空气中挥发性有机物监测技术探讨

发表时间:2020/11/19   来源:《城镇建设》2020年第23期   作者:顿少忠 江爱萍
[导读] 空气中挥发性有机物,简称为VOCs。近几年,随着社会的发展,空气污染逐渐严重,该类有机物的含量不断增多,为人类健康带来巨大影响。基于此,国家越发重视其的监测与控制

        顿少忠  江爱萍
        菏泽市生态环境局东明县分局
        摘要:空气中挥发性有机物,简称为VOCs。近几年,随着社会的发展,空气污染逐渐严重,该类有机物的含量不断增多,为人类健康带来巨大影响。基于此,国家越发重视其的监测与控制,为人们营造健康的生存环境。对此,文章对VOC3的监测技术展开探讨。
        关键词:挥发性有机物;监测技术;注意事项

        挥发性有机物,是一种对人体组织损害较大的物质,且构成元素复杂,无论是室内空气、室外空气都会受到影响,直接粘附在人体皮肤上,为人体健康带来较大损害。因此,空气污染问题越发受到人们关注,而VOCs监测技术不断发展,为空气污染的有效控制奠定了基础,有效保护了人体健康。
        1 挥发性有机物的来源与危害
        挥发性有机物,熔点低于室温,沸点在50-260℃之间,主要包含有烷烃、芳香烃、烯烃等的NMHCs,酮、醚、醇等的OVOCs,以及卤代烃,含硫化合物,含碳化合物等。据了解,挥发性有机物主要 来源于以下几方面:人为排放、自然排放、苯系物与氯化烬等挥发性有机物[1]。
        挥发性有机物,是空气中出现PM2.5与O3的主要原因之一,引发各界关注,其的监测与控制成为相关学者研究重点与难点。据我国环保部门播报的数据可知,在我国74个实施新标准的城市内,影响环境质量的主要污染物为PM2.5,比例达到62.7%,以O3为主要污染物的比例达到24.9%,可见两者对空气质量的巨大影响。可以说,挥发性有机物已经成为影响空气质量的关键。
        2 空气中挥发性有机物的采集方法
        2.1 容器采集法
        容器采集法,便利性较高,能够收集浓度较高的VOCs。在样品收集中,我国常用采用容器为注射器、塑料袋等,成本较低,但是,易出现渗漏问题[2]。对此,为保障样品更好的收集,可选择灌装方式,预先将罐子内的空气抽空,采集样品,能够保障样品采集的质量。
        2.2 有动力采样法
        在采集样品时,若需要同时对VOCs的平均浓度、峰值浓度进行确定,可采用有动力采样法。该种方法实施时,可利用活性炭吸附采样或者吸附剂吸附采样,前者价格便宜,却灵敏度低,多用于高浓度VOCs监测;后者价格较高,吸附容量较低,灵敏度高,能够对所有浓度下的VOCs有效收集。
        2.3 被动式采集法
        在环境空气监测时,被动式采集法较为常见,常用于室内空气的监测。因为,空气中的VOCs较为集中,技术人员在采集过程中,可直接将吸附剂暴露于空气,VOCs具有流动性,可直接被吸附剂吸附。被动式采样法的应用,对外界环境要求较高,若空气不流通,将很难完成VOCs的采集。同时,湿度、温度等也会带来一定影响。
        虽然VOCs采集方法具有很多種,但是每一种方法都有其优势与缺陷。容器收集法,操作简单、对浓度要求高;后两种方法,必须利用吸附剂,价格较高;有动力采集法,不适用于偏远地区;被动式采集法,受外界因素影响,不适合长期使用。
        3 空气中挥发性有机物监测技术
        3.1 气相色谱质谱法
        该类监测方式是挥发性有机物的常用检测法,主要针对未知气体进行定性定量检测[3]。定性定量检测法,在国外使用时间较早,已经得到较好的研究成果,能够有效检测挥发性有机物中的成分。近几年,我国对气相色谱质谱法进行了有效研究,在对某地区大气的VOCs检测中取得良好效果。在检测空气中有机物时,多数挥发性有机物的检测限控制在1-10μg/kg。

但是,气相色谱质谱法也存在一定不足,如:取样困难,运输管理并不完善,储藏困难,若储藏不当,极易出现交叉污染,影响空气中挥发性有机物的检测。因此,该种检测方式仍停留在实验室阶段,存在明显滞后性。
        3.2 飞行时间质谱分析法
        飞行时间质谱分析法,又被称为TOFMS技术,利用其对挥发性有机物进行检测,主要是利用质子与电荷的差异,通过控制电场,以此统计离子在电场内运动的时间,有效检测空气中的挥发性有机物。在对挥发性的有机物进行监测时,TOFMS技术能够在短期内完成,监测结果较为准确,监测效益得到保障。但是,TOFMS技术也存在一定的缺陷,即若监测过程中出现干扰离子,将难以形成质谱图,监测工作难度增大,监测结果准确性受到影响。
        3.3 质子转移反应质谱法?        质子转移反应质谱法,英文简称为PTRMS,是近几年应用较为广泛的监测技术,具有灵敏度较高,监测时间较短等优势,被广泛应用于环境监测中。PTRMS对挥发性有机物监测时,主要是将其进行电离,形成单一离子后,质谱能够对其进行快速识别。当然,该种监測技术也存在一定缺陷,即仅能利用核质区别离子,对于同分异构体的有机分子,该种方式很难将其区别开来。
        4 空气中挥发性有机物监测的注意事项
        在对空气中的挥发性有机物进行监测时,为保障监测结果的准确性,工作人员应注意以下问题,为空气污染的控制提供有效依据。
        4.1 环境监测问题
        在对环境中的VOCs进行监测时,极易出现实际监测数据和书面数据不符现象。异常数据的存在,使空气中的VOCs难以准确反映,影响了后续环境的治理。对此,在环境监测过程中,应重视数据异常问题,提高检测数据的准确性。
        4.2 有机物采样误差
        在对VOCs进行监测时,有机物的采样非常重要,直接影响着后续监测的准确性与代表性[4]。然而,在采样过程中,也会出现误差。采样误差主要表现在以下几方面:废气采样素质不高,没有根据标准落实弯头位置、变径位置等;采样过程中风速不准确,直接影响风量计算的准确度,影响测定量的排放浓度,增大测定值和实际值间的偏差;水质监测中,若污口存在断面,所监测的有机物浓度将偏高,监测数据无法精准反映VOCs的实际情况。另外,若在样品运输与储存中出现问题,也会导致监测数据的误差。对此,应严格重视VOCs的采样,并落实样品的存储与运输工作,避免交叉污染现象发生,提高监测结果的科学性。
        4.3 数据不符问题
        在对空气中的VOCs进行监测时,工作人员应对实际数据与监测数据间的误差进行逻辑判断,以此分析数据是否存在异常。在对不同行业、不同区域、不同环境的空气进行监测时,工作人员应做到心中有数,若监测数据与实际数据间的差距较大,应仔细甄选,深入分析,及时寻找影响因素并解决,保障数据监测的准确性。
        5 总结
        随着环境问题的日益凸显,国家越发重视污染问题,尤其是空气污染问题,推动了VOCs监测技术不断发展,为环境的改善提供保障。文章探讨了气相色谱质谱法、飞行时间质谱分析法、质子转移反应质谱法三种监测技术,并就监测过程中存在的问题展开探讨,以期为各位同行借鉴,提高VOCs监测结果的准确度,为环境改善作贡献。
        参考文献
        [1]周丹.空气中挥发性有机物监测技术分析[J].科技视界,2016(17):219-219.
        [2]黄振,梁胜文,胡柯,等.空气中挥发性有机物在线监测系统运维及质控问题探讨[J].环境科学与技术,2017(s1):282-285.
        [3]杨焕明.空气中挥发性有机物在线监测技术研究进展[J].绿色环保建材,2016(2):127-127.
        [4]李柏志.环境空气中挥发性有机物监测技术研究进展[J].黑龙江环境通报,2018(1):21.
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