揮發性有機化合物的檢測分析

王琰

摘 要：為了能夠更好地完成室內空氣中揮發性有機化合物（TVOC）的檢測，本文結合實際工作經驗，對揮發性有機化合物的檢測進行了分析。

關鍵詞：揮發性有機化合物；檢測；分析

引言

VOC 即揮發性有機化合物（Volatile Organic Comounds），常見有甲醛、苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酮類、TVOC（6～16 個碳的烷烴）等。

一、空氣中VOCs的采樣方法

空氣中VOCs的采樣主要分主動采樣和被動采樣。在實際工作中，多采用被動采樣，主要有容器捕集法、固體吸附劑法、SPME法。

1.1容器捕集法

容器捕集法是將內壁經硅烷化處理的不銹鋼罐內部抽成真空后，用減壓或加壓的方式采樣。采集的試樣需再用固體吸附劑吸附（如Tenax）或低溫富集處理，然后導入GC-MS測定。該方法操作繁瑣，富集倍數小，容器對VOCs有吸附，但優點是一份試樣可用作多次分析。Kelly曾用此法研究了有毒VOCs在采樣容器中的穩定性，并對不同的化合物在容器中的穩定性作了總結。EPA曾建立了一個數學模型來預測痕量VOCs在采樣容器中的穩定性。

1.2固體吸附劑采樣法

用固體吸附劑捕獲空氣中VOCs也是通常采用的方法之一。吸附劑選擇的一般原則為：（1）具有較大的比表面積，即具有較大的安全采樣體積；（2）具有較好的疏水性能，對水的吸附能力低；（3）容易脫附，分析的物質在吸附劑上不發生化學反應，即只是物理吸附。常見的固體吸附劑采樣法有：Tenax富集采樣法、活性炭吸附溶劑洗脫法、活性炭纖維采樣法和混合吸附劑采樣等方法，這里就不詳細論述了。

1.3固相微萃取法（SPME）

SPME是一項較新的采樣方法，該法操作簡單方便、無需有機溶劑，集采樣、萃取、濃縮和進樣于一體。SPME裝置由萃取頭和手柄兩部分組成。該法的關鍵在于萃取頭，其上1cm長的融熔石英纖維表面涂有聚合物。常見的萃取頭以聚二甲基硅氧烷（PDMS）為涂層，它對于吸附非極性化合物有非常好的選擇性。以聚丙烯酸酷（PA）為涂層的萃取頭適用于采集極性化合物，主要用于分析有機氯、酚類等。涂層的厚度影響化合物的采集，100μrnPDMS適用于低沸點、易揮發的非極性化合物，7μmPDMS適用于中等揮發、高沸點的非極性化合物，因此對某一種或一類化合物應選用一個合適的萃取頭。采樣時利用手柄將萃取頭推出，使其直接暴露于室內空氣中進行采樣，無需動力；采樣結束后，收回萃取頭即可。分析時，將該裝置直接插入GC進樣口，推出萃取頭，吸附在萃取頭上的有機物就會在進樣口進行熱解吸，隨載氣進入毛細管柱進行測定。由于解吸時沒有溶劑注入，且分析物很快被解吸送入GC柱，所用的毛細管柱可以很短很細，這可加快分析速度提高檢出限。目前，SPME已廣泛用于環境樣品的分析。

二、揮發性有機污染物分析方法

通常用于分析VOCs的方法有比色管檢測法、氣相色譜法（GC）、高效液相色譜法（HPLC），氣質聯用（GC-MS），熒光分光光度法、膜導入質譜法等。其中最常用的是氣相色譜法和氣質聯用

2.1比色管檢測法

比色管檢測法是一種簡單實用的檢測技術，由一個充滿顯色物質的玻璃管和一個抽氣采樣泵構成。在檢測時，將玻璃管兩頭折斷，通過采樣泵將室內空氣抽入檢測管，吸入的氣體和顯色物質反應，氣體濃度與顯色長度成正比，從而可以直觀地得到氣體的大致濃度。此方法數據代表性差，目前的檢測范圍不足以覆蓋全部的TVOCs成分。

2.2氣相色譜法

氣相色譜具有高效能、高選擇性、高靈敏度、速度快和應用范圍廣等特點，尤其對異構體和多組分有機混合物的定性、定量分析更能發揮作用。使用氣相色譜——氫火焰離子化檢測器（FID）對有機污染物進行定性和定量測定是比較成熟的方法之一。

FID是利用氫氣/空氣火焰的熱能和化學能作電離源，使有機物電離，產生微電流而響應的檢測器。它是一種破壞性的質量型檢測器，其響應值取決于單位時間進入檢測器的組分量，峰高隨著載氣流速的增加而增大，峰面積基本不變。FID對氣體流速、壓力和溫度變化不敏感。它對H2O，O2，N2，CO和CO2等無響應，對幾乎所有的有機化合物均有響應，特別是對烴類靈敏度高，且響應與碳原子數成正比，檢測限達10-12g/s。氣相色譜法在對組分直接進行定性分析時，必須用已知物或己知數據與相應的色譜峰進行對照，或與其它方法如質譜、光譜聯用，才能獲得肯定的結果。在定量分析時，常需要用己知純樣品對輸出的信號進行校正。

2.3色質聯用法（GC-MS）

色質聯用法可以測定TVOCs中各種組分的種類和濃度，分析結果準確可靠。缺點是采樣和分析過程復雜，分析時間長，測量成本高。

質譜檢測器（MSD）可對未知化合物進行定性鑒定，又可用于痕量組分的定量分析。MSD由離子源、質量分析器和離子檢測器組成。離子源將待測組分電離成離子，并使這些離子加速和聚焦成離子束。質譜檢測器將不同質荷比的離子分離，經質量分析器分離之后的離子，進入離子檢測器，將正負離子流轉變成電信號輸出，MSD的輸出為電壓—質荷比—時間三維圖譜。MSD的定性采用全掃描質譜圖，分子離子峰可確定待測組分的分子量，各碎片離子是該分子的一些組成部分。可采用計算機檢索定性，也可通過圖譜解析定性。MSD定量的基礎是待測組分的峰強與其含量成正比。通常首先對總離子流圖中待定量組分進行鑒定，確保樣品中有被定量組分存在，然后確定用于定量的特征離子，作標樣校準曲線，進行實際樣品的分析。

與氣相色譜法相比，GC-MS法除具有高效分離能力和準確的定性鑒定能力外，還能夠檢測尚未分離的色譜峰，且其靈敏度更高，數據更可靠，在一般應用中可省去其他色譜檢測器。因此，GC-MS聯用技術逐步成為檢測痕量物質的重要手段。

三、空氣中揮發性有機物測定注意問題

3.1有機物采樣誤差

采樣誤差表現為：（1）廢氣采樣素質，未能依據標準落實變徑、彎頭位置的采樣。（2）測量過程中風速不準確，會影響風量的計算，導致測量排放濃度工作受到影響，最終的測定值與實際值存在著較大的偏差。（3）在水質監測中，若是污口存在斷面在其取樣中，濃度相對水域監測會高出很多，最終的檢測數據也難以精準反映出檢測對象的實際情況。

3.2 數據不符合問題

在環境空氣監測中，需要從邏輯判斷角度出發，分析數據與監測數據之間的差距性，以此分析數據是否存在異常情況。針對從業時間較長的環境空氣監測人員，就不同行業、區域的環境空氣監測、環保設備處理效率等必須要做到心中有數，一旦發現監測數據與日常數據存在著較大的差距，需要特別甄選與對待，針對與實際情況不符的數據需要基于經驗的基礎上，開展深入分析。

3.3 監測誤差

針對監測誤差現象，在監測數據充實的情況下，必須要將異常數據全部剔除，針對剩下的數據開展全面分析與評價。針對忽略的數據、存在缺陷的數據，需要重新開展數據監測，更好的滿足數據需求，采取有效措施保障監測數據的精準性。

3.4 異常監測數據

針對監測數據異常的情況，需要重新監測并詳細將檢測數據記錄下來，開展深入分析，以此確保監測數據具備可追溯性，及時處理檢測數據。只有真實、有效的環境監測數據，才能夠實時掌握環境情況，以此確保環境保護工作的合理性與有效性，一旦出現監測數據異常，需要深入分析其原因，并采取有針對性的解決方式，確保數據的真實性與可靠性。

四、結束語

室內空氣中揮發性有機化合物檢測是一項過程長、步驟多的工作，想要得到精準的檢測結果，需要我們在各個環節上認真對待，希望筆者的一些小結能對大家有所幫助。

參考文獻

[1]劉國文. 揮發性有機化合物（VOC）含量檢測初探[N]. 中國包裝報，2013-08-26（006）.

[2]魯君，李莉，林立，鄔堅平，王紅麗，陳長虹.揮發性有機化合物氣體泄漏檢測與修復技術[J].化工環保，2011，31（04）：323-326.

（作者單位：克拉瑪依市科華技術服務有限責任公司）