城市大氣中揮發性有機污染物監測技術進展

李佩鏈

【摘要】：通過對揮發性有機污染物的來源及危害進行簡要說明，著重對揮發性有機污染物監測技術進行了詳細分析。

【關鍵詞】：揮發性有機污染物；監測技術；研究；進展

化工原料的大規模使用，燃料的不完全燃燒等多種因素所產生的大量揮發性有機物，造成大氣污染日益嚴重，對生態環境帶來難以估量的破壞，對居民的身心健康帶來長久負面影響。同時，揮發性有機化合物通常都會伴隨著光化學反應，其產生的二次污染物殺傷力仍不能小覷。如何采用大氣環境在線監測、定量遙感監測等多種手段，對大氣污染進行有效跟蹤，并反饋相關部門及時做好預案，從而降低污染指數，保障居民的正常的生產生活，成為防治大氣污染的重要措施。

1、揮發性有機污染物的來源及危害簡介

1.1揮發性有機污染物（VOCs）的來源

揮發性有機污染物，是由于揮發性有機物對人們的健康會產生危害，因而把這些揮發性有機物稱作“揮發性有機污染物（VOCs）”。本文所提到的揮發性有機污染物，亦即揮發性有機物。關于對揮發性有機物的定義，最為權威的當屬1989年世界衛生組織下的定義。該組織指出，揮發性有機物的兩個基本特征：一是熔點低于室溫；二是沸點在50～260℃。VOCs的化合物主要有脂肪烴、芳香烴、鹵代烴、萜烯、含氧有機物等其他類，大致有9類。產生這些化合物的行業涉及制藥工業、印刷工業、石油化工、涂料裝飾業和交通運輸以及表面防腐等。其中：脂肪烴這一化合物主要由木制家具和家庭日常用品“貢獻”；芳香烴是由室內烹飪、吸煙、燃油燃料和涂料“貢獻”；鹵代烴是由粘合劑“貢獻”；萜烯是由木制家具和膠粘劑“貢獻”；含氧有機物是由建筑裝飾材料和粘合劑“貢獻”。

1.2揮發性有機物（VOCs）的危害

根據目前行業界和學術界對揮發性有機物危害的研究可知，VOCs的危害主要是表現在有毒、惡臭和破壞大氣臭氧層等兩個方面。揮發性有機污染物帶有毒性，味惡臭，濃度超過標準后能對人的身心健康造成危害。比如：對人的心、肺、肝等內臟有害，會造成人的記憶力衰退，出現急性和慢性中毒，嚴重的會致癌。另外，揮發性有機污染物對臭氧層造成破壞后，會加大太陽紫外線輻射對人體的危害，同時引起光化學煙霧，從而導致大氣呈酸性化，助長酸雨的發生。VOCs的危害，必須引起全人類的警惕和防范。

2、揮發性有機污染物的監測方法分析

目前，揮發性有機污染物的監測方法主要有檢測管法、袖珍式有毒害氣體檢測器法、便攜式傅里葉變換（FT）紅外光譜儀法、便攜式氣相色譜儀法和氣相色譜/質譜聯用分析法等幾種主要監測技術。前面4種是最基本的監測方法，但隨著空氣環境的惡化，這4種監測方法通常不能滿足監測需要，主要是運用氣相色譜/質譜聯用分析法。

2.1檢測管法

對揮發性有機污染物進行監測的最原始的監測技術是檢測管法。所謂檢測管法，是指通過判定被監測氣體通過某一檢測管時，檢測管上填充的顏色變化情況來對被監測氣體進行分析。使用檢測管法時，檢測管通常會被涂滿顏色，并標有長度或刻度標尺，以用來測定某一有害氣體在空氣中的含量。

該方法的優勢是操作簡單、快捷，能夠用來對揮發性有機污染物定性和半定量測試。其劣勢是在不能確定污染物及其種類未知的情況下，比如有機污染事故，使用這種方法難以滿足現場定性和定量分析的要求。

2.2袖珍式有毒害氣體檢測器法

袖珍式有毒害氣體檢測器法所采用的儀器性能高，其靈敏度也是非常高，并且檢測范圍廣泛，易于攜帶，能夠用來測定VOCs的總量和單項氣體，這是一種快速用來處理有機污染事故的有效方法。然而，該監測技術對那些較復雜的揮發性有機污染物則“束手無策”，對這些污染物難以進行定性，只能進行簡單的初期防護、后期處理和去除污染確認和恢復過程的污染確定等較淺層次的分析工作。

2.3便攜式傅里葉變換（FT）紅外光譜儀法

便攜式傅里葉變換（FT）紅外光譜儀法，也是曾經對VOCs進行監測的一種監測技術。其基本原理是通過借助化合物能夠吸收紅外光的特性，并且這種紅外光的吸收量能夠被測定，加上每種化合物都是以固定的頻率吸收紅外光，這種頻率呈現一定的特征和規律，從而通過使用紅外光譜就可以“認出”揮發性有機污染物。當需要進行應急監測時，通過使用該技術能夠對有毒害的未知氣體進行定性和半定量分析。

其優點體現在性能強大、處理速度快、便于攜帶和簡易等方面。其不足是對于某些頻率相同或相近的多種化合物復雜氣體，由于存在相互干擾的現象，使用這種技術會使監測儀器出現誤差，監測人員也難以進行校準。

2.4便攜式氣相色譜儀法

處理和防范頻繁發生的環境污染事件的問題，催生和推動了環境科學的發展，而環境科學的出現和發展，則是環境分析監測技術不斷發展和創新的動力。由于人們生活水平的不斷發展和對環境監測技術的要求提高，比如被監測氣體的濃度應以更低為宜，加上被監測氣體其結構類似的化合物對環境有著不同的影響和監測氣體存在的時間性和空間性問題，研究出一種能夠更加適應人們環境監測需要的監測方法，成為對揮發性有機污染物進行監測的客觀要求。

在這種背景下，隨著新型靈敏的廣譜型檢測器的出現和高效毛細管柱的廣泛使用，人們通過借助電子技術研究出了一種全新的便攜式氣相色譜儀監測技術。使用便攜式氣相色譜儀法進行監測，優點是高性能、靈敏度高、重量輕、體積小、便于攜帶；缺點是僅限于對已知保留時間的化合物進行分析，不能夠用來定性判斷揮發性有機污染物質，不是最佳的污染物定性手段。

2.5氣相色譜/質譜聯用分析法

隨著社會生產技術和經濟水平的不斷發展，人們在原有的監測方法基礎上研究出了一種全新的VOCs監測技術———氣相色譜/質譜聯用分析法。該方法能夠用于污染事故的應急監測（快速監測），對快速分離和鑒別復雜的混合揮發性有機物提供了有效的途徑，能夠進行定性監測，同時完成對多組份物質的定量分析。

結語

隨著全球對揮發性有機污染物排放標準和要求的日益提高，對VOCs的監測工作也將帶來更多的挑戰。監測技術的確定既要能滿足對監測區域污染排放和變化特征的識別，又要兼顧監測地區的實際情況，選擇有針對性和具有可操作性的監測方法，亦可選擇多種方法相結合。

【參考文獻】：

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