空氣中揮發性有機物監測技術與應用

沈偉

（杭州譜育科技發展有限公司，浙江 杭州 311300）

在空氣污染中，揮發性有機物是重要組成環節，研究發現，部分揮發性有機物在經受陽光照射后，會在紫外線作用下和其他物質發生化學反應，甚至衍生其他污染物，最常見的就是甲苯、芳香烴等。基于揮發性有機物的特點顯著，具備較強滲透性和揮發性特點，所以人體吸入后，將對身體健康造成嚴重影響。這就更應該加強對空氣中揮發性有機物監測工作的關注，在隨時掌握物質動態變化過程中，制定科學應對和預防方案。對此，本文將進一步探究空氣中揮發性有機物監測技術，并闡述技術的應用問題，希望對環保工作的開展提供科學指導。

一、揮發性有機物質的主要來源與危害性概述

當前空氣中出現的揮發性有機物主要產生來源在于人為排放和自然排放，且以人為排放居多。在當前社會整體工業水平飛速發展過程中，空氣中的有機物類型和含量更是明顯增加，據不完全統計，空氣中揮發性有機物種類高達幾十種，其中毒害物質占據四分之一左右[1]。在我們生活中最常見的污染源就是汽車尾氣，在汽車尾氣中含有大量烴類物質，而上下班期間更是汽車尾氣集中排放的高峰期。基于揮發性物質的影響較大，所以一旦被人體吸收，很可能對人體呼吸系統、消化系統等結構造成直接影響，嚴重威脅了群眾身體健康。部分有機物的出現還可能直接引起人體疾病，部分癌癥的出現就和揮發性有機物存在密切聯系。科學統計，室內環境下的揮發性有機物種類多達上百種，其中致癌物高達二十余種，我國呼吸系統研究發現，因為呼吸疾病致死患者中，很多患者發病都與長期室內空氣污染相關[2]。

二、揮發性有機物采集方法

（一）容器收集法

容器收集法是目前最常見的技術手段，實踐證明，該方法在濃度較高污染源收集中可發揮顯著優勢。在收集揮發性有機物期間，主要應用的收集容器就是塑料袋、罐子和注射器。塑料袋雖然應用起來比較方便，價格便宜，但是在具體使用期間很可能出現樣品污染獲取二次環境污染。而玻璃容器采樣體積有限，并且玻璃材料有較強易碎性，針筒中很可能吸附樣品氣體，這也會造成一定程度上的樣品損失。因此當前主要應用罐取樣方法，這也是目前國內外采樣主要應用的技術手段，該技術方法就是在提前進行真空處理的罐子中進行樣品采集，在富集處理后，借助高效氣象色譜進行樣品定量和定性分析[3]。該技術方法主要優勢在于能直接避免陽光直射，在穩定化學的反應期間，可以實現樣品完整性的提升，技術回收率較高，避免因為污染和吸附對技術應用造成負面影響。

（二）有動力采樣

在實際采樣期間不僅需要對揮發性有機物平均濃度進行掌握，還要對揮發性有機物的峰值濃度進行測定，在此期間，有動力采樣就能發揮較為顯著的技術優勢。傳統的采集方法主要是借助活性炭進行吸附采樣，但是此種方法的靈敏性較低，只能進行高濃度揮發性有機物的檢測。而活性炭吸附外，Tenax 吸附劑也是近年來探索得出的穩定性材料，雖然此種吸附劑已經廣泛應用在揮發性物質采集中，但是價格成本較高，同時吸附容量并不樂觀。因此在多年技術探索和探究中發現活性炭纖維在樣品采集期間作為吸附劑，不僅可以實現吸附容量增加的要求，還存在易解吸優勢[4]。

（三）被動式采樣

目前被動式采樣主要應用在環境衛生和環保監測中。該技術方法更適合應用在室內環境的監測，如果需要進行室外或是大范圍空氣監測，則該方法并不適用。基于空氣中的揮發性有機物含量比較集中，因此技術人員在樣品采集期間需要直接將吸附劑暴露在空氣中，在空氣中揮發性有機物流動過程中實現吸附劑作用的發揮。雖然這種方法可以進行對揮發性有機物的監測，但是對于環境要求較高，如果空氣流動性較差，那么該方法同樣無法發揮顯著優勢。此外，溫度和濕度等條件同樣會對揮發性有機物監測產生直接影響。雖然當前采集方法逐漸多樣，但是每種方法都存在優缺性，這就需要工作人員在技術應用期間嚴格考慮技術應用環境，保證技術手段應用合理性的穩定發揮。

三、空氣中揮發性有機物監測方法的具體應用

（一）氣相色譜法

在空氣揮發性有機物監測中該方法的應用率較高，是對有機物含量進行準確監測的重要技術之一。該技術主要包含了樣品采集和測定，在樣品采集過程中，借助吸附管完成對樣品的收集，同時在吸附劑作用下，將空氣中的揮發性有機物進行保留，在及時進行吸附管加熱后，有機物將逐漸在溫度提升下進行分解，在惰性氣體作用下進入毛細管氣象色譜儀中，直接進行成分監測和研究[5]。樣品在進樣口中載入氣流，而色譜柱完成分離后，將即時轉化為色譜圖，對于工作人員進行數據研究和處理有著重要幫助。但是該技術方法很可能出現監測實效性偏差問題，基于樣品預處理相對繁瑣，需要消耗大量溶液和試劑，監測成本較高，對空氣條件穩定性要求較高，所以需要完善的內容仍然很多。在目前該技術手段的完善發展背景下，測定時間已經逐漸縮短。

在對氣象色譜儀進行應用過程中，很可能會出現基線不穩定情況，這也會直接影響檢測結果，因此工作人員也要對以下問題進行關注：首先，色譜污染。色譜柱主要是對成分進行分離，是設備技術的核心區域，如果該儀器使用頻率較高，就意味著色譜柱中雜質增多，影響了基線穩定性。所以工作人員也可以在高溫環境下進行老化處理，在低流速狀態下進行溫度恒定的老化處理，在幾小時后色譜儀將恢復正常工作[6]。其次，載氣不純。色譜儀中需要保證惰性氣體的流動，如果氣體純度受到影響，同樣會對工作的開展造成影響。為切實提升氣體純度，當氣體進入減壓閥后，應該及時安裝凈化器，并根據實際載氣純度進行填充物選擇。當前部分工作人員在處理該工作期間沒有對氣源問題進行關注，這也是引發基線不穩的主要原因之一。

（二）在線監測技術

和傳統技術相比，在線監測技術的主要特點就是借助環路或濃縮管進行樣品導入，樣品氣在微壓環境下進行導入，之后借助活塞系統影響，短時間內進行樣品氣體壓縮處理，直至獲取足量樣品氣。被壓縮的樣品氣體在短時間內同樣會被加熱脫離吸附，之后就需要在載氣過程中進行有效分離。在分離期間工作人員可以借助電磁閥對色譜峰高度進行控制，此方法不僅能對分離效率進行提升，還可以實現對不同沸點物質的分離[7]。

（三）激光色譜分析

激光色譜技術是近年來發展的重要技術手段之一，適合應用在揮發性有機物監測中，目前應用的二極管激光光譜分析法，主要就是借助差分吸收特點，減少樣品氣體中雜質對監測結果的負面影響。在對該技術進行研究期間發現，該技術的檢測反應時間極短，監測精度更強，在多種惡劣環境中仍然可以進行檢測，已經實現了應用范圍的不斷提升[8]。但是和其他技術手段相比，該技術需要應用的監測成本偏高，所以仍然存在較大創新和探索空間。

結束語：綜上所述，在當前時代發展水平全面提升背景下，群眾對空氣中揮發性有機物質監測也提出了更為嚴格的要求和標準。基于每種技術手段都存在各自優勢和不足，所以工作人員在實際工作中也要針對空氣監測要求和實際情況進行技術調整和選擇。目前對揮發性有機物監測技術的研究仍然集中在方法上，怎樣對揮發性有機物采樣中的揮發問題進行控制，提升樣品檢測純度是今后監測重點，所以技術人員和工作者更應該加強上述問題的探索，在全面提升揮發性有機物監測質量和水平基礎上，實現空氣環境管控中技術手段的穩定發揮。