揮發性有機物（VOCs）的有效采集與分析

莫建華

摘 要：文章從揮發性有機物及其危害入手，論述了環境原與工業原揮發性有機物的有效采集與分析。期望通過本文的研究能夠對揮發性有機物監測效率和質量提升的有所幫助。

關鍵詞：揮發性有機物;采集;分析

一、揮發性有機物及其危害

揮發性有機物簡稱VOCs，其歸屬于化合物的范疇，在大氣環境中分布非常廣泛，其不僅對生態、氣候具有一定程度的影響，而且還會對人體健康產生危害。目前，VOCs已被列為環境質量監測的重要指標，由于VOCs的組成較為復雜，加之來源廣泛，監測時影響因素較多，從而對監測工作提出了較高的要求。VOCs的危害主要體現在如下兩個方面：一方面是對自然生態環境的影響和破壞。在霧霾（PM2.5）的形成過程中，VOCs具有重要作用，這是因為VOCs會對參與光化學煙霧的各種反應產生直接影響，而且反應生成的產物是霧霾的主要組成部分之一。同時，在光化學的作用下，VOCs與NOx能夠形成O3，即臭氧，由此會對環境造成光化學污染;另一方面是對人體健康的危害。當人體處于濃度超標的VOCs環境中時，呼吸道和眼睛均會受到一定程度的刺激，輕則會導致咽部疼痛，嚴重時甚至造成皮膚過敏。VOCs會通過人體的血液流入大腦，這樣很容易使中樞神經系統受損。不僅如此，VOCs還會對人體的臟器造成損傷，如肝臟、腎臟等，而且VOCs具有致癌性，長期處于VOCs濃度超標的環境中，會增大細胞組織癌變的可能性。

二、環境原與工業原揮發性有機物的有效采集與分析

1.VOCs的采集方法。在對VOCs進行分析之前，需要對樣品進行有效采集，這是一個較為重要的工作環節，直接關系到VOCs檢測分析結果的準確性。目前，VOCs采集常用的方法有以下幾種：

（1）捕集法。該方法具體是指用相關的容器對VOCs進行采集，通常使用的容器為不銹鋼罐，在使用前，需要對其內壁進行硅烷化處理，并將內部抽成真空狀態，然后以加減壓的方式采集樣本。通過容器采集到的樣品并不能直接使用，還要利用固體吸附劑進行吸附處理，最后才能導入到GC-MS進行測定。這種方法的優點是采樣裝置結構簡單、一份樣品能夠進行多次分析，缺點是整個過程的煩瑣程度較高，并且富集倍數相對較小，無法達到有效采集的目標。

（2）吸附法。這是大氣中VOCs采集較為常用的一種方法，具體是指利用固體吸附劑對大氣中的VOCs進行捕獲。在對該方法進行應用時，吸附劑的選擇至關重要，直接影響采樣質量。應當確保所選的吸附劑具有足夠大的比表面積，同時還要有良好的疏水性能，對水的吸附能力越低越好，不會與分析物質發生化學反應。能夠同時滿足上述要求的吸附劑為活性炭纖維，實踐表明，以活性炭纖維作為固體吸附劑對空氣中的VOCs進行采集，效率較高。

（3）固相微萃取法。這種方法簡稱SPME，利用該方法對VOCs進行采集的過程中，不需要使用任何有機溶劑，操作簡便，可借助SPME裝置完成試樣采集、萃取、濃縮和進樣等環節。采集樣品時，主要是利用裝置上的萃取頭，不同類型的萃取頭適用于不同樣品的采集，如PA（聚丙烯酸酯）萃取頭可用于極性化合物的采集。應用該方法對VOCs進行采時，可按化合物的種類對萃取頭進行選取。目前，該方法在環境樣品分析中得到了廣泛應用。

以上述方法采集完成樣品采樣后，應盡快將樣品送化驗室進行處理和分析，以確保樣品準確、有效。

2.VOCs分析。在對VOCs進行分析的過程中，可以采用氣相色譜質譜法，通過這種分析方法的運用，能夠實現對未知氣體的定性與定量分析。由于VOCs的組成較為復雜，如果只是定量或定性分析，無法達到預期中的目標，而氣相色譜質譜法能夠同時滿足定性和定量的要求，故此，這種方法在各地區的環境保護監測中得到廣泛應用。通過氣相色譜質譜法對VOCs進行定性定量分析時，可借助質譜法的原理對采集到的VOCs樣品進行處理，限于篇幅，不對處理過程進行論述。這種分析方法在國外一些發達國家中的應用比較早，技術相對成熟，并且也取得了良好的效果，可準確檢測出空氣中的VOCs。故此，在應用氣相色譜質譜法進行VOCs分析時，應當對技術工作予以重視，以此來確保分析結果的準確性。實際操作中，應當對如下事項加以注意：

（1）可將VOCs的檢測規定控制在1-10 的范圍內，在此基礎上對有機物的種類及具體的含量進行測定，由此能夠獲得更加精準的數據。為確保樣品的采集質量，應制定合理可行的管理措施，加強樣品的預處理工作，避免混合的情況發生。

（2）對于成分較為復雜的樣品，應當對預處理環節予以重視，采取合理可行的措施，縮短處理時間、提高處理效率，減少溶劑的消耗量，降低檢測分析成本。同時，在樣品分析時，應當避免受到臭氧或是氯氣的影響。故此在分析的過程中，應防止不必要的反應發生。

（3）在樣品分析階段，分析人員首先要提前做好樣品分析前各項準備工作，分析儀器必須在良好的工作狀態，同時也要對樣品的狀態進行分析前檢查，檢查樣品的容器是否有異常破損或漏氣等情況，出現這種情況的樣品有可能對分析結果有比較影響，我們必須要加以注意。

3.大氣環境和工業污染源VOCs監測方法

（1）大氣環境中VOCs監測。在對大氣環境中的VOCs進行監測時，可以采用氣相色譜連續監測系統，具體的監測方法及要點如下：①校準曲線。在監測儀器設備處于正常工作狀態的前提下，按照從低到高的順序，分別通入不同濃度的標準氣體進行分析，應當確保每個濃度的分析次數不少于3次，然后采用最小二乘法繪制校準曲線，據此對最低點的濃度進行計算，并對測量平均值與標準值的相對誤差進行計算，看是否與現行規范標準中給出的規定要求相符。②方法檢出限。將與檢出限濃度接近的標準氣體通入到監測儀器設備當中進行監測分析，應當確保標準氣體的濃度在0.5nmol/mol以下，連續測量的次數應當達到7次以上，隨后對待測儀器所測的濃度值進行計算，由此所得的數據，即為標準偏差。

（2）工業污染源VOCs監測。在對工業污染源VOCs進行監測的過程中，除采用化驗室的氣相色譜質譜法進行監測分析外，還可以選用功能完備的在線監測系統，該系統能夠滿足工業廢氣高溫、高濕、高腐蝕及組分復雜的監測需要，可以確保監測數據結果的準確性，系統的運行穩定性較高，適用于環境監測站。該系統采用當前較為先進的APC對氣體流量進行高精度、自動化控制;系統采用PID技術，由此可實現對柱溫箱±0.1℃的精確控制;系統還具有超高的靈敏度和極寬量程響應能力的FID檢測器，輕松實現苯、甲苯、對/間-二甲苯及鄰-二甲苯的分離和檢測，“三苯”組分更精準，系統更穩定。

三、結語

綜上所述，揮發性有機物的采集與分析是一項較為復雜且系統的工作，為確保樣品采集的有效性，應當提前對采樣現場進行調查視察，根據現場及排放源實際情況制定選擇適宜的采樣方案，樣品采集完成后需按要求妥善保存盡快送化驗室分析。在對試樣進行分析的過程中，可采用氣相色譜質譜法，對操作中的相關事項加以注意，以此來提高分析結果的準確性。

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