環境空氣揮發性有機物（VOCs）的有效監測

摘要：本文主要通過對我國現階段環境空氣揮發性有機物（VOCs）的各種監測方法進行介紹與說明，并對最適合我國現階段環境空氣中VOCs的監測方法進行歸納與總結，旨在為相關實際監測工作中采取科學方法提供一定的理論支持。

關鍵詞：環境空氣;環境監測;揮發性有機物

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）05-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.079

Effective monitoring of ambient air volatile organic compounds （VOCs）

Wu Lei

（Henan Province Sanmenxia Ecological Environment Monitoring Center，Sanmenxia Henan 472000，China）

Abstract：This article mainly introduced various monitoring methods of volatile organic compounds （VOCs） in the ambient air of China and summarizes the monitoring methods that are most suitable for the VOCs in the ambient air of current China.Aim to provide some theoretical support for a scientific method in the monitoring work.

Key words：Ambient air;Environmental monitoring;Volatile organic compounds

環境空氣中的揮發性有機物（VOCs）是造成臭氧破壞的重要前體物，這類有機化合物不但會產生光化學煙霧，還具有一定的毒性，且成分組成較為復雜，會嚴重影響人們的身體健康，致癌率極高。本文著重總結了現階段環境空氣中VOCs的主要來源及有效監測方法，以期為高效快速的監測環境空氣VOCs，為開展臭氧污染防治工作提供一定的理論基礎。

VOCs所包含的主要成分有烴類、氧烴以及含鹵烴類等，這些成分普遍存在于室內和室外空氣中，并且它們之間可以相互融合從而形成一類全新的、復雜的有機污染物。綜合實際情況，環境空氣中VOCs產生的主要原因是：（1）當前社會生產中大量化工原料的使用;（2）煙草或樹木燃燒不充分導致;（3）當代社會私家車數量呈現出井噴的態勢，汽車尾氣排放越來越多，從而產生更多的環境空氣VOCs;（4）自然界中生長的植物也會自動排放產生VOCs。新型建材、新型保溫材料以及新型的室內裝潢材料，現代社會家庭中各種新型化妝品、清香劑、除臭劑等日用品的廣泛應用，也使得環境空氣中的VOCs日益劇增。釋放在空氣當中的VOCs，因其本身所擁有的成分相對復雜，且具有一定的毒性和刺激性，當其含量超出一定的范圍且被人吸入體內的話，會引起人體一系列的不適反應，甚至具有一定的致癌風險。[1]

目前，在我國某些地區已經開展了有效的環境空氣VOCs測定工作，但始終都沒有建立起一套統一的、完善的環境空氣VOCs測定方法。實際生產生活中，針對環境空氣VOCs的具體含量和組成，需要進行有效的測定，保證測定數據的可靠性和真實性。

1環境空氣中VOCs的樣品采集

環境空氣當中VOCs的采集方式大致可以分成3種：直接采集、有動力采集以及被動采樣。

1.1 直接采集

直接采樣方式主要包括三種方法：聚合物袋、玻璃容器、不銹鋼采樣罐捕集法。三種方法在選取過程中，需要結合實際情況，綜合考慮多方面因素。例如，使用聚合物袋的方式進行樣品采集，其主要優點是價格便宜且易得，使用方便。但也具有一定的缺陷，在監測中期由于滲透原因，會造成所采樣品的污染并可能會導致一定量的損失。若使用玻璃容器進行VOCs樣本采集，因其容器體積有限，且玻璃具有易碎的特點，清洗也比較困難，而且所采集的樣本氣體在針筒中易吸附在內壁上，這樣也極容易造成樣品損失。相比之下，采用經過電拋光處理之后的SUMMA不銹鋼罐取樣技術就比較具有優勢，將微孔過濾采樣頭安裝完成后，正常打開氣罐閥門，經過15～30s后將閥門關閉，罐內壓力接近大氣壓力，不易造成樣品氣體的損失。同樣，也可在加壓采樣的模式下進行樣品采集，但是該模式下需要使用額外的渠道提供正壓。在生產實踐過程中針對VOCs進行采樣，可以使用定時的方法，簡而言之就是安裝好流速控制閥，將罐閥打開，控制流量采樣。這種方法通常都是用于非極性物的分析，優點在于使用吸附劑時出現的穿透、分解以及解析，均能夠全面有效避免樣品受到滲透或經過陽光照射后所引起的化學反應，在一定程度上能夠使樣品不受影響，對樣品的完整性起到一定的保障作用，在實際操作中有著非常好的回收率。然而，所使用的采樣設備價格十分昂貴，標樣的制備以及罐的清理不僅十分浪費時間，而且也十分浪費人力。

1.2 有動力采集

所謂有動力采樣，主要是指利用泵將空氣樣品通過有效的吸附液以及吸附劑等采集目標化合物。這種方法所體現出來的優點是能夠在長期采樣中有效的運用，進一步確定出環境空氣中VOCs的平均濃度。一般所用的吸附劑大多是固態，在實際中又分成多孔聚合物類吸附劑富集以及利用活性炭吸附溶劑洗脫等多種方式。

1.3 被動采集

被動采樣技術早期主要是利用在勞動衛生和防護監測方面，現階段在環境衛生以及環保監測當中被逐漸利用。該方法在環境空氣中VOCs的監測中會受到其濃度以及分析靈敏度的影響，在整個監測過程中具有一定的局限性，因此被動采樣技術在室內密閉空氣以及個體接觸量方面的評價檢測尤其適合。被動采樣技術主要由兩種采樣方式組成：擴散式采樣和滲透式采樣。使用被動采樣方式進行測量時，其精密度以及準確度都會產生一定的誤差。究其原因是因為該方式主要依靠空氣分子的擴散來進行監測，在實際空氣環境中，由于風速及濕度等多種分析物的共同存在及相互影響等，導致后期檢測較易出現誤差。

1.4 吸附劑使用

在采樣過程中，除直接采樣是一種比較簡單方便，沒有氣體富集過程，適合較高濃度的VOCs監測外，不管是有動力采樣還是被動采樣，都會涉及吸附劑的使用。所以，不管是室內還是室外，在進行低濃度VOCs樣品采集監測時，吸附劑都顯得格外重要。

吸附劑主要分成兩大類：有機吸附劑和無機吸附劑。吸附劑要求其需要具有較大的吸附容量以便進行充分的氣體收集。由于多數無機吸附劑的表面積較大，且使用頻率相對較高。所以，其所表現出來的吸附能力較強且吸附量較大，具有非常好的熱穩定性。但由于其對水的親和能力較強，吸附表面的活性點相對過度，由此就導致吸附過程中可能會出現脫附即不完全使用的情況。

2 環境空氣中的VOCs 監測分析方法

2.1 傳統監測

傳統監測通常有氣相色譜分析法、液相色譜分析法、反射干涉光譜法、離線超臨界流體萃取（GC-MS）法以及脈沖放電檢測器法等。實際生產生活中所使用最多的方法通常是氣相色譜法和離線超臨界流體萃取（GC-MS）法。

氣相色譜法的主要優點是具有較高的選擇性以及靈敏度，分析速度快，在實踐當中也有著非常廣闊的運用范圍。離線超臨界流體萃取（GC-MS）法除具有較高的分離能力，能夠有針對性地進行鑒定外，對沒有進行分離的色譜峰也具有一定的檢測能力，在后期分析的過程中，不管是靈敏度，還是分析出來的數據，都具有很高的可靠性。所以，離線超臨界流體萃取（GC-MS）法在環境空氣VOCs監測過程中逐漸成為主要的手段。[2]

2.2 在線監測

GC或GC-MS在監測環境空氣中的VOCs 方面一直發揮著重要作用，但也存在很大的局限性。近年來，人們一直致力于環境空氣VOCs 在線監測方法的研究，出現了多種在線監測技術。如膜萃取氣相色譜技術、激光光譜技術等。但目前開發的一些在線監測儀器由于價格較高、體積較大等缺點，大大限制了其在實際監測工作中的廣泛應用。隨著可調諧激光技術的迅速發展以及其監測原理的日趨完善，可調諧激光吸收光譜技術將在VOCs在線監測應用中逐漸發揮其獨特作用。

3 適合我國的環境空氣VOCs監測方法探討

結合我國的實際情況，GC和GC-MS是現在國內實驗室最為普及的且能測定大多數VOCs的儀器。目前，有兩種實驗室方法監測環境空氣中的VOCs具有較高的可行性及推廣性：一種是固體吸附/熱脫附/ GC或GC-MS方法，另一種是罐采樣/冷凍預濃縮/ GC或GC-MS方法。[3]

這兩種方法在使用過程中，主要都是通過富集空氣中的低濃度VOCs，使其達到GC或者GC-MS能夠檢測的最低含量，進而針對目標化合物進行全面有效的測定。從理論上講，不管是采集樣品過程中的方便性又或是富集效果，罐采樣/冷凍濃縮方法都更具有優勢。但是利用這種方法進行采樣，所使用的設備在價格上卻顯得比較高昂，成本較大，而且在實踐處理中還需要使用液氮，所以只能保證某些有條件的地區能夠使用這種方法。 針對我國目前具體情況而言，該方法的普及度依然不夠全面，在實踐中還存在很多問題需要解決。

參考文獻

[1]李鍔彬.測定環境空氣中揮發性有機物的方法研究[J].科技與創新，2016（12）：118.

[2]環境空氣臭氧前體有機物手工監測技術要求（試行）[S].

[3]HJ644-2013環境空氣揮發性有機物的測定[S].

收稿日期：2020-03-03

作者簡介：吳磊（1983-），女，本科，研究方向為環境監測工作。