環境檢測中揮發性有機物檢測方法的合理運用

蔣毛梁

摘要：在生產和生活環境中經常會存在有機物的使用和揮發，有些無色無味的揮發性有機物具有一定的毒性、可燃性或者窒息性，進而要對其加以檢測。目前可用于檢測揮發性有機物的方法呈現出多種類型，但總體上都要經過兩個核心的步驟，一個是從空氣中采集樣品，另一個是利用專業儀器實施檢測。本文介紹了常規的樣品收集方法和揮發性有機物檢測方法。

關鍵詞：環境檢測;揮發性有機物;檢測方法

引言：

環境中揮發性有機物的檢測包括定性和定量兩種類型，在具體實施過程中要借助一定的方法來采集一定的空氣樣本，可使用容器來收集樣本，也可使用特定類型的吸附劑，然后經解析獲取樣本。得到空氣樣本之后利用專業儀器分析其中有機物的具體成分和含量。

一、采集環境中揮發性有機物的方法

（一）容器收集

揮發性有機物漂浮于空氣中，當其濃度比較高時，直接將空氣收集到特定的容器中，混雜在這些空氣中的有機物自然也就被采集到容器中。但是如果有機物在空氣中的濃度比較低且分布不均勻時，這種采集方法就難以奏效。目前使用最廣泛的是罐狀容器，基于這一原理的典型采樣方法是Sum-ma罐取樣技術，其原理是先將罐狀容器預先抽成真空態，然后在采集環境中去除罐子的密封，樣品會自然地充滿整個罐子。對精度要求不高的采集活動可使用注射器或者塑料袋，這類采集主要用于做定性判斷，也就是檢查環境中是否存在某類物質，但如果要開展精密的檢測，塑料袋和注射器都存在一定的缺陷[1]。塑料袋密封性不足，注射器內壁會沾染一定量的有機物，檢測效果會受到較大的影響。

（二）有動力采樣

有機物的檢測一般具有多種數據需求，峰值濃度反映了一段時間內的最高濃度數值，而特定時段內的平均濃度也具有很高的參考價值，如果要同時測量這兩項數值，那么就可采用有動力采樣。在具體操作中可使用Tenax吸附劑或者顆粒態的活性炭吸附劑采集空氣中的有機物，但是這兩種吸附劑的特點都是吸附容量相對比較小，當空氣中的有機物質含量較高時可采用，低濃度條件下不宜采用。而且Tenax吸附劑的價格也比較高，這一點限制了其使用場景[2]。后來經過廣泛的實踐，人們發現活性炭纖維有效地克服了顆粒狀活性炭和Tenax吸附劑的缺點。

（三）被動式采樣

室內空間相對比較小，并且呈現出一定的密閉特點，在采集室內環境中的揮發性有機物時可使用被動式采樣，因為在室內環境中，有機物通過長時間的揮發，其含量相對比較高，同時室內空氣通過門窗產生了一定的流動性。此時將吸附劑暴露在室內空氣中，有機物隨著空氣流動的過程中就會逐漸擴散到這些吸附劑上。這種采集方法只能用于室內檢測，并且在具體操作的過程中還要確保室內空氣形成一定的流動性，否則有機物無法擴散到吸附劑上。另外，被動采樣對溫度和濕度等環境因素也具有一定的要求，濕度過大時可能延緩有機物的擴散。

二、檢測環境中揮發性有機物的方法

（一）氣相色譜-質譜法（GC-MS）

第一，原理和應用場景。關于這種檢測方法的應用原理可參考圖1，在真空系統中將樣本離子化，然后利用質譜計檢測器分析這些離子的成分，分析過程采用計算機輔助完成。這種檢測方法可用于對有機物做定性判斷，也就是檢查是否存在。也可通過檢測獲取空氣中揮發性有機物的具體含量（濃度），由于對這種方法的研究和應用都比較早，因而其原理也比較成熟，對于絕大多數的揮發性有機物，這種檢測方法的檢出限一般在每千克樣品中檢出1到10ug的有機物[3]。在油罐區揮發性有機物的檢測中經常使用這種方法，并且也取得了不錯的效果。

第二，應用缺陷。1）取樣和運輸困難。揮發性有機物在取樣、保存和運輸的過程中有可能存在被氧化、受污染、被稀釋等風險，任何一種情況的發生都會降低檢測的精確度，因此，在樣品采集和運輸的過程中應該確保采集方法的有效性、消除樣品被氧化和污染的風險。2）樣品預處理難度大。采集后的空氣樣品要經過一定的預處理才能用于詳細地檢測，而樣品中除了空氣、有機揮發物之外，還可能存在其他類型的物質，有機揮發物的種類也可能是多樣性的，此時就必須利用大量的溶劑來溶解、吸附樣品中的有機物，并且分離其他的干擾性物質，整個過程非常繁瑣，還會造成較高的經濟成本和時間成本，分離和檢測活動要在專業的實驗室中完成，因而對檢測環境也提出了較高的要求。（詳見圖1）

圖1 ?氣相色譜-質譜法實現原理

（二）質子轉移反應質譜法

這是一種發展起步相對較晚的檢測方法，也被稱為PTR-MS檢測法。和GC-MS相比較，該檢測方法不用對樣品實施復雜的預處理，也不用標定樣品的絕對量。將待檢測的氣體樣品直接通入質譜儀中，在儀器的電離作用下，氣體樣品轉化成單一的離子，質譜儀可以快速而便捷地識別出離子的種類，這樣也就完成了檢測。相關的檢測裝置主要包括了進樣裝置、離子源、質子轉移反應區以及離子透鏡聚焦接口等。其中的離子源主要用于產生高純度的 離子，這些帶有正點電荷的離子能夠和有機物發生化學反應，進而奪取有機物的負離子，將其質子暴露出來。所以本質上講，PTR-MS依靠質子來區分具體的有機物[4]。但有機物即使分子量完全一樣，但化學構型不一定一樣，同分異構的有機物并不等同，可見，這種檢測方法也會存在一定的缺陷。

（三）高效液相色譜法

第一，檢測原理。將空氣中的有機質溶于液相中，然后將這種具有流動性的液相物質流經固相，有機物和這些固定相之間存在各種潛在的作用關系，有些是相互吸附，有些是相互排斥，并且作用的強度也各不相同，正是因此，這些有機物會以不同的時間從固相中流出來，然后再利用質譜法加以識別。第二，檢測優勢。這種檢測方法通過實踐檢驗，發現其檢測的速度比較快，并且還具有較高的靈敏度。

三、結束語

檢測環境中的揮發性有機物時，要先通過容器采樣、被動采樣或者有動力采樣的方法獲取一定量的空氣樣品，這幾種采樣方式都具有各自的特點和適用場景，要結合實際情況合理應用。獲取樣本之后利用GS-MC、PTR-MS或者高效液相色譜法來分析樣品中有機物的含量和種類。

參考文獻

[1]謝馨、陸曉波、張守斌.南京市環境空氣揮發性有機物監測方法比對研究[J]. 中國環境監測，2020，v.36;No.206（04）：16-20.

[2]李萬杰，周凌雁.環境空氣中揮發性有機物監測分析方法的研究[J].中國化工貿易，2019，011（015）：88.

[3]常杪，丁杉杉，朱雁南，等.中國揮發性有機物污染防治政策及對監測技術的管理需求[J].中國環境管理，2016，8（6）：50-54.

[4]王麗琴，李博偉，黃宇，等.環境中揮發性有機物監測及分析方法[J].地球環境學報，2016，7（002）：130-139.