大氣中揮發性有機物鑒別檢測技術研究

曹微

摘要：隨著我國經濟迅猛發展，工業化學品的使用逐漸變多，其運輸的數量明顯加大，致使運輸過程中化學品泄漏事故發生的幾率逐漸變大，運輸事故的發生造成空氣中含有大量的有機物質，而空氣中有機物質含量過多時會對人的身體健康造成巨大的傷害，因此受到社會各界人士的廣泛關注。本文針對大氣中揮發性有機物鑒別檢測技術進行研究，分析現有的VOCs鑒別技術的應用原理及特點，希望能對相關人員起到參考價值。

關鍵詞：VOCs;鑒別;氣相色譜;電子鼻;催化發光;紅外光譜

引文：大氣環境中揮發性有機物的正常含量較低，而且有機化合物的組成比較復雜，因此VOCs檢測的精準性較差，想要得到更精準的質量檢測結果，必須引進先進的設備與相應的技術，使VOCs的檢測結果更具參考價值。隨著科技的高速發展，VOCs環境檢測技術也得到了很大的發展，科技人員應該進行更深入的研究。

1揮發性有機物概述

VOCs（volatile organic compounds）是可揮發性有機物的簡稱，其主要包含以下幾類物質：氟利昂、苯系物、氯化物、有機銅、有機酸、氧化醚等，主要成分為氰化物、氧化物、鹵代烴、氮代烴與烴類。因此，當大氣中VOCs含量超量時，會引發頭疼、嘔吐、惡心、昏迷等現象，嚴重者損害人的大腦神經，造成記憶力衰退等后果。伴隨著我國經濟的高速發展，工業化學品的需求逐漸變大，其運輸與存儲都逐漸增加，而且化學品的運輸分水運與陸運兩種，陸運的顛簸會導致某些化學品出現破損現象，引發化學品的揮發，造成空氣污染，使得相關政府部門對化學泄漏的管控越發重視，并出臺相關政策，盡可能的降低相關事故的發生[1]。

2 VOCs鑒別技術

2.1氣相色譜技術

氣相色譜法簡稱GC法，其原理是根據吸附劑對有機物產生的作用力不同，可以將不同的有機物進行分離，其具備高選擇性、分離能力強、高效率、高范圍、高靈敏性等特點，氣相色譜儀雖然分離能力強，但并不具備檢測氣體成分的能力。常用的與氣相色譜儀聯合使用的是質譜儀。質量分析儀是一種測量離子荷質比的分析儀器，對未知化合物具有獨特的鑒別能力，且具有較高的靈敏度。同時，GC-MS聯用技術可同時檢測固體、氣體、液體中VOCs組分并檢測其含量[2]。

2.2電子鼻技術

電子鼻是一種利用氣體傳感器來識別氣體組成的電子系統，該系統能在數天甚至幾個月內對特定位置的氣體成分進行實時連續監測。目前電子鼻技術主要應用在人們的日常生活中，如水、肉、乳制品、水果、蔬菜等監測，在大氣監測中，電子鼻技術主要應用于復合氣體的監測。一個電子鼻是一種具有相互重疊反應的多種氣敏元件，能夠識別復雜氣體。它包括氣體采樣器、氣敏傳感器陣列和信號處理系統。其原理是根據每一個傳感器陣列上的傳感器對不同氣體的敏感度不同，對同一種氣體有不同的響應。由多個氣敏傳感器信號的疊加處理，可確定其組成及相應含量。該方法具有快速響應、快速檢測、無樣品預處理等優點，且檢測范圍廣，可檢測多種氣體，可重復性好，在許多領域中起著重要作用[3]。

2.3.催化發光技術

催化發光技術指的是利用某種特殊物質催化物質表面產生化學能，化學能可以使物質由基礎狀態變化成激發態，當激發態物質回到基礎狀態時所釋放的能力會產生一定程度的波長光，根據波長光來確定物質的組成成分，根據光強來確定物質的含量，目前這種化學分析技術主要應用在食材與藥品的檢測。其次，對于同一類型的氣體，催化發光采用一種催化劑只能探測一種物質，使用多種催化劑作為氣敏材料的特性。特點是反應靈敏，工作穩定，不消耗催化劑，可長時間運行。它的主要缺點是有光線背景，重現性差。

2.4紅外光譜技術

紅外光譜主要指用紅外光照持續照射物品時，有機分子能吸收特定頻率的紅外輻射，被有機分子需求的光譜叫做紅外光譜。紅外光譜法是一種利用物質對紅外光的吸收效應來探測物質的方法。在極性分子吸收紅外光譜之后，將引起分子偶極矩的變化，使分子的振動能級由基態躍進激發態。可吸收的紅外光的頻率反映了該分子的結構特征，據此可區分未知物的化學結構或基團;而紅外光吸收的強度與化學基團的含量有關，據此可定量檢測化合物的含量，并據此進行純度鑒定。此外，VOCs具有明顯的紅外特征曲線，所以紅外光譜技術被用來測量VOCs含量，而且FTIR吸收技術具有分析速度快、準確、無損傷、無需預處理等優點，在石油、食品、醫藥、農業、環保等行業中得到了廣泛的應用。

2.5飛行時間質譜技術

飛行時間質譜技術是一種物理方法，其主要原理是使樣品中各組分在離子源中發生電離，產生帶正電荷比不同荷質比的離子，通過加速電場的作用，形成離子束，進入質量分析儀。質譜儀中，再利用電場和磁場發生相反速度的色散，分別對它們進行聚焦，得到質譜圖，從而確定它們的質量。

3國內常用的檢測方法

國內常用的大氣監測方法是氣相色譜法和氣相色譜-質譜法，這兩種方法都是利用大氣中VOCs含量較低，從而達到固定的檢測標準，使其測量具備參考價值，從而在大氣環境的VOCS成分檢測時收獲更好的測量結果。而且這兩種方法都對環境有著較強的適應性，其測量結果的好壞主要取決于設備，測試設備主要包括火焰離子化檢測器（FID）、電子捕獲檢測器（ECD）、玻璃容器與不銹鋼采樣罐，而且不銹鋼采樣罐涉及冷凍預濃縮與液態氮，這也造成檢查方法需要的設備投入較高，資金成本花費較大。

結束語：VOCs的檢測方法已經成熟，并被廣泛應用，但是各種檢查技術都存在明顯的優點與缺點，因此人們在使用時需要根據實際情況來采取適當的方法，從而得到精準的測量結果。此外，VOCs檢測應注重以保護生態環境、居民居住環境為目標，在加強控制的前提下，盡量避免誤差，提高數據的準確性。

參考文獻：

[1] 譚鑫、袁斌、王超敏、葉晨朔、張沈陽、邵敏. 環境大氣中半/中等揮發性有機物（S/IVOCs）的測量技術進展[J]. 中國環境科學，2020，v.40（10）：51-63.

[2] 孫思雨、徐承敏、錢亞玲、吳南翔. 工作場所空氣中揮發性有機物采集技術研究進展[J]. 中國職業醫學，2020，v.47（03）：134-138.

[3] 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.