淺析大氣環境中VOC的監測與遷移轉化問題

梁闊

摘 要：當前，隨著社會經濟發展水平的不斷提高，人們越來越重視大氣環境質量安全性等級，因此，對大氣環境中的有害物質進行監測顯得尤為重要。根據監測結果采取有效的預防和處理措施，以達到保護大氣環境的目的。VOC，即揮發性有機化合物在大氣環境中占有一定的比例，VOC監測和遷移轉化已經成為研究熱點之一。首先對VOC的概念進行了論述，指出了其特點和危害性，然后分析了VOC的監測手段和過程——樣品采集、樣品預處理、儀器分析，并指出這一過程中所采用的處理方法和手段，最后指出了VOC遷移轉化的途徑，以期為降低大氣環境中VOC的含量提供指導。

關鍵詞：大氣環境；VOC監測；遷移轉化；大氣污染物

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.114

隨著生活水平的不斷提高，人類的生存環境發生了巨大的變化，人們對大氣環境的要求也越來越高。近年來，大氣環境質量監測，尤其是VOC、SO2和NOX等污染物的監測受到了廣泛的關注。這與人類的生存密切相關。

1 VOC概述

世界衛生組織將VOC定義為一種有機物，全稱是“揮發性有機化合物”。按照結構種類劃分，VOC分為烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類和其他化合物8種。大氣中存在的VOC有600多種，具有濃度低、活性強等特點。人們的身體健康及生態環境系統的穩定性極易受到VOC的影響。美國環保局發布的報告指出，“當苯的含量達到0.3 μg/L時，百萬接觸者患白血病的人數為4～8，并且患病人數隨著苯含量的增大而急劇上升。”總的來說，VOC對人體的影響主要表現在誘發急/慢性疾病、構成依賴性、導致NBS和SBS等幾方面。對環境的影響主要體現在以下3個方面：①毒性大，引發癌變；②在大氣環境中轉化成光學煙霧，阻礙萬物生長；③部分成分會造成臭氧空洞。

2 VOC監測

在氣相色譜法中加入熱解析這一步驟，就構成了我國常用的VOC監測方法。該方法的運用不僅便于開發出方便攜帶的專用便攜式氣相色譜儀，還可實現VOC現場監測，解決了樣品監測成本高等問題。一般情況下，VOC監測方法的具體實施步驟是：樣品采集→樣品預處理→儀器分析。

2.1 樣品采集

要采集VOC樣品，首先要掌握VOC成分復雜、易揮發和含量低等特性，正確的采樣方法對獲得準確、可靠的測量結果非常重要。在采集樣品時，通常采用吸附采樣法和全量空氣采樣法。

2.1.1 吸附采樣法

吸附采樣法使用固體吸附劑對樣品進行吸附。對吸附劑的選取要考慮所吸附的化合物的性質，有針對性地進行吸附。吸附劑的共性是吸附容量大，且吸附過程中自身的特性穩定。這有助于樣品采集效率的提高。

對于VOC吸附劑的選取還要考慮其特性。VOC吸附劑分為聚合物式和碳吸附式兩種。聚合物式吸附劑常選用Tenax 系列，而碳吸附式吸附劑種類較多，有多孔碳、石墨碳和活性炭等。吸附劑的選取決定著樣品采集結果。選取吸附劑時，通常要遵循以下幾個基本原則：①在吸附過程中，吸附劑要有穩定的物理特性和化學特性；②盡量使吸附操作簡便；③在吸附劑吸附化合物時，對H2O、SO2的吸附力越弱越好，而對靶化合物的吸附力則越強越好；④吸附劑的容量要大；⑤盡量不改變吸附物的原有體積。

如今，在吸附劑市場中，單一功能的吸附劑往往難以滿足要求，而混合吸附劑的市場需求越來越大，能實現從最初層到最終層的依次吸附。混合吸附劑的解析方向與單一吸附劑相反。在吸附時，如果按順序將每一個極性的化合物依次吸附在吸附劑上，則更容易實現解析。

2.1.2 全量空氣采樣法

在采集現場直接采集氣體，處理時先濃縮樣本氣體，提高其密度和濃度，這樣更易于實現其樣本分析。這種方法在中低碳氫化合物和鹵代烴化合物的測定中得到了廣泛的應用。該方法能實現準確、高質量的重現分析，降低因采樣體積和采樣效率帶來的不確定性。

采用全量空氣采樣法主要涉及灌裝聚合物袋、玻璃器皿和不銹鋼罐。對比這三者的優、缺點發現，聚合物袋價格低廉，操作簡單，但如果用后處理不當，易造成環境污染；玻璃器皿體積不大，使用時注意輕拿輕放；不銹鋼罐不易受到陽光透射，可降低氣體樣本受影響的程度，保證實驗的真實性，并且能重復利用。

2.2 樣品預處理

樣品的預處理至關重要。傳統的預處理方法主要是蒸餾和提取，操作起來麻煩，并且需要額外添加試劑。最經典的預處理方法當屬溶劑萃取法，但是通常溶劑具有毒性，應注意安全操作。目前，經過改善的預處理方法越來越多，有液上空間法、固相萃取法、臨界流體萃取法等。這些改進方法是近年來迅速發展起來的，是最新、最有效的氣體樣品預處理方法。

3 VOC的遷移轉化

大氣污染物的濃度易受排放源數量、分布情況及周圍地形、地貌、氣象的影響，因此，大氣環境在不斷變化，比如污染物的濃度極易受風速和風向的影響。在大氣環境不斷變化的同時，VOC也在遷移轉化，此立足點研究起來較困難。

當前，對于VOC遷移轉化的研究主要是從大氣轉化物的最終性質入手，通過反推得出轉化的規律和自然環境條件。后者模擬起來困難較大。大氣環境中各種化合物在不斷地發生著化學反應，主要參與成分有氣體氧化劑、氮氧化物和碳氫化合物，生成的O3能促進VOC的遷移轉化。我國關于VOC遷移轉化的研究仍處于初級階段，需要科研工作者共同努力。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕