環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機物監(jiān)測分析方法的研究

姚波　管文祥

摘 要：過去的一段時間內(nèi)經(jīng)濟快速發(fā)展，但同時也存在著一系列問題，那就是在大量消耗資源進行粗放式經(jīng)濟發(fā)展的過程中，損害了環(huán)境，空氣中污染物質(zhì)含量逐漸增多，對人的呼吸系統(tǒng)和身體健康產(chǎn)生了很大的影響。

關(guān)鍵詞：環(huán)境空氣；揮發(fā)性有機物；監(jiān)測分析方法

中圖分類號：X502 文獻標志碼：A

0 前言

在經(jīng)濟的發(fā)展過程中，因為污染物的排放和其他污染，空氣中揮發(fā)性有機物的含量危害到了人們的生活健康。導(dǎo)致VOCs含量較高的原因主要有工業(yè)排放、尾氣污染、污水處理不到位或者不處理等行為，這些污染源對環(huán)境空氣質(zhì)量的優(yōu)化造成了阻礙，會造成人體細胞癌變等癥狀，對環(huán)境和人體的安全都造成了威脅。對VOCs的監(jiān)測方法有很多種，目前被列入監(jiān)測系統(tǒng)的VOCs在美國有56種，在歐洲有30多種。

1 VOCs概述及危害

揮發(fā)性有機物（volatile organic compounds ，VOCs）是在空氣中存在非常普遍但是危害非常嚴重的氣體，其沸點在50℃～260℃，室溫下飽和氣壓超過133.32Pa，這種污染氣體的來源主要有化工工業(yè)生產(chǎn)、污水排放、垃圾處理廠廢料、汽車尾氣排放和其他污染行業(yè)的排放，VOCs的成分較為復(fù)雜，許多成分含量非常微小，但是容易導(dǎo)致細胞病變、出現(xiàn)畸形等情況，對環(huán)境安全和人的健康狀況造成了非常大的威脅。

目前測量VOCs的主流的方法是氣相色譜-質(zhì)譜法（gas chromatography.mass spectrometry，GC-MS），這種技術(shù)一直在VOCs的精確測量中發(fā)揮著作用，但是這種技術(shù)因為受限于電子轟擊技術(shù)和色譜的分析問題，存在著一定的局限性，不能實時的監(jiān)測和分析，時效性較差，在對測定樣品進行測定前的處理時，需要消耗大量的溶劑和樣品，在采集時需要消耗大量的人力物力進行采集，在運輸時運輸難度較大，樣品可能會發(fā)生損失或者各種成分之間混合導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致監(jiān)測的效果差，這種費力的監(jiān)測方法導(dǎo)致了監(jiān)測費用的上升，需要在樣品采集、儲存運輸和提純分離等過程中花費更多的費用，在這種形勢之下，發(fā)展新的在線實時監(jiān)測技術(shù)，出現(xiàn)了監(jiān)測方法研究的新的方向。

2 VOCs的采集方法

因為VOCs在空氣中的含量較低，因此對樣品的良好的采集技術(shù)是非常重要的，可以保證樣品測定結(jié)果的準確性和科學性。

2.1 容器捕集法

容器捕集法在國外應(yīng)用較為廣泛，主要是使用Summa罐進行收集，在取樣時采用USE-PA技術(shù)，分別使用TO-14和TO-15對非極性和極性物質(zhì)進行分析，Summa罐在收集中可以避免吸附物的分解，并且可以同時對多種物質(zhì)進行分析。國外的相關(guān)學者對采集的有機物進行了測定，發(fā)現(xiàn)使用Summa罐采集到的VOCs氣體純度是更高的。但使用Summa罐也存在著一些問題，使用罐進行取樣的前期成本是較大的，對低濃度的有機物沒有相應(yīng)的測定標準，不能確定準確的值，儀器檢測方面也存在著問題。除了Summa罐以外還有玻璃容器和聚合袋采集的方法，聚合袋的成本較低，使用并不復(fù)雜，但密封存在問題，可能會導(dǎo)致氣體泄漏和樣品損失，玻璃容器因為其自身的物理特性，非常容易導(dǎo)致破碎，而且便攜性較差，在進行野外測樣時局限性較大。

2.2 吸附法

吸附法使用較為簡單，能適應(yīng)大多數(shù)VOCs收集的情況，是目前應(yīng)用最為廣泛的采集方法，我國就主要使用這種方法進行測定，如環(huán)境標準HJ584—2010和ISO16200—2001兩種。吸附法中主要使用固體的吸附物對氣體進行吸附收集，吸附物需要具備容納有機物量大、吸附速度快、物質(zhì)不容易發(fā)生變化等特性，主要的吸附物有Tenax和活性炭物質(zhì)。

Tenax是國際上常用的吸附物，這種物質(zhì)對于空氣幾乎不會產(chǎn)生污染，收集過程較為環(huán)保，物質(zhì)化學性質(zhì)穩(wěn)定，在溫度較高時不會發(fā)生變化和降解，Tenax-GC能夠采集80℃～200℃的物質(zhì)，Tenax-TA是技術(shù)進步發(fā)展的產(chǎn)物，可以用來采集280℃的物質(zhì)，這種吸附物在經(jīng)過很多研究人員的測試后，對很多苯類物質(zhì)有較強的吸附能力，采集效果較好。

活性炭在是吸附法最常用和應(yīng)用最為廣泛的物質(zhì)，對非極性物質(zhì)有很強的吸附能力，吸附能力強主要是因為表面的微型孔較多，與ACF表面直接接觸。國內(nèi)的相關(guān)專家學者以活性炭纖維作為原材料，建立了切實有效的VOCs測定方法。

但是在實際的監(jiān)測分析工作中，有機物的沸點相差較大，單一的吸附物無法滿足需求，因此混合吸附物被使用，混合吸附物可以根據(jù)有機物的化學性質(zhì)、沸點等特性對物質(zhì)進行吸附，吸附的物質(zhì)種類較大，在使用完成后可以進行回收，對于多種揮發(fā)物混合的空氣采集效果尤為顯著。

2.3 固相微萃取法

這種方法是一種比較新的采集方法，由于能夠?qū)崿F(xiàn)采集、濃縮一體化操作，所以相對于傳統(tǒng)技術(shù)而言，在生產(chǎn)效率上有明顯的提升與進步，而且能夠節(jié)約人力在檢測工作上的應(yīng)用，讓測定工作準確、快速的發(fā)展目標得到初步的實現(xiàn)。這種測量設(shè)備的結(jié)構(gòu)主要由萃取探頭與手柄兩個部分組成，探頭用于測量中空氣樣本的手機，只需將其直接暴露在待檢測的空氣之中就能實現(xiàn)自動化測定樣本的收集，在自動采集工作完成之后還需要手動將探頭收入設(shè)備內(nèi)部。由于探頭在設(shè)計上采用了PDNS為涂層，所以在對揮發(fā)性有機物的收集與親和上有明顯的提升。在后續(xù)的設(shè)備改進工作中，為實現(xiàn)應(yīng)用范圍的進一步擴大以及測量針對性的進一步細化，探頭設(shè)計在涂層上有更多的選擇。

3 VOCs的監(jiān)測分析方法

3.1 GC與GC-MS

GC具有速度快、使用范圍廣等優(yōu)點，能夠?qū)ξ镔|(zhì)進行定量的分析，GC-MS還可以對沒有進行分離的色譜峰進行分析，其結(jié)果的準確度較高，得出數(shù)據(jù)較為準確，可以省略掉其他色譜檢測器的工作。在工作性能上，該種監(jiān)測方法可以同時檢測到未進行分離的色譜峰，所以能夠滿足更多的測量工作要求，成為痕量物質(zhì)測量中最為常用的測量方法。隨著該項測量技術(shù)自身的應(yīng)用與改進，其最低測量濃度逐步降低，目前可達0.2mg/m3～0.6mg/m3，而且在大量實驗的基礎(chǔ)上也得出了其最佳取樣條件，處于最佳該工作狀態(tài)的設(shè)備測定精確率不僅能使時鐘保持在穩(wěn)定狀態(tài)，還能得到進一步的提升。

3.2 HPLC測定方法分析

隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，其與社會各行各業(yè)的聯(lián)系也日益密切，在環(huán)境空氣測量領(lǐng)域也漸漸取得了長足的發(fā)展。HPLC測定技術(shù)就是自動化控制技術(shù)與環(huán)境有機物測定技術(shù)聯(lián)合發(fā)展的成果，這種測定技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)測定工作的自動化與高效能運作。其對試樣的要求也更為簡便，揮發(fā)性已經(jīng)不能成為制約其測定工作開展的關(guān)鍵因素。在測定部分，其采用紫外檢驗、熒光檢驗等多種方法進行，讓測定工作的工作范圍有了很大的擴大，其最低測定限度也達到5ng～300ng。

3.3 其他測定方法

對于環(huán)境中有機物的測定是我們掌握空氣污染狀況的關(guān)鍵手段，更是我們了解環(huán)境、保護環(huán)境的開始，所以我們的測定技術(shù)需要不斷地進行發(fā)展與改善。

結(jié)語

空氣中的有機物一旦超出正常范圍就會對我們的生活造成嚴重的危害，所以對于環(huán)境空氣的凈化與保護工作必須受到充分的重視。對測定技術(shù)進行研究與分析將會幫助我們走好未來的空氣凈化之路。

參考文獻

[1]杜振輝，翟雅瓊，李金義.空氣中揮發(fā)性有機物的光譜學在線監(jiān)測技術(shù)[J].光譜學與光譜分析，2009，29（12）：3199-3203.