空氣中揮發性有機物的分析與檢測

趙劍偉(廣東本科檢測有限公司，廣東 汕頭 515071)

0 引言

空氣中含有的揮發性有機物是一種污染物形態，會對人體生命健康產生長期危害。為了對空氣污染問題進行科學、有力的治理，需要對空氣中揮發性有機物加強分析與檢測，通過科學的手段與方法做好檢測工作，根據揮發性有機物相關特點以及具體分布情況科學制定污染物治理措施，為人類營造自然、健康、潔凈的生活空氣環境。

1 揮發性有機物的概述

空氣當中的揮發性有機物通常會用VOCs 來表示，基于世界衛生組織對其的定義，揮發性有機物是處于常溫狀態下，沸點在50℃至260℃的多種有機化合物。根據我國相關研究組織對其的定義，揮發性有機物指的是常壓狀態下沸點小于260℃、常溫狀態下飽和蒸汽壓超過70Pa 的有機化合物，或者是在20℃條件中具有揮發性且蒸氣壓不小于10Pa 的所有有機化合物。通常情況下，將揮發性有機物分為含硫有機化合物、含氮有機化合物、鹵代烴、含氧有機化合物、非甲烷碳氫化合物等幾種類型。揮發性有機物會參與到空氣中二次氣溶膠與臭氧的形成過程，會對區域性大氣PM2.5 污染和臭氧污染產生重要影響。基本上大部分揮發性有機物會有特殊氣味，令人感到不適，并且具有致畸性、致癌性、刺激性、有毒性特點，尤其像甲苯、甲醛、苯等物質會嚴重威脅人體健康[1]。另外，揮發性有機物是造成光化學煙霧和城市霧霾的關鍵性前體物。這些物質主要源自溶劑的制造和使用、燃料涂料制造、石油化工、煤化工等領域。

2 空氣中揮發性有機物的采集

要對空氣中的揮發性有機物進行檢測與分析，首先要對相關物質進行采集。目前，常用的幾種采集方法：

2.1 容器采集法

這種方法主要是針對高濃度污染物進行采集，采集方法相對簡單，通常是直接把玻璃注射器、罐子、塑料袋等當做收集容器。以此方法進行采集能夠有效縮減采集成本，不過需要注意的是，若將塑料袋當作采集容器進行有機物采集，很容易發生污染物滲透問題，進而使所采集到的污染物出現損耗，對后續樣品研究數據產生影響。另外，將便利注射器當做收集容器，少部分的揮發性有機物會粘附在注射器內部，減少檢測樣本，也同樣會對后續檢測數據產生影響。為此，可積極應用罐取樣技術，也就是先通過真空罐子采集空氣樣品，之后進行富集，進而通過高效氣相色譜對樣品實現定性定量分析，對上述不足加以彌補。

2.2 有動力采樣

該方法主要應用在所采集樣品需要對平均濃度進行測定以及對其峰值濃度進行確定檢測中。以往大多是通過顆粒態活性炭對樣品進行吸附，不過此方法靈敏度相對較低，只適用于高濃度揮發性有機物分析工作中。經長期實踐，發現將活性炭纖維當作吸附劑對樣品進行采集，具有較大的吸附容量，并且容易解析。

2.3 被動式采樣

這一方法經常被用在環境衛生和環保監測工作當中，不過該方法不適用于室外大范圍監測，只適合室內空氣檢測。因為室內空氣當中含有的揮發性有機物相對集中，因此操作人員可直接把吸附劑暴露在空氣當中，在空氣流動過程中使揮發性有機物擴散至吸附劑周邊，進而使有機物粘附在吸附劑當中[2]。此方法的運用要求空氣必須具有一定流通性，否則將無法完成采集工作。另外，溫度、濕度等因素也會對空氣中所含揮發性有機物相關監測活動產生影響，需要采集人員把控好采集過程。

3 空氣中揮發性有機物的分析與檢測

3.1 利用氣相色譜-質譜法開展分析和檢測

實際工作中，可以通過氣相色譜-質譜法對未知氣體開展定量分析和定性分析，同時在定量定性分析期間，可通過質譜法相關應用原理與方式對氣體作出一定處理。氣相色譜-質譜法目前在國外具有較長的應用時間，并通過長期實踐證明該方法具有突出的應用效果，能夠在空氣中揮發性有機物檢測中有效的進行成分檢測。相關工作人員要利用氣相色譜-質譜法開展分析及檢測工作，要注意深刻認識該檢測方法的原理及應用方式，保持正確觀念深入開展技術研究與分析工作。實際檢測期間，工作人員可將揮發性有機物涉及到的檢測規定保持在1 至10μg/kg 區間內，同時要嚴格認真的檢測有機物種類以及具體含量，進而得到精準性高的數據信息[3]。不過此方法在實際應用期間，樣品獲取以及樣品運輸等方面的工作會面臨一定難度和問題，所以需要在實踐應用當中優化選擇管理模式，科學管理有機物樣品，同時對樣品做好預處理工作，防止樣品發生混合交叉感染問題。通過氣相色譜-質譜法進行分析與檢測，若遇到復雜樣品，則需要耗費大量精力、時間與財力進行樣品預處理工作，并且還會耗費大量溶劑，所以在項目檢測環節該方法的應用還受到一定限制。另外，基于氣相色譜-質譜法對樣品開展分析工作期間，樣品很容易和臭氧、氯氣等氣體發生化學反應，進而到對檢測結果準確性產生影響，所以在開展有關檢測及分析工作期間要最大程度的防止發生這些反應，嚴格做好樣品管理工作，有效縮減誤差。在實際檢測期間，還要注重做好現場維護與管理工作，確保各部門能夠協調共進，為檢測及控制工作奠定堅實的環境基礎，保證分析及檢測工作可以順利、有序的開展。

3.2 利用質子轉移反應質譜法開展分析檢測工作

質子轉移反應質譜法也叫RTRMS 技術，這種檢測方法近年來廣泛應用于空氣中揮發性有機物檢測工作環節。相關檢測工作通過應用這一檢測方法，能夠使檢測靈敏度和分析準確度獲得有效提升。同時，該檢測方式相對比較簡單，所需檢測時間也比較短，能夠使檢測工作水平與效率獲得顯著提升。質子轉移反應質譜法的主要原理是將空氣當中多種揮發性有機物電離成單一離子，進而實現快速識別，并可使絕對量最大程度的減少標定環節。不過該方法在實踐應用當中還存在一定不足，因為該方法主要是通過核質來區分離子的，所以在實踐應用中很難準確的識別區分同分異構體有機分子[4]。綜合來說，在對空氣中揮發性有機物進行科學分析及檢測工作期間，要對該技術涉及到的優缺點進行充分了解，根據技術原理以及應用需求，充分做好管理和維護工作，確保檢測工作水平及分析準確性更高。

3.3 通過高效液相色譜法開展檢測及分析工作

隨著自動化技術的持續發展，衍生出高效液相色譜法，該方法具有高效、高壓等優點，既可基于液相色譜和質譜相互之間的連接，促使數據分析能力顯著提升，同時還可在對復雜性樣本檢測中鑒定出其中所含微量化合物。同時以該方法進行檢測，檢測結束之后其樣本結構在不被破壞情況下可實現再次回收。該方法具有很高的檢測靈敏度，能夠對樣品成分實現有效的分析，并可使樣品從液體轉為液體，從液體轉為固體，實現離子交換，并進行離子對分離，同時還可實現定量分析。高效液相色譜法在實踐應用中所采取的主要方法是熒光檢測法、紫外檢測法等，能夠使檢測范圍有效擴大，對樣本數據實現高精確度的檢測，為相關改善措施的制定提供有效支持。

4 空氣中揮發性有機物的分析與檢測注意事項

4.1 需注意環境監測問題

檢測及分析工作人員在對空氣當中的樣本實現檢測期間，通常會受到多種因素影響，使樣本數據發生異常情況，并在不同程度上對最終研究結果產生負面影響。若樣本檢測保持在固定區間內，而相關數據又保持較大的差異，進而會出現數據異常情況，導致樣本檢測工作無法獲得精確性數據，從而也就不能對環境質量優劣作出真實反映。為此，需要檢測人員在實際檢測工作中對樣品自身涉及到的相關影響因素和人為影響因素進行綜合考量，優化選擇檢測方法，同時科學制定有效措施，防止發生相關影響因素，進而獲得更加準確的檢測數據，促使空氣中揮發性有機物檢測水平有效提升。

4.2 關注有機物樣品采樣中的誤差

對空氣中揮發性有機物進行檢測及分析過程中，其有機物采樣誤差主要是在采集揮發性有機物樣本過程中受到人為因素和外界因素相關影響，導致檢測員開展樣本檢測工作期間發生樣本數據異常情況，最終造成實際樣本數據和研究數據兩者出現很大差異，而此差異也會對最終樣本實際研究結果產生影響。比如采集廢氣樣本的時候，會受到差異化風速影響，使樣本濃度存在一定差異，進而導致實際數據和最終檢測數據時間存在較大差異。所以，為了使空氣中揮發性有機物檢測工作獲得更準確的研究數據，需要研究人員在做好樣品采集工作之后，不能當時就開展檢測工作，而要返回實驗室開展相關檢測工作[5]。需要關注的是，樣品運輸期間需要事先制定存儲方案，避免樣品運輸期間使樣品數據發生差異，保證樣品數據的真實與科學，并為后續工作提供真實有效的數據基礎。

4.3 關注數據不相符問題

很多因素會對揮發性有機物實際檢測及分析工作產生影響，進而在檢測期間會發現數據中存在較大差異，而數據差異會對檢測結果產生直接影響。通常情況下，檢測人員必須具有豐富的經驗才可及時發現并有效甄別差異數據有效與否，進而對發生差異的原因進行深入分析。如果在檢測中發現數據異常，要及時采取必要措施進行深入研究，不可直接判定其為無效數據將其刪除或者進行主觀臆測，要及時向有關部門作出反饋，確保后續工作可以順利開展。

5 結語

對空氣中揮發性有機物進行分析和檢測，需要健全的編制檢測計劃方案，并對揮發性有機物其特點及相關檢測要求實現充分了解，選擇最合適的技術方案進行分析及檢測活動，從而獲得良好的檢測管理質量。目前針對空氣中揮發性有機物的檢測與分析方法主要是氣相色譜-質譜法、質子轉移反應質譜法、高效液相色譜法等，需要研究人員正確認識不同方法的不足與優勢，根據有機物特點及檢測需求，優化選擇分析檢測方法。