環境檢測中揮發性有機物檢測技術的應用

張小麗，薛峰蘇

（1.江蘇瑞超檢測科技有限公司，江蘇 淮安 223000；2.淮安市清江浦區衛健委，江蘇 淮安 223001）

0 引言

隨著我國科學技術的發展，檢測技術水平在不斷的提高，揮發性有機物（VOCs）屬于重要的有機物質之一，按揮發性有機化合物的化學結構，可將其進一步分為8 類：烷烴類、芳香烴類、鹵代烴類、酯類、酮類和其它化合物。水質VOCs 中有57 種有機化合物；環境空氣中常見的VOCs 有24 種、35 種、64 種等各有機化合物；土壤中有64 種有機化合物等[1]。環境空氣中揮發性有機物（VOCs）分析方法通常分為兩種：一種是快速出數據PID 檢測法，一種是氣相色譜法[2]。

氣相色譜工作原理是利用物質的吸附能力、溶解度、親和力、阻滯作用等物理性質的不同，對混合物中各組分進行分離、分析的方法。它是基于不同物質在相對運動的兩相中具有不同的分配系數，當這些物質隨流動相移動時，就在兩相關中進行反復多次分配，使原來分配系數只有微小差異的各組分得到很好的分離，依次送入檢測器測定，達到分離、分析各組分的目的。樣品中揮發性有機化合物被一定流速的惰性氣流吹掃出來，在低溫下吸附于具有吸附劑的捕集阱中，將捕集阱加熱并用惰性氣流反吹，捕集管的揮發性有機物被解析出來，組分通過高溫傳輸線進入氣相色譜分離后，再經質譜儀進行檢測。氣相色譜技術在應用過程中實際操作更為簡單，靈敏度相對較高，同時被測物體并不會受到一定的破壞，擁有諸多優點，因此得到了較為廣泛的應用[3-4]。

基于上述對氣相色譜的工作原理進行分析，探討環境空氣中揮發性有機物檢測的實際方法以及具體的應用，希望能夠為我國環境空氣中揮發性有機物的檢測技術提供一定參考。

1 對環境空氣中揮發性有機物(VOCs)的概述及優勢進行分析

1.1 對環境空氣中揮發性有機物(VOCs)的概述

環境空氣中揮發性有機物（VOCs）指參與大氣光化學反應的有機化合物。在表征VOCs 總體排放情況時，根據行業特征和環境管理要求，可采用總揮發性有機物（以TVOC 表示）、揮發性有機物(以VOCs 表示)、非甲烷總烴（以NMHC 表示）作為有機污染物控制項目指標。

在環境空氣中檢測予以開展的過程中，通過性質不同的色譜柱在一定程度上能夠得到有效的測定，但由于大多數揮發性有機物（VOCs）有毒，部分揮發性有機物（VOCs）有致癌性；部分有機物雖然并不會直接與空氣接觸進行分解，也無法進行有效地氧化降解，但仍然會存在較為突出的危害性。如大氣中的某些苯、多環芳烴、芳香胺、樹脂化合物、醛和亞硝胺等有害物質對機體有致癌作用；某些芳香胺、醛、鹵代烴及其衍生物、氯乙烯等有誘變作用；多數揮發性有機物易燃易爆，因此，在對揮發有機物進行檢測的過程中，需要選取更為恰當的方式。由于性質不同，環境空氣中揮發性有機物（VOCs）分為有組織廢氣和無組織廢氣，因此在實際環境空氣中開展檢測工作過程中，相應的污染氣體而言，會存在較為突出的敏感性[5-6]。

1.2 對環境檢測的優勢進行分析

近些年，科學技術得到了充分發展，國家開始對各類差異性的揮發性有機物檢測技術進行應用。因為各類技術能夠對部分有毒有機化合物進行檢測，并且對重金屬離子等多種污染物進行檢測。在檢測揮發性有機物過程中，需要對環境因素的影響進行分析，對于可能導致污染物的各類變化因素進行分析，進行更加高效的判斷并且進行合理的處理，同時需要對各類化學物質無法被人體直接吸收予以注意。一旦被人體吸收，則需要進一步通過一段時間才能夠從人體予以有效的消除，或者部分進行清除。在揮發進行使用的過程中，實際的化學性質以及理化特征會對實際的檢測結果產生一定程度的影響。

2 對環境空氣中揮發性有機物（VOCs）的檢測方法進行分析

2.1 用氣相色譜-質譜法進行分析

環境空氣中揮發性有機物（VOCs）常用的檢測方法是氣相色譜-質譜法，氣相色譜法是一種以氣體作為流動相的色譜柱分離分析方法，作為一種分離和分析化學物的有效方法，特別適用于定量分析但對于復雜樣品中混合物測定，只采用保留時間很難得出準確可靠的定性結果。

質譜法是通過測量物質的質荷比，其基本原理是試樣中各組分置于真空的離子源中發生電離，經質量分析器分析，獲得質譜圖，從而進行復雜化合物的結構分析定性。

鑒于氣相色譜法與質譜法各自的特定，將兩者有效地結合起來，必將為化學家及生物化學家提供一個進行復雜有機化合物高效的定性、定量分析工具。這種分析方法廣泛應用于復雜組分的分離與鑒定，其具有氣相色譜的高分辨率和質譜的高靈敏度，為定量和定性提供了科學依據。諸多揮發氣體會應用GC-MS的方法，通過GC-MS 技術對于某儲罐內的揮發性氣體予以有效的測試，發現其對揮發性氣體的實際類型以及相應的成分測定具有更為優異的效果。但GC-MS 中，所存在的不足之處較多。

環境空氣中廢氣可分為有組織廢氣和無組織廢氣，常用氣相色譜-質譜法進行各類樣品予以檢測分析，常用的分析方法有《固定污染源廢氣揮發性有機物的測定固相吸附-熱脫附/ 氣相色譜-質譜法HJ 734—2014》《環境空氣揮發性有機物的測定吸附管采樣-熱脫附/氣相色譜-質譜法HJ 644—2013》；有組織廢氣中26 種揮發性有機物的譜圖如圖1 所示、無組織廢氣中37 種揮發性有機物的譜圖如圖2所示。

圖1 有組織廢氣中26 種揮發性有機物的譜圖

圖2 無組織廢氣中37 種揮發性有機物的譜圖

2.2 用高效液相色譜法進行分析

高效液相色譜法在應用過程中，會跟隨著自動化技術的發展而進一步的完善，其自身具備著高效高壓的特點。在應用過程中，能夠將液相色譜儀及相應的質譜儀聯合應用，從而使數據的綜合分析能力得到提升，并且能夠對復雜樣品之類的定量組分予以有效的分析；同時，樣品的結構不會遭受一定程度的損失，并能進行重復性的分析；設備自身的靈敏度相對較高，對樣品的組成能夠進行更加細致的分析，由此能夠使液態樣品、固態樣品以及離子交換得到有效的促進。此外，在高效液相色譜法的應用過程中，會通過熒光以及UV 等諸多方式予以分析，確保樣品檢測精度能夠得到大幅度的提升，使后續的改進工作能夠獲得更為有力的基礎。

2.3 用質子轉移反應質譜檢測法

質子轉移反應質物檢測模式在當前是應用較為廣泛的技術。質譜技術在實際氣體檢測過程中，其檢測時間以及精準度具有的較為突出的優勢。質子轉移反應質譜檢測技術在實際應用過程中，對于環境方面檢測質譜研究的應用更為廣泛。質子轉移反應質譜實際的基礎在于對于差異化的揮發性氣體予以有效的電離，將其進一步的轉化為單一粒子，應用質譜技術能夠進一步的對不同種類具有的揮發性氣體進行鑒別，能夠有效的對絕對值予以避免，但轉移反應質譜在應用過程當中并不完全需要在核質比例的基礎之上，才能夠對離子進行有效的鑒別。

3 揮發性有機物檢測技術實際應用方式與注意事項

3.1 揮發性有機物（VOCs）檢測技術在環境檢測中的應用對策進行分析

揮發性有機物（VOCs）目前在環境檢測中都是通過吹掃捕集/氣相色譜-質譜法進行分析的，需要將實際的揮發性有機物作為相對重要的目標進行詳細的分析，結果可根據各行業的標準進行對比，若是超過各標準，則需要根據差異化環境污染的類型以及有毒氣體的實際濃度予以有效的處理。諸如甲苯、苯等諸多物質，具備著相對較強的刺激性氣味，且易溶無機物質會對整體水體產生較為突出的干擾，甚至在一定程度上對于人體而言會產生傷害。因此，需要對不同環境污染類型進行分析，選取更為恰當的檢測方式。

舉例說明，針對固態樣品需要進行預處理后進行分析，其余類型的樣品直接進行分析，揮發性有機物的分析在當前環境分析領域中屬于極為重要的熱點性研究內容。當前國內外對于 VOCS 濃度測定方法與相應的機理以及配套設備，以形成更為標準的規范。此外，我國對于各類無標準的分析方法進行深入探究，但由于技術力量存在一定程度的不足，導致檢測結果會出現一定的誤差。揮發性有機物在差異化條件下，其穩定性、檢測經驗、設備維修等諸多問題，需要予以注意。

3.2 對揮發性有機物檢測中需要注重的重點問題進行分析

1）需要對環境監測問題進行分析。對大氣問題開展實際檢測過程中會受到諸多因素的影響，由此使樣品具有的數據存在的異常情況。對于實驗結果而言，會產生較為突出的負面影響。在一定條件之下，如若檢測結果出現相對較大的偏差，將導致數據的準確度大幅度降低。針對大氣中VOCs 含量進行有效的改善，檢測人員需要對樣品本身以及人為因素進行綜合性的考量，采取更加高效且適當的方式，使實驗結果的準確度能夠得到有效的提升。

2）需要減少有機物樣品采樣的誤差。有機物取樣出現誤差主要會在具體取樣時相應的樣品受到人為因素以及各類外部環境的影響，導致藥品在實際取樣過程中存在著異常問題，致使實驗分析的數據與實際的真實情況差距相對較大。舉例說明，在開展對環境空氣無組織廢氣取樣的過程中，由于風向、采樣不規范等諸多原因，樣品實際濃度會產生較為突出的變化，由此使得樣品的分析結果與樣品的預估值產生較為突出的偏差。因此，若想確保樣品及可靠性與相應的科學性得到充分的改善，為后續的工作能夠奠定較為堅實的基礎，便需要更加嚴格的按照規范進行采樣，依照具體步驟對于樣品檢測分析工作予以開展。

3）需要對數據不符問題予以重視。對環境空氣中揮發性有機物予以有效檢測的過程中，由于受到各種因素的影響，會致使檢測結果會存在一定的差異。而判斷數據的優劣程度往往具有大型設備工作經驗性的檢測人員對其開展詳細的分析，因此進行綜合性的判斷。比如，如若數據存在一定程度異常情況，則需要依照調查結果對其進行有效的改善，不可對其進行主觀的猜測，也不可對其予以刪除，需要對其進行及時上報，保證后續工作在開展過程當中能夠更加順利。

4 結語

揮發性有機物（VOCs）檢測技術在發展過程中有著極為重要的作用，對于我國經濟發展而言會產生較為重大的應用意義。然而，我國檢測人員其自身的專業知識量不足，綜合素質有待于進一步的提升，工作經驗有待于進一步的提高，設備操作熟練度相對較低等問題會導致檢測工作遭受一定程度的阻礙。由此，我國在發展中需要進一步的對揮發性有機物進行深入性的研究，加強相關檢測人員的動手能力，使工作人員的問題處理能力以及解決能力的綜合能力得到提升。在此背景下，使我國經濟發展能夠獲得更為優異的助推力。