空氣中揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)技術(shù)探討

付星 趙菊芳

摘要：空氣中揮發(fā)性有機(jī)物，簡(jiǎn)稱(chēng)為VOCs。近幾年，隨著社會(huì)的發(fā)展，空氣污染逐漸嚴(yán)重，該類(lèi)有機(jī)物的含量不斷增多，為人類(lèi)健康帶來(lái)巨大影響。基于此，國(guó)家越發(fā)重視其的監(jiān)測(cè)與控制，為人們營(yíng)造健康的生存環(huán)境。對(duì)此，文章對(duì)VOC3的監(jiān)測(cè)技術(shù)展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：揮發(fā)性有機(jī)物;監(jiān)測(cè)技術(shù);注意事項(xiàng)

中圖分類(lèi)號(hào)：X83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）05-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.05.098

Abstract： Volatile organic compounds in the air， referred to as VOCs. In recent years， with the development of society， air pollution has become more and more serious， and the content of such organic substances is increasing， which has a great impact on human health. Based on this， the country pays more attention to its monitoring and control to create a healthy living environment for people. In this regard， the article explores the monitoring technology of VOC3.

Key words：Volatile organic compounds; Monitoring technology; Precautions

揮發(fā)性有機(jī)物，是一種對(duì)人體組織損害較大的物質(zhì)，且構(gòu)成元素復(fù)雜，無(wú)論是室內(nèi)空氣、室外空氣都會(huì)受到影響，直接粘附在人體皮膚上，為人體健康帶來(lái)較大損害。因此，空氣污染問(wèn)題越發(fā)受到人們關(guān)注，而VOCs監(jiān)測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展，為空氣污染的有效控制奠定了基礎(chǔ)，有效保護(hù)了人體健康。

1 揮發(fā)性有機(jī)物的來(lái)源與危害

揮發(fā)性有機(jī)物，熔點(diǎn)低于室溫，沸點(diǎn)在50-260℃之間，主要包含有烷烴、芳香烴、烯烴等的NMHCs，酮、醚、醇等的OVOCs，以及鹵代烴，含硫化合物，含碳化合物等。據(jù)了解，揮發(fā)性有機(jī)物主要 來(lái)源于以下幾方面：人為排放、自然排放、苯系物與氯化燼等揮發(fā)性有機(jī)物[1]。

揮發(fā)性有機(jī)物，是空氣中出現(xiàn)PM2.5與O3的主要原因之一，引發(fā)各界關(guān)注，其的監(jiān)測(cè)與控制成為相關(guān)學(xué)者研究重點(diǎn)與難點(diǎn)。據(jù)我國(guó)環(huán)保部門(mén)播報(bào)的數(shù)據(jù)可知，在我國(guó)74個(gè)實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn)的城市內(nèi)，影響環(huán)境質(zhì)量的主要污染物為PM2.5，比例達(dá)到62.7%，以O(shè)3為主要污染物的比例達(dá)到24.9%，可見(jiàn)兩者對(duì)空氣質(zhì)量的巨大影響。可以說(shuō)，揮發(fā)性有機(jī)物已經(jīng)成為影響空氣質(zhì)量的關(guān)鍵。

2 空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的采集方法

2.1 容器采集法

容器采集法，便利性較高，能夠收集濃度較高的VOCs。在樣品收集中，我國(guó)常用采用容器為注射器、塑料袋等，成本較低，但是，易出現(xiàn)滲漏問(wèn)題[2]。對(duì)此，為保障樣品更好的收集，可選擇灌裝方式，預(yù)先將罐子內(nèi)的空氣抽空，采集樣品，能夠保障樣品采集的質(zhì)量。

2.2 有動(dòng)力采樣法

在采集樣品時(shí)，若需要同時(shí)對(duì)VOCs的平均濃度、峰值濃度進(jìn)行確定，可采用有動(dòng)力采樣法。該種方法實(shí)施時(shí)，可利用活性炭吸附采樣或者吸附劑吸附采樣，前者價(jià)格便宜，卻靈敏度低，多用于高濃度VOCs監(jiān)測(cè);后者價(jià)格較高，吸附容量較低，靈敏度高，能夠?qū)λ袧舛认碌腣OCs有效收集。

2.3 被動(dòng)式采集法

在環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)時(shí)，被動(dòng)式采集法較為常見(jiàn)，常用于室內(nèi)空氣的監(jiān)測(cè)。因?yàn)椋諝庵械腣OCs較為集中，技術(shù)人員在采集過(guò)程中，可直接將吸附劑暴露于空氣，VOCs具有流動(dòng)性，可直接被吸附劑吸附。被動(dòng)式采樣法的應(yīng)用，對(duì)外界環(huán)境要求較高，若空氣不流通，將很難完成VOCs的采集。同時(shí)，濕度、溫度等也會(huì)帶來(lái)一定影響。

雖然VOCs采集方法具有很多種，但是每一種方法都有其優(yōu)勢(shì)與缺陷。容器收集法，操作簡(jiǎn)單、對(duì)濃度要求高;后兩種方法，必須利用吸附劑，價(jià)格較高;有動(dòng)力采集法，不適用于偏遠(yuǎn)地區(qū);被動(dòng)式采集法，受外界因素影響，不適合長(zhǎng)期使用。

3 空氣中揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)技術(shù)

3.1 氣相色譜質(zhì)譜法

該類(lèi)監(jiān)測(cè)方式是揮發(fā)性有機(jī)物的常用檢測(cè)法，主要針對(duì)未知?dú)怏w進(jìn)行定性定量檢測(cè)[3]。定性定量檢測(cè)法，在國(guó)外使用時(shí)間較早，已經(jīng)得到較好的研究成果，能夠有效檢測(cè)揮發(fā)性有機(jī)物中的成分。近幾年，我國(guó)對(duì)氣相色譜質(zhì)譜法進(jìn)行了有效研究，在對(duì)某地區(qū)大氣的VOCs檢測(cè)中取得良好效果。在檢測(cè)空氣中有機(jī)物時(shí)，多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)物的檢測(cè)限控制在1-10μg/kg。但是，氣相色譜質(zhì)譜法也存在一定不足，如：取樣困難，運(yùn)輸管理并不完善，儲(chǔ)藏困難，若儲(chǔ)藏不當(dāng)，極易出現(xiàn)交叉污染，影響空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的檢測(cè)。因此，該種檢測(cè)方式仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段，存在明顯滯后性。

3.2 飛行時(shí)間質(zhì)譜分析法

飛行時(shí)間質(zhì)譜分析法，又被稱(chēng)為T(mén)OFMS技術(shù)，利用其對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行檢測(cè)，主要是利用質(zhì)子與電荷的差異，通過(guò)控制電場(chǎng)，以此統(tǒng)計(jì)離子在電場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，有效檢測(cè)空氣中的揮發(fā)性有機(jī)物。在對(duì)揮發(fā)性的有機(jī)物進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，TOFMS技術(shù)能夠在短期內(nèi)完成，監(jiān)測(cè)結(jié)果較為準(zhǔn)確，監(jiān)測(cè)效益得到保障。但是，TOFMS技術(shù)也存在一定的缺陷，即若監(jiān)測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)干擾離子，將難以形成質(zhì)譜圖，監(jiān)測(cè)工作難度增大，監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性受到影響。

3.3 質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜法

質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜法，英文簡(jiǎn)稱(chēng)為PTRMS，是近幾年應(yīng)用較為廣泛的監(jiān)測(cè)技術(shù)，具有靈敏度較高，監(jiān)測(cè)時(shí)間較短等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)中。PTRMS對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)時(shí)，主要是將其進(jìn)行電離，形成單一離子后，質(zhì)譜能夠?qū)ζ溥M(jìn)行快速識(shí)別。當(dāng)然，該種監(jiān)測(cè)技術(shù)也存在一定缺陷，即僅能利用核質(zhì)區(qū)別離子，對(duì)于同分異構(gòu)體的有機(jī)分子，該種方式很難將其區(qū)別開(kāi)來(lái)。

4 空氣中揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)的注意事項(xiàng)

在對(duì)空氣中的揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，為保障監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，工作人員應(yīng)注意以下問(wèn)題，為空氣污染的控制提供有效依據(jù)。

4.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)問(wèn)題

在對(duì)環(huán)境中的VOCs進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，極易出現(xiàn)實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和書(shū)面數(shù)據(jù)不符現(xiàn)象。異常數(shù)據(jù)的存在，使空氣中的VOCs難以準(zhǔn)確反映，影響了后續(xù)環(huán)境的治理。對(duì)此，在環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程中，應(yīng)重視數(shù)據(jù)異常問(wèn)題，提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4.2 有機(jī)物采樣誤差

在對(duì)VOCs進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，有機(jī)物的采樣非常重要，直接影響著后續(xù)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性與代表性[4]。然而，在采樣過(guò)程中，也會(huì)出現(xiàn)誤差。采樣誤差主要表現(xiàn)在以下幾方面：廢氣采樣素質(zhì)不高，沒(méi)有根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)彎頭位置、變徑位置等;采樣過(guò)程中風(fēng)速不準(zhǔn)確，直接影響風(fēng)量計(jì)算的準(zhǔn)確度，影響測(cè)定量的排放濃度，增大測(cè)定值和實(shí)際值間的偏差;水質(zhì)監(jiān)測(cè)中，若污口存在斷面，所監(jiān)測(cè)的有機(jī)物濃度將偏高，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法精準(zhǔn)反映VOCs的實(shí)際情況。另外，若在樣品運(yùn)輸與儲(chǔ)存中出現(xiàn)問(wèn)題，也會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的誤差。對(duì)此，應(yīng)嚴(yán)格重視VOCs的采樣，并落實(shí)樣品的存儲(chǔ)與運(yùn)輸工作，避免交叉污染現(xiàn)象發(fā)生，提高監(jiān)測(cè)結(jié)果的科學(xué)性。

4.3 數(shù)據(jù)不符問(wèn)題

在對(duì)空氣中的VOCs進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，工作人員應(yīng)對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)間的誤差進(jìn)行邏輯判斷，以此分析數(shù)據(jù)是否存在異常。在對(duì)不同行業(yè)、不同區(qū)域、不同環(huán)境的空氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，工作人員應(yīng)做到心中有數(shù)，若監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)間的差距較大，應(yīng)仔細(xì)甄選，深入分析，及時(shí)尋找影響因素并解決，保障數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

5 總結(jié)

隨著環(huán)境問(wèn)題的日益凸顯，國(guó)家越發(fā)重視污染問(wèn)題，尤其是空氣污染問(wèn)題，推動(dòng)了VOCs監(jiān)測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展，為環(huán)境的改善提供保障。文章探討了氣相色譜質(zhì)譜法、飛行時(shí)間質(zhì)譜分析法、質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜法三種監(jiān)測(cè)技術(shù)，并就監(jiān)測(cè)過(guò)程中存在的問(wèn)題展開(kāi)探討，以期為各位同行借鑒，提高VOCs監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度，為環(huán)境改善作貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2019-03-05

作者簡(jiǎn)介：付星（1986-），男，蒙古族，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向?yàn)榭諝庵袚]發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)技術(shù)。