水體中揮發(fā)性有機物的分析方法研究

邱桂香

（江西國益環(huán)境檢測有限公司，江西 宜春 336000）

人們在日常生活中會經(jīng)常接觸到揮發(fā)性有機化合物（VOC），例如，室內(nèi)家具或生物物質(zhì)的香味等。這類在室溫下容易蒸發(fā)，具有可變親油性和揮發(fā)性的液體有機化學品，是存在于各種工業(yè)產(chǎn)物中的非常重要的污染物之一[1]。目前，隨著水體中VOC的濃度上升，對水體中VOC的分析檢測成為了保護水資源質(zhì)量的重要標準之一。

1 水體中揮發(fā)性有機物分析方法比較

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，地表水質(zhì)量成為影響人們五大健康風險之一，因此，人們對地表水質(zhì)量的擔憂越來越高[2]。地表水體含有多種物資，其中含有的VOC包括多種化合物，如醇類、醛類、酮類、脂肪族和芳香族烴等，這些化合物既是造成水體污染的“元兇”之一，也是確定水體質(zhì)量的標準之一。所以，對水體中VOC的檢測和分析刻不容緩。

現(xiàn)階段，對水體中VOC的分析方法較多，這些方法的難易程度和靈敏程度各不相同，各有優(yōu)缺點。盡管分析方法的具體細節(jié)不同，但主要包括兩個環(huán)節(jié)：樣品前處理和樣品檢測，這也是水體中VOC分析的關鍵環(huán)節(jié)[3]。由于VOC在室溫下很容易蒸發(fā)，所以水體中的VOC含量較低，這給后續(xù)的分析方法帶來一定的困難。同時，在實際分析過程中，少量的VOC就能刺激人的眼睛、鼻子和喉嚨、引起頭痛、皮膚過敏、惡心、疲勞或頭暈等癥狀。因此，除了對VOC進行定性分析，更需要進行定量分析。在實際樣品處理中，采用的方法大致有五種，分別是直接進樣法、吹掃捕集法、液相微萃取法、動態(tài)針捕集阱和頂空固相微萃取法[4]。對于各種處理方法的優(yōu)缺點進行比較如表1所示，在五種樣品處理方法中；吹掃捕集法自動化程度最高；動態(tài)針捕集阱操作最為便捷；頂空固相微萃取法成本最低。因此，這三種樣品處理方法成為主流趨勢。根據(jù)對這三種樣品處理方法的優(yōu)點分析，會發(fā)現(xiàn)未來VOC樣品的處理方法將會向著自動化、低成本、無溶劑和靈敏度高的趨勢發(fā)展。需要注意的是，在采樣前要使用適當?shù)哪せ蚋稍飫顾慌c溶劑上的分析物發(fā)生競爭。

表1 水體中揮發(fā)性有機物樣品前處理方法比較

在實驗過程中，樣品經(jīng)過處理后，進入到VOC的檢測環(huán)節(jié)。用于測定VOC的常用方法有氣相色譜法（GC）和氣相色譜質(zhì)譜法（GC-MS），使用的檢測器有電子捕獲檢測器（ECD），氫火焰離子化檢測器（FID），質(zhì)譜檢測器（MS），光離子化檢測器（PID）。其中GC-FID、GC-MS為分析VOC最常用的方法，PID作為一種快速便攜式分析VOC的檢測儀，目前在國外應用較多。除此以外，近年來，質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應質(zhì)譜儀（PTR-MS）成為檢測VOC的一種設備，隨著不斷的研究與完善，逐漸用于水中VOC的檢測。各種檢測方法的優(yōu)缺點比較詳見表2。

表2 水體中揮發(fā)性有機物檢測方法比較

如表2所示，在上述六種檢測方法中，GC-FID和GC-MS檢測的優(yōu)點較多，適用范圍較廣，但基于自動化角度看，PTR-MS檢測的發(fā)展?jié)摿Ω螅俏磥硭w中揮發(fā)性有機物檢測的主要趨勢，應從現(xiàn)在就開始加以重視。

2 優(yōu)化水體中揮發(fā)性有機物的分析方法

由于許多VOC對人們身體健康會造成嚴重的影響，因此，必須根據(jù)VOC的準確測量值來確定水體的污染程度和清理的手段。然而，現(xiàn)階段水體中的VOC測量值常常存在負偏差（即測量值＜真實值），究其原因，主要是由VOC的揮發(fā)損失引起的，且誤差來源難以摸清。因此，出現(xiàn)了新的材料和方法，例如，專用微型核心提取器、特殊吹掃以及捕集容器中的現(xiàn)場容器化和現(xiàn)場溶劑浸漬，以對分析方法進行適當?shù)膬?yōu)化，提升VOC測量值的準確率。

在對水體VOC的分析過程中，GC色譜柱固定相具有相應的操作溫度范圍。在實驗過程中，當其低于最低溫度時，相的粘度高并且會阻礙分析物在固定相和流動相之間的擴散，隨著色譜柱被加熱，某些相會從色譜柱中丟失。當其高于最高溫度，流失過多，會縮短色譜柱壽命并且質(zhì)譜圖中會有外來離子。因此，使用極性固定相的色譜柱比使用非極性固定相的色譜柱流失更多。當其分離VOC中的高沸點化合物時，這很有效；但對于VOC中的低沸點化合物，需要更厚的固定相（1.0 μm）才能為化合物提供足夠的時間以進行分離。因此，新色譜柱在使用前應進行老化處理，去除制造過程中的過量揮發(fā)以獲得穩(wěn)定的基線。以下是調(diào)節(jié)色譜柱的一般步驟，但應遵循制造商的具體建議：

（1）色譜柱應安裝在冷卻的進樣器中，而不是安裝在質(zhì)譜儀或其他GC檢測器中，柱溫應設置為40 ℃；

（2）色譜柱固定相，尤其是極性較大的固定相，對氧氣敏感。因此，在安裝新色譜柱后，應使用高純度載氣沖洗色譜柱約30 min；

（3）此時，進樣器柱溫箱應加熱至PTV的計劃操作溫度或最高計劃操作溫度，柱溫箱應加熱至 5～10 ℃/min；

（4）柱溫程序中的最終溫度應比最終計劃的操作溫度高20 ℃，但不能高于制造商提供的最高等溫溫度；

（5）保持最終溫度30 min。

3 結(jié)論

綜上所述，通過類比研究，現(xiàn)有的水體中揮發(fā)性有機物的分析方法需要調(diào)整。在以后的實踐中，這些調(diào)整需要基于標準化樣品的處理和檢驗方法，綜合多種溶劑來選擇更為合適的色譜柱，使其成為檢測水體中揮發(fā)性有機物的重要手段，以此獲得更加經(jīng)濟高效且穩(wěn)定的方法。