環境監測中揮發性有機物監測方法的運用

楊 萌 許 信

（1 河南省南陽生態環境監測中心 河南南陽 473000 2 河南省南水北調中線渠首生態環境監測中心 河南南陽 474475）

引言

在空氣中常常會有揮發性有機物（VOCs）伴隨其中，揮發性有機物其實就是在空氣中的化合物成分，這些化合物的沸點是在50℃到250℃之間，在常溫的情況下，這邪惡揮發性有機物常常是以整機的模式下存在的，種類甚至多達幾十種，這些揮發物中的多會含有環芳烴成分，當空氣中的揮發性有機物超過一定的數值是會對人體帶來傷害，致癌的可能性也會增加，揮發性有機物的源頭其實就是兩大類的組成，其一是自然因素，自然因素顧名思義就是指動植物、微生物；再則就是人為因素，主要就是日常人們生活中的是汽車尾氣排放，還有工業生產中化工廠污染源排放[1]。現在，我們生存環境中空氣中常常會有PM2.5 和O3污染現象產生，這種現象出現的原因就是揮發性有機物所引起的。

基于此，全球方位內的生態研究領域都已經非常重視監測揮發性有機物的與治理揮發性有機物。我國環境監測工作中也非常重視揮發性有機物的檢測工作。目前，環境揮發性有機物的監測方法中使用頻率最高的就是氣相色譜法，這種方法的分析速度比較快，同時靈敏度也比較高。

1 揮發性有機物的定義

揮發性有機化合物（Volatile OrganicCompounds，以下簡稱VOCs）的在全球范圍內都沒有一致的定義，目前，在各個種類的檢測方式中人們對于目標化合物的檢測也越來越重視[1]。接下來將目前全球范圍內針對揮發性有機物的定義方式進行分析：

例如，首先在世界衛生組織（WHO）的定義中認為：當某類有機物化合物大于標準大氣壓的時候，并且在室溫以下以氣態的狀態保留于空氣中、并且其沸點的范圍50 攝氏度到260 攝氏度之間的化合物的總稱視為揮發性有機物。其次是美國聯邦環保署（EPA）、美國ASTMD3960－98 標準等將揮發性有機物的定義是某種有機化合物能與大氣光化合產生作用的稱為揮發性有機物[2]。最后現在我們國家對于揮發性有機物的定義是沒有具體的準則，在我國環保部門公布的《十三五揮發性有機物污染防治工作方案》 里對于揮發性有機物的定義延用了美國EPA 的具體定義，揮發性有機物是根據能否與大氣光化學產生反應的有機化合物，其中主要是成分中含有硫的有機化合物，例如烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等、含氧有機物、揮發性鹵代烴、甲硫醇、甲硫醚等，這些化合物都是形成臭氧（O3）和細顆粒物（PM2.5）污染的重要前體物。

2 揮發性有機物的來源及危害

目前，我國經濟持續穩定且健康的發展著，城市化的進程也隨之不斷發展深化，我國的工業發展在國家發展的進程中也在積極發展著，隨著而來的就是在我國各方面發展的同時，給環境也帶來了不同程度的影響與破壞，尤其是在環境空氣中的揮發性有機物的的污染情況也在持續深化，越來越得到社會各界的重視。揮發性有機物（VOCs）的主要來源是工業領域和生活來源，揮發性有機物（VOCs 的）成分比較多，其中有非甲烷烴類的成分，比如（烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等）、還有含氧有機物的成分，比如（醛、酮、醇、醚等）以及含氯、含氮、含硫有機物等。

在《揮發性有機物（VOCs）污染防治技術政策》(公告2013 年第31 號)中有關于揮發性有機物的定義，在工業領域的來源主要是石油化工生產行業，比如在石油煉制與石油化工、煤炭加工與轉化等等的還有非甲烷總烴這種原料的污染，其次就是油類（燃油、溶劑等）的儲藏與運輸、及銷售的過程，還有涂料、油墨、膠粘劑、農藥等等，以非甲烷總烴作為生產原料的行業，涂裝、印刷、粘合、工業清洗等等含有非甲烷總烴產品的使用過程；生活來源主要是在建筑行業發展過程中，建筑內部有的裝飾與裝修，餐飲行業的污染以及在服裝干洗行業的污染。

揮發性有機物（VOCs）是存在危害的，主要從三個方面分析：

（1）在揮發性有機物中，由于一些成分是有毒有害的，當周圍環境中的揮發性有機物的濃度超過一定數值時，在短期時間里人們可能會出現頭疼、惡心、嘔吐、乏力等身體不適的狀況，嚴重的時候可能還會造成抽搐、昏迷，對人體的肝腎和大腦功能，以及大腦神經系統造成影響，同時也有可能會造成記憶力有所降低的嚴重后果。

（2）在揮發性有機物中某些物種擁有特別強的光化學反應活性，這些物種是造成臭氧的重要前體物。

（3）揮發性有機物也是參與光化學反應的產物，在細顆粒物中的屬于其重要成分之一，是出現灰霾天氣的重要前體物。

3 環境工程中的VOCs 監測方法分析

3.1 傳統監測

氣相色譜法（GC）、液相色譜分析法、反射干涉光譜法、離線超臨界流體萃取（GC-MS）法和脈沖放電檢測器法等是關于揮發性有機物的監測中傳統的監測方法。在目前VOCs 監測工作中最常用到的方法就是氣相色譜法（GC）和離線超臨界流體萃取（GC-MS）法。

其中，氣相色譜法有點在與有非常高的選擇性以及靈敏性，并且其分析的速度比較快，在實際的監測中應用的范圍相對來說比較廣[2]。而離線超臨界流體萃取（GC-MS）法在有著相較強的的分離作用之外，即可以地進行有指向性的鑒定，還能針對未分離的色譜峰進行檢測，在監測后的分析工作中，無論是監測的靈敏性，還是關于監測結果的數據分析能力，都有著較高的準確性。基于此，在目前的環境工程中關于揮發性有機物的監測方式主要為離線超臨界流體萃取（GCMS）法。

3.2 在線監測

雖然目前在環境工程中揮發性有機物的監測方法大多采用氣相色譜法或離線超臨界流體萃取法，并且取得良好的石油效果，但是并不能忽視這兩種方法的限制性。隨著人們對于環境工程的重視，也越來越注重并且著力于環境中揮發性有機物的在心監測方法的分析與鉆研，比如膜萃取氣相色譜技術與激光光譜技術的應用[3]。但目前在新檢測的監測一期還是存在缺點，比如價格昂貴，一期的體積相對龐大等，這些缺點在一定程度上限制了其應用的范圍。

目前，可調諧激光技術的發展也越來越順利，這種技術的監測手段也越來越完整，相信在以后的揮發性有機物在線監測工程中可調諧激光吸收光譜技術能發揮出更大的作用。

3.3 高效液相色譜法

在自動化技術大力發展的背景下，高效液相色譜法應運而生。這種方式的優勢也較為明顯，同樣也有著高效的監測能力，高效液相色譜法是根據也想色譜和質譜的相互接連，從而有效提升分析監測數據的能力，并且在監測中能夠有效的鑒定出相對復雜的監測樣本中的微量化合物。

并且還能保證在監測后不破壞檢測后的樣本的自體結構，而且，高效液想色譜法的靈敏性也比較高，對于樣本成分的分析能力也很突出，在樣本監測中可以達到液到液、液到固、離子交換、離子對的分離，并且能更有效保證定量分析[3]。其次，紫外檢驗、熒光檢驗等一些方法是高效液相色譜法大多采用的方法，能夠有效擴大需要監測的范圍，進而提升監測數據的準確性，大力推動了關于改進方案的落實。

3.4 吸附管采樣-熱脫附

在環境工程揮發性有機物的監測中，一部分特殊的化合物能夠根據吸附管取樣和熱脫附的方式來進行監測。例如，TO-17 在空氣中采集樣品時，使用了吸附管取樣熱脫附監測技術，收集了30 多種揮發性有機化合物，如氯苯、苯系物和鹵代烴，在氣相色譜分離過程中，經熱脫附后，通過質譜儀進行鑒定。這個技術操作容易，選擇性高，經濟投入也低。它可以在沒有液氮的情況下冷卻，并可用于收集和處理大體積樣品。吸附管取樣不可以應用在性質差別太大的組分，特別是低碳等揮發性組分。吸附能力弱的低碳組分在C3 以下，C2 化合物如乙炔、乙烯、乙烷等占揮發性有機物總量的30%以上。乙炔和乙烯的臭氧生成系數給為臭氧的生成帶來了很強的驅動力，基于此，吸附管采樣熱解吸并不適用于環境空氣中的揮發性有機化合物的監測。高濃度樣品出現穿透情況的幾率高，采樣時要應用串聯方式，但吸附柱發生中毒的幾率也會比較高。針對極性較高的酮和醛，由于這兩個方式的靈敏度很低，所以，應用吸附管采樣或罐采樣的過程就比較繁瑣。將HJ6833l-2014 樣品管填充并涂上2,4-二硝基苯肼，所得到衍生物,穩定性極高，可以儲存一個月。乙腈溶解后，應用液相色譜法進行取樣分析。該方法簡便、靈敏、成本低。適用于醛、酮的測定。由于應用范圍小，該方法僅限于醛和酮的檢測。

3.5 其他的監測方法

在環境工程揮發性有機物的監測中，除去上文中描述的監測方式，另外還有一些的監測方法，比如通過HJ1011－2018 傅利葉變換紅外氣體分析儀器進行檢測，在監測空氣中的乙烷、乙烯、丙烯、乙炔、苯、甲苯、乙苯和苯乙烯等揮發性有機物時有很大的優勢，由于這種儀器的優點在于比較方便攜帶，對于監測的實際環境要求也不高，但是這種儀器監測也存在一定局限性，因為在實際監測工作中這類儀器的監測種類并不多，并且檢出限（檢出限一般有儀器檢出限，儀器檢出限是指分析儀器能檢出與噪音相區別的小信號的能力）較高，所以在監測工作中主要適用于應急定性和半定量的監測任務。

其余監測標準方法：無法進行多組分監測任務，對于單一或幾種污染物的監測工作會多一些，HJ583－2010，HJ584－2010，這兩總儀器就只能監測幾種常見的苯系物。

4 適合我國的環境空氣VOCs 監測方法探討

隨著我國經濟的發展，對于環境工程的也越來越重視，對于環境工程中揮發性有機物的監測也逐漸嚴格，目前對于揮發性檢測無的監測方法和儀器選擇很多，但是根據我們國家的實際情況，氣相色譜法（GC）和離線超臨界流體萃取（GC-MS）法是目前在我們國家進行監測工作中使用最多的方法，這兩種方法也是可以監測數量比較多的揮發性有機物的儀器。其次，在現在實驗室方法監測環境空氣中揮發性有機物的方法有兩種較為普遍，并且這兩種方法的可造作性較高，第一種是固體吸附/熱脫附/GC 或GC-MS 方法，第二種是是罐采樣/冷凍預濃縮/GC 或GC-MS 方法。

在運用這兩種方法的監測中，兩種方法全是根據富集（從大量母體物質中搜集欲測定的痕量元素至一較小體積，從而提高其含量至測定下限以上的這一操作步驟。）空氣中的低濃度揮發性有機物，通過聚集的揮發性有機物的最低含量能通過GC 或者GC-MS 進行采樣并對目標忽而何物進行詳細地分析，從而得到準確性較高的測定數據。從目前的監測效果來看，更有優勢的方式是罐采樣/冷凍濃縮方法。

結語

綜上所述，環境工程是我國可持續發展的重要舉措，而針對環境工程中的揮發性有機物的監測更是必不可少的，所以在監測工作中要根據我國的實際情況，采用實用性強的監測方式，提高數據的完整整形、有效性，通過監測采取有效的解決措施，為我國的環境健康發展奠定堅實的基礎。