淺析空氣中揮發性有機物監測技術

(重慶市渝北區生態環境監測站 重慶 401120)

淺析空氣中揮發性有機物監測技術

金永輝

(重慶市渝北區生態環境監測站 重慶 401120)

VOCs是空氣中揮發性有機物的簡稱，其對人類健康威脅較大，所以對該物質的分析監測尤為重要，因而也推動了環境監測技術的不斷進步和發展。揮發性有機物和半揮發性有機物空氣中的有機物污染物的兩種形態，無論是哪一種物質都會損害人體生理組織，而且還會粘附在皮膚上，對人體健康有著巨大的危害。所以，加強空氣中揮發性有機物的監測對于控制空氣污染、保護人體生命健康具有十分重要的意義。本文詳細介紹了空氣中揮發性有機物的監測技術，期望可以在以后提高有機物的監測質量。

揮發性；有機物；監測技術

引言

揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是指熔點低于室溫、沸點范圍在50～260℃之間的揮發性有機物的總稱。通常分為包括烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴的非甲烷碳氫化合物(NMHCs)，包括醛、酮、醇、醚等的含氧有機化合物(OVOCs)，鹵代烴，含氮化合物，含硫化合物等幾大類。VOCs是大氣中一類重要的氣態污染物，VOCs不僅對人體健康和生態環境等有直接影響，還可以通過參與大氣光化學反應生成二次污染物，如臭氧(O3)、過氧乙酰硝酸酯和有機氣溶膠等，因此VOCs是O3和PM2.5的重要前體物之一。

揮發性有機物的組成非常復雜，其含量很低，其中一些物質會對人體造成嚴重危害，甚至遺傳，造成雌雄化，嚴重影響人們的正常生活。因此，加強對VOCs的研究刻不容緩。

一、VOCs概述

(一)VOCs對環境危害以及毒性分析。揮發性有機化合物會產生臭氧，進而對環境造成一定的污染，同時這是大氣中主要的氣溶膠構成，約占大氣顆粒的10% ～ 70%；此外，VOCs也會對大氣造成一定的影響，甚至會影響人的能見度，同時造成大氣消光的影響超過硫酸鹽，嚴重影響正常人的生活。一般說來，揮發性有機化合物的毒性約占30%，環保局明確規定，有毒空氣中的揮發性有機物約占70%左右，會造成神經毒性、血液毒性、肝毒性、生殖遺傳和皮膚粘膜刺激。然而，由于揮發性有機物的復雜性，人們很難預防，嚴重影響人們的健康。因此，我們應該積極加強對它的控制，以保證人們的正常生活。

(二)VOCs排放特征分析。在實際排放過程中，揮發性有機物排放量大，來源多樣，識別率低。通過相應的研究和分析，VOCs的存在和來源更為廣泛。它對大氣環境和人民健康有一定的影響。

二、空氣中VOCs的采集方法

如何有效的對有機物進行收集是保證VOCs能夠完成監測的基礎。目前，常見的VOCs監測方法主要主要有三種：

(一)容器收集法。容器收集法進行采用是比較常用的而且最簡單的一種方法，該方法一般應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，價格便宜，但是在使用的過程中會產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，針筒內壁常常會吸附一些樣品氣體，造成樣品損失。罐取樣技術廣泛應用在國內外的采樣過程中，其中USEPA所采用的標準方法就是Sum-ma罐取樣技術，該方法是利用預先抽真空的罐子進行空氣樣品的采集，然后富集，最后利用高效氣相色譜進行樣品的定性以及定量分析。采用這種技術的優點在于可以避免光照或者化學反應的影響，能夠保證樣品的完整性，且回收率加高，有效的避免了因為污染或者吸附造成的影響。

(二)有動力采樣。如果在采集樣品的過程中既需要測定 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。傳統的方法是利用顆粒態的活性炭吸附采樣，但是其靈敏度較低，只能應用在高濃度的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廣泛應用在三態中揮發性物質的采集，但是價格比較貴而且吸附容量較低。所以，經過長時間的實踐發現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)被動式采樣。在環境衛生以及環保監測過程中常用被動采樣方法進行樣品的采集。該方法適用于室內空氣監測，對于室外大范圍的空氣監測并不適用。由于空氣中 VOCs 含量比較集中，所以技術人員在進行對樣品的采集時是將吸附劑直接暴露在空氣中，利用空氣中VOCs的流動性擴散到吸附劑的周圍，這樣VOCs就會粘附在吸附劑上。該方法雖然可以實現對 VOCs 的監測，但是對外界環境條件要求比較高，如果空氣不流通那么就不能完成VOCs的采用工作。同時，濕度、溫度以及其他物質的干擾等因素都會影響空氣中VOCs的監測。雖然 VOCs 的采集方法有許多種，但是每種方法都有自己的優缺點。容器收集法操作簡單但是對濃度要求較高；后兩種方法都是利用吸附劑來進行樣品的采集，所以對吸附劑要求較高；動力采用方法不適用偏遠地區多點采樣；雖然被動式采樣可以彌補這一點，但是其受到外界因素影響較大，影響了后續的長期使用。

三、空氣中VOCs監測方法

(一)氣相色譜-質譜法(GC-MS)。氣相色譜-質譜法是目前通用的檢測VOCs 的方法。利用氣相色譜-質譜法可以對未知氣體進行定性以及定量的分析。關于定性定量的分析原理和方法，在國外研究的比較早，也取得了突破式進展和不錯的成果。對于氣相色譜-質譜法檢測大多數VOCs而言，檢出限在1-10μg/kg。最近幾年有研究學者利用這樣的檢測方法檢驗某油罐區大氣中VOCs的種類以及含量，取得了不錯的效果。但是也有不足，比如取樣困難，運輸管理不完善，儲藏方法不當易使樣品混合，導致樣品交叉污染等。復雜樣品的預處理不僅費時，費力，費金錢，還消耗大量的溶劑，且檢測項目受到限制。尤其是現階段的檢測還停留在實驗室階段，而實驗室檢測有明顯的滯后性。在分析過程中，揮發性有機物容易與其他氣體(如臭氧、氯氣、氮的氧化物等)反應，且采樣困難，前期處理不易，這樣就會直接影響結果的準確性。因此，在實際的檢測過程中，要減少這種反應的影響，最大程度的減少誤差。

(二)質子轉移反應質譜。質子轉移反應質譜簡稱 PTR-MS, 該方法是近幾年應用比較廣發的技術，因為其具有靈密度高、監測時間短的優點，所以該方法應經在環境監測領域廣泛應用。其基本原理就是將各種VOCs電離成單一的離子，這樣質譜就可以快速識別，避免了絕對量的標定。但是該方法依然存在著一些問題就是只能通過核質比來區分離子，所以對于同分異構體的有機分子就難以區分。

(三)飛行時間質譜技術。在實際過程中，飛行時間質譜技術主要是基于相同動能但質荷比的離子在恒定條件電場環境下不斷運動，在確定距離的情況下，對不同物質結構進行測試的方式，從質子轉移反應和紫外光電技術的單光子紫外光電離技術的發展，促進電離技術的快速發展的同時，也促進了監測技術的發展。

四、結語

VOCs 監測技術主要集中在分析方法上，在采樣過程中如何減少 VOCs 的揮發，提高樣品的提純效率以及分析技術是監測 VOCs 的關鍵，也是今后 VOCs 監測技術研究發展的重點，技術人員只有加強這幾個方面的研究才能不斷的提高VOCs的監測水平。

[1]姜曉云.關于室內空氣中揮發性有機物污染的監測分析[J].中國科技博覽，2014(29)

[2]楊煥明.空氣中揮發性有機物在線監測技術研究進展[J].綠色環保建材，2016(02)

[3]姜毅.室內空氣中揮發性有機物污染研究現狀分析[J].資源節約與環保2017(03)

[4]李莉娜 尤洋 趙銀慧等.我國大氣中揮發性有機物監測與控制現狀分析[J].環境保護，2017(07)