大氣中揮發性有機物（VOCs）檢測技術研究

顧建祥 周云飛

摘 要：文章首先對揮發性有機物檢測的必要性進行簡要分析，在此基礎上對大氣中揮發性有機物的檢測技術要點進行論述。期望通過本文的研究能夠對揮發性有機物檢測水平的提升有所幫助。

關鍵詞：大氣；揮發性有機物；檢測

1 揮發性有機物檢測的必要性

揮發性有機物簡稱VOCs，其泛指在常溫和常壓狀態下，物質分子能夠隨意向四周散發、自由移動的固體和液體有機化合物。各個國家對VOCs的定義均有所差別，如美國某環保組織對它的定義是任何參與大氣光化學反應的碳化合物，僅有極少數的碳化合物不包含其中，如一氧化碳、二氧化碳、金屬碳酸鹽等；德國某權威機構對它的定義是沸點或初餾點小于等于250℃的有機化合物。大氣中VOCs的主要來源為工業生產排放的廢氣、汽車行駛過程中產生的尾氣以及光化學煙霧等。

VOCs會對環境造成危害，這里的環境包括水源、土壤和空氣，在太陽光及熱能的雙重作用下，VOCs參與氧化氮反應會生成臭氧，由此會造成空氣質量下降，并且還是光化學煙霧及城市霧霾的主要成分。VOCs是PM2.5和臭氧的前提物質，大氣環境中，VOCs在PM2.5的比重約為2040%，還有一部分PM2.5是直接由VOCs轉化而來，由于PM2.5的粒徑較小，加之其本身的活性較強，很容易附帶各種有毒有害物質，并且其在大體當中停留的時間較長，對大氣質量及人體健康均有嚴重的影響。因大多數的VOCs為溫室效應氣體，所以它的存在會造成全球性氣候變暖。VOCs對人體健康的危害也比較大，當其超過一定的濃度時，會對人的眼睛和呼吸道產生強烈的刺激，并引起皮膚過敏、咽喉疼痛和全身乏力等癥狀，同時VOCs會通過人體的血液循環進入到大腦，從而損壞中樞神經，更為嚴重的是，VOCs有著一定的致癌性、致畸形作用，還會破壞生殖系統。為最大限度地降低VOCs的危害，有必要采取有效的檢測技術，對大氣中的VOCs進行檢測，根據檢測結果判斷其濃度是否超標。

2 大氣中揮發性有機物的檢測技術要點

2.1 VOCs的采集

對大氣中的VOCs進行收集是檢測的重要環節之一，較為常用的方法有以下幾種：

（1）被動采樣法。這是環衛和環監部門收集大氣中VOCs較為常用的一種方法，從適用性的角度上看，該方法在室內空氣監測采集中的效果較為明顯，若是用于室外環境大范圍的空氣采集存在一定的困難，并且效果卻無法保證。究其根本原因是，大氣中的VOCs密集程度較高，檢測技術人員如果進行樣本采集，需要將吸附劑直接暴露在空氣中，借助各種揮發性有機物的流動性擴散至吸附劑的周圍，由此可以使VOCs粘附在吸附劑上，鑒于該方法必須以空氣流動為前提，如果空氣流通性較差，那么將無法正常完成樣本的采集工作，有效的檢測也就無法完成。不僅如此，環境溫、濕度及大氣中的其它物質所產生的干擾，都會對檢測效果造成影響。

（2）容器采集法。這是采集VOCs最為簡單的一種方法，其適用于濃度較高的污染源，收集樣本的容器都是日常生活中比較常見的物品，如密封性良好的塑料袋、針筒注射器以及罐子等等。雖然塑料帶的獲取途徑較多，價格也比較低廉，但就算密封性再好的塑料袋在使用時也可能出現滲漏，這樣不但會導致樣本損失，而且還可能造成樣本污染；注射器的內壁會吸附一部分樣本，由此也容易導致樣本損失，從而影響檢測結果的準確性；玻璃容器的采集體積有限，并且易碎。罐取樣技術在國內外的應用較為廣泛，如Summa技術，這是一種利用預先抽真空的罐子進行空氣樣本采集，它的優點是能夠有效避免光照及化學反應對樣本性質的影響，可最大程度地確保樣本的完整性，并且回收率較其它采樣方法高很多，防止了吸附和污染對樣本質量的影響。

（3）動力采樣法。當采樣時需要對VOCs的平均濃度及其峰值濃度進行測定時，這種方法十分適用。最初對該方法進行應用時，一般都是以顆粒態活性炭吸附進行樣本采集，受靈敏度的影響，使得該方法只能在濃度較高的VOCs分析中使用。同時Tenax也是一種效果較好的吸附劑，其在固態、液態和氣態三類揮發性有機物的樣本采集中得到了廣泛應用。然而，由于這種吸附劑本身的價格非常昂貴，加之其吸附容量不高，從而限制了它的應用范圍。通過不斷地實踐后，業內的專家學者發現，活性碳纖維是效果較好的一種吸附劑，其不但吸附容量大，而且容易解吸。

通過上述三種采樣方法進行分析后發現，每種方法均有優缺點，鑒于此，在實際工作中，可結合具體情況選擇樣采集方法，如有必要，可將這些方法結合到一起使用，相互彌補缺陷，提高采樣效率和質量。

2.2 VOCs檢測技術

（1） GCMS檢測。這是VOCs檢測中最為常用的方法之一，GC是其氣相色譜法，MS是質譜法，通過該方法能夠為未知氣體進行定性和定量分析。國外在很早之前便開始研究定性和定量分析的基本原理及具體方法，并取得了顯著的成果，利用GCMS對大多數VOCs進行檢測，檢出限在110μg/kg。一些專家學者利用該方法對某油罐區上方大氣中的VOCs進行了檢測，主要目的是分析VOCs的種類及具體含量，雖然取得的結果令人滿意，但檢測過程中尚存不足和需要改進之處，如樣本的采集難度較大，不便于運輸，儲藏方法不當造成樣本混合，預處理費用高，溶劑消耗量大等等。為解決上述問題，對該方法進行改進，大部分問題都得到有效解決，檢測結果的準確性進一步提升。

（2）PTRMS檢測。這是近幾年快速興起的一種檢測方法，PTRMS是質子轉移反應質譜的簡稱，其突出的特點在于監測時間短、密度高、靈活性強等等，正因如此，使得該方法在環境監測領域中得到越來越廣泛的應用。使用該技術對VOCs進行檢測的過程中，可將VOCs電離成單一的離子，隨后通過質譜便可對其進行快速識別，避免了絕對量的標定。

3 結論

綜上所述，VOCs除了會對環境造成嚴重的破壞之外，還會對人體健康帶來巨大的影響，為最大限度降低VOCs的危害，應當做好相關的檢測工作。這就要求檢測人員應當對相應的方法加以了解和掌握，并合理運用到實際工作當中，從而確保檢測工作的有序進行。

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