于復(fù)雜組分的分離與鑒定，其具有氣相色譜的高分辨率和質(zhì)譜的高靈敏度，為定量和定性提供了科學(xué)依據(jù)。諸多揮發(fā)氣體會(huì)應(yīng)用GC-MS的方法，通過(guò)GC-MS 技術(shù)對(duì)于某儲(chǔ)罐內(nèi)的揮發(fā)性氣體予以有效的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其對(duì)揮發(fā)性氣體的實(shí)際類型以及相應(yīng)的成分測(cè)定具有更為優(yōu)異的效果。但GC-MS 中，所存在的不足之處較多。

環(huán)境空氣中廢氣可分為有組織廢氣和無(wú)組織廢氣，常用氣相色譜-質(zhì)譜法進(jìn)行各類樣品予以檢測(cè)分析，常用的分析方法有《固定污染源廢氣揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定固相吸附-熱脫附/ 氣相色譜-質(zhì)譜法HJ 734—2014》《環(huán)境空氣揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定吸附管采樣-熱脫附/氣相色譜-質(zhì)譜法HJ 644—2013》；有組織廢氣中26 種揮發(fā)性有機(jī)物的譜圖如圖1 所示、無(wú)組織廢氣中37 種揮發(fā)性有機(jī)物的譜圖如圖2所示。

圖1 有組織廢氣中26 種揮發(fā)性有機(jī)物的譜圖

圖2 無(wú)組織廢氣中37 種揮發(fā)性有機(jī)物的譜圖

2.2 用高效液相色譜法進(jìn)行分析

高效液相色譜法在應(yīng)用過(guò)程中，會(huì)跟隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)一步的完善，其自身具備著高效高壓的特點(diǎn)。在應(yīng)用過(guò)程中，能夠?qū)⒁合嗌V儀及相應(yīng)的質(zhì)譜儀聯(lián)合應(yīng)用，從而使數(shù)據(jù)的綜合分析能力得到提升，并且能夠?qū)?fù)雜樣品之類的定量組分予以有效的分析；同時(shí)，樣品的結(jié)構(gòu)不會(huì)遭受一定程度的損失，并能進(jìn)行重復(fù)性的分析；設(shè)備自身的靈敏度相對(duì)較高，對(duì)樣品的組成能夠進(jìn)行更加細(xì)致的分析，由此能夠使液態(tài)樣品、固態(tài)樣品以及離子交換得到有效的促進(jìn)。此外，在高效液相色譜法的應(yīng)用過(guò)程中，會(huì)通過(guò)熒光以及UV 等諸多方式予以分析，確保樣品檢測(cè)精度能夠得到大幅度的提升，使后續(xù)的改進(jìn)工作能夠獲得更為有力的基礎(chǔ)。

2.3 用質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜檢測(cè)法

質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)物檢測(cè)模式在當(dāng)前是應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)。質(zhì)譜技術(shù)在實(shí)際氣體檢測(cè)過(guò)程中，其檢測(cè)時(shí)間以及精準(zhǔn)度具有的較為突出的優(yōu)勢(shì)。質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)于環(huán)境方面檢測(cè)質(zhì)譜研究的應(yīng)用更為廣泛。質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜實(shí)際的基礎(chǔ)在于對(duì)于差異化的揮發(fā)性氣體予以有效的電離，將其進(jìn)一步的轉(zhuǎn)化為單一粒子，應(yīng)用質(zhì)譜技術(shù)能夠進(jìn)一步的對(duì)不同種類具有的揮發(fā)性氣體進(jìn)行鑒別，能夠有效的對(duì)絕對(duì)值予以避免，但轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜在應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中并不完全需要在核質(zhì)比例的基礎(chǔ)之上，才能夠?qū)﹄x子進(jìn)行有效的鑒別。

3 揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用方式與注意事項(xiàng)

3.1 揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）檢測(cè)技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用對(duì)策進(jìn)行分析

揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）目前在環(huán)境檢測(cè)中都是通過(guò)吹掃捕集/氣相色譜-質(zhì)譜法進(jìn)行分析的，需要將實(shí)際的揮發(fā)性有機(jī)物作為相對(duì)重要的目標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)的分析，結(jié)果可根據(jù)各行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，若是超過(guò)各標(biāo)準(zhǔn)，則需要根據(jù)差異化環(huán)境污染的類型以及有毒氣體的實(shí)際濃度予以有效的處理。諸如甲苯、苯等諸多物質(zhì)，具備著相對(duì)較強(qiáng)的刺激性氣味，且易溶無(wú)機(jī)物質(zhì)會(huì)對(duì)整體水體產(chǎn)生較為突出的干擾，甚至在一定程度上對(duì)于人體而言會(huì)產(chǎn)生傷害。因此，需要對(duì)不同環(huán)境污染類型進(jìn)行分析，選取更為恰當(dāng)?shù)臋z測(cè)方式。

舉例說(shuō)明，針對(duì)固態(tài)樣品需要進(jìn)行預(yù)處理后進(jìn)行分析，其余類型的樣品直接進(jìn)行分析，揮發(fā)性有機(jī)物的分析在當(dāng)前環(huán)境分析領(lǐng)域中屬于極為重要的熱點(diǎn)性研究?jī)?nèi)容。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)于 VOCS 濃度測(cè)定方法與相應(yīng)的機(jī)理以及配套設(shè)備，以形成更為標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范。此外，我國(guó)對(duì)于各類無(wú)標(biāo)準(zhǔn)的分析方法進(jìn)行深入探究，但由于技術(shù)力量存在一定程度的不足，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果會(huì)出現(xiàn)一定的誤差。揮發(fā)性有機(jī)物在差異化條件下，其穩(wěn)定性、檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)、設(shè)備維修等諸多問(wèn)題，需要予以注意。

3.2 對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)中需要注重的重點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行分析

1）需要對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)問(wèn)題進(jìn)行分析。對(duì)大氣問(wèn)題開(kāi)展實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中會(huì)受到諸多因素的影響，由此使樣品具有的數(shù)據(jù)存在的異常情況。對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果而言，會(huì)產(chǎn)生較為突出的負(fù)面影響。在一定條件之下，如若檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)相對(duì)較大的偏差，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度大幅度降低。針對(duì)大氣中VOCs 含量進(jìn)行有效的改善，檢測(cè)人員需要對(duì)樣品本身以及人為因素進(jìn)行綜合性的考量，采取更加高效且適當(dāng)?shù)姆绞?，使?shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度能夠得到有效的提升。

2）需要減少有機(jī)物樣品采樣的誤差。有機(jī)物取樣出現(xiàn)誤差主要會(huì)在具體取樣時(shí)相應(yīng)的樣品受到人為因素以及各類外部環(huán)境的影響，導(dǎo)致藥品在實(shí)際取樣過(guò)程中存在著異常問(wèn)題，致使實(shí)驗(yàn)分析的數(shù)據(jù)與實(shí)際的真實(shí)情況差距相對(duì)較大。舉例說(shuō)明，在開(kāi)展對(duì)環(huán)境空氣無(wú)組織廢氣取樣的過(guò)程中，由于風(fēng)向、采樣不規(guī)范等諸多原因，樣品實(shí)際濃度會(huì)產(chǎn)生較為突出的變化，由此使得樣品的分析結(jié)果與樣品的預(yù)估值產(chǎn)生較為突出的偏差。因此，若想確保樣品及可靠性與相應(yīng)的科學(xué)性得到充分的改善，為后續(xù)的工作能夠奠定較為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，便需要更加嚴(yán)格的按照規(guī)范進(jìn)行采樣，依照具體步驟對(duì)于樣品檢測(cè)分析工作予以開(kāi)展。

3）需要對(duì)數(shù)據(jù)不符問(wèn)題予以重視。對(duì)環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物予以有效檢測(cè)的過(guò)程中，由于受到各種因素的影響，會(huì)致使檢測(cè)結(jié)果會(huì)存在一定的差異。而判斷數(shù)據(jù)的優(yōu)劣程度往往具有大型設(shè)備工作經(jīng)驗(yàn)性的檢測(cè)人員對(duì)其開(kāi)展詳細(xì)的分析，因此進(jìn)行綜合性的判斷。比如，如若數(shù)據(jù)存在一定程度異常情況，則需要依照調(diào)查結(jié)果對(duì)其進(jìn)行有效的改善，不可對(duì)其進(jìn)行主觀的猜測(cè)，也不可對(duì)其予以刪除，需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)上報(bào)，保證后續(xù)工作在開(kāi)展過(guò)程當(dāng)中能夠更加順利。

4 結(jié)語(yǔ)

揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）檢測(cè)技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中有著極為重要的作用，對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而言會(huì)產(chǎn)生較為重大的應(yīng)用意義。然而，我國(guó)檢測(cè)人員其自身的專業(yè)知識(shí)量不足，綜合素質(zhì)有待于進(jìn)一步的提升，工作經(jīng)驗(yàn)有待于進(jìn)一步的提高，設(shè)備操作熟練度相對(duì)較低等問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)工作遭受一定程度的阻礙。由此，我國(guó)在發(fā)展中需要進(jìn)一步的對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行深入性的研究，加強(qiáng)相關(guān)檢測(cè)人員的動(dòng)手能力，使工作人員的問(wèn)題處理能力以及解決能力的綜合能力得到提升。在此背景下，使我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展能夠獲得更為優(yōu)異的助推力。