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环境检测中挥发性有机物检测方法研究

发表时间：2021/5/6 来源：《中国科技信息》2021年6月作者：陈昭晶1 李克香1杜丹丹2

[导读] 随着我国城市化进程在不断发展，汽车尾气排放、工业排放、各种有毒有害气体的排放增长，如果不能妥善处理污染，不仅仅只造成环境破坏，还威胁到人类的生存，对人体的呼吸作用系统和身体健康有很大的影响。为此，对环境试验中挥发性有机物的检测和分析方法进行一些研究，希望能够得到有关部门的协助，并且为相关检测技术的发展和应用做好坚实的基础和铺垫。

1.山东省环科院环境检测有限公司陈昭晶1 李克香1 250013
2.山东省环境保护科学研究设计院有限公司杜丹丹2 250013

摘要：随着我国城市化进程在不断发展，汽车尾气排放、工业排放、各种有毒有害气体的排放增长，如果不能妥善处理污染，不仅仅只造成环境破坏，还威胁到人类的生存，对人体的呼吸作用系统和身体健康有很大的影响。为此，对环境试验中挥发性有机物的检测和分析方法进行一些研究，希望能够得到有关部门的协助，并且为相关检测技术的发展和应用做好坚实的基础和铺垫。
关键词：环境检测；挥发性有机物；检测方法
        引言
        在空气中，按照世界卫生组织的定义，沸点在50～250℃的化合物，室温下饱和蒸气压超过133．32Pa，在常—温下以蒸气形式存在于空气中的一类有机物为挥发性有机物(VOCs)。按其化学结构的不同，可以进一步分为八类:烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他。挥发性有机物的主要成分有:烃类、卤代烃、氧烃和氮烃，它包括:苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。而具致畸致癌性的多环芳烃是人体健康的重要杀手之一。为了可以使人们在安全的环境中生活，需要注重对空气中挥发性有机物的分析和检测工作，以便于更好的对其进行治理。在分析和检测空气中挥发性有机物前，需要先对其进行采集，在采集过程中，需要结合实际情况，挑选合理的采集方式，对空气中挥发性有机物进行采集。然后根据其特点和检测情况，有针对性的进行控制和治理，从而保证治理的效果。
        1环境检测中挥发性有机物概述
        环境中的挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，简称VOCs）属于大气环境中的常见污染物，一般指沸点在50～260℃、室内平均温度状况下饱和蒸气压超过133.322Pa的易挥发化合物，有毒，可致癌，可产生光化学烟雾。VOCs不仅会让室内外空气质量下降，当浓度达到一定程度时，还会对人体健康产生威胁。VOCs通常由烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类、多环芳烃类物质组成，在室内外大气中普遍存在，构成较为复杂。其主要来自各种化工原料与木材、烟草等有机物的不完全燃烧，同时汽车尾气、植物自然排放物也有烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类物质。随着时代的发展与进步，建筑物结构可能会发生较大的变化，导致新型材料、保温材料以及室内材料被大范围推广使用。另外，很多生活用品（如化妆品、卫生间除臭剂、杀虫剂）都含有大量的深加工提取物，挥发性较强，使用期间可能挥发出很多有机化合物，这些物质在降解过程中会释放出低分子化合物，给大气造成严重污染。需要注意的是，由于源头物质的差异，VOCs的成分构成存在差异，其可能会表现出不同的毒性、刺激性、致癌作用。
        2挥发性有机物的收集方法
        2.1吸附方法
        吸附方法相对简单易用，通常适用于最易挥发的有机物的收集，是我国最常用的检测方法之一。通常吸附过程也很简单，使用固体吸附物环境检测吸附过程是一种气体收集，其中有吸附物需要大量有机物吸收，吸附率不易发生变化。最广泛使用的吸附剂是活性炭和Tenax，Tenax是世界上最常用的吸附剂，因为它不仅不会污染环境，而且相比之下也具有很强的化学稳定性。并且在高温条件下，不会发生变化或变质。
        2.2固相微萃取的方法
        固相微萃取与传统的收集技术有着明显的差异，主要表现在收集环境检测中的挥发性有机物的同时，能实现集成的收集和浓缩的过程。由于仪表的主要结构中包括萃取探头和手柄，因此能自动采集样品和测量环境中的挥发性有机物，固相微萃取方法不仅能有效提升挥发性有机物的收集效率，而且还能在一定程度上节省人力资源，促使测量结果更加准确与高效。
        2.3采样方法
        VOCs采样方法分为三种，即直接采样、有动力采样、被动式采样。

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直接采样法包括聚合物袋法、玻璃容器法、不锈钢采样罐补集法等。聚合物袋法的优势是成本较低，效果较好，使用方便。缺点是渗透可能会造成明显的样品污染，同时会损失较多的样品成分。玻璃容器采样方法有体积限制，由于盛放样品的容器采用玻璃材质，所以存放与运输过程中需要特别防护，容易出现破碎情况，清洗时要倾注大量心力，较为复杂。同时，样品保存在针筒内，可能会附着在内壁上，导致样品出现严重的剂量损失。不锈钢采样罐补集法是美国EPA常用的标准方法，安装上微孔过滤采样头后，需要将气罐阀门打开，30s后将阀门关闭，此时罐内压力会接近大气压，这时需要进行加压采样，其间使用额外的泵提供正压。定时采样时，要先安装流速控制阀，然后将罐阀打开，科学控制流量采样，这种方法一般会用在非极性物的成分分析上，可以防止使用吸附剂时出现严重的穿透、分解、解析。同时，这种方法采集的样品不会受到渗透或光照影响，可以最大限度地保留样品完整性，获得较好的回收率。但是，这个方法的缺点是价格较高，标样制备与罐体清洗需要占用较多时间，同时操作步骤较为复杂。
        3挥发性有机物的检测方法
        3.1GC和GC-MS
        GC和GC-MS通常用于检测和分析挥发性有机物，不仅广泛使用，而且检测率高，检测的最终结果也比较准确。由于检测方法可以同时检测未分离的有机物，因此它还可以满足有机物质的更多挥发性测量任务，这是材料测量中最常用的测量方法。由于GC和GC-MS技术的不断优化和应用，最低测量浓度逐渐降低，降至0.2-0.6mg/m3。另外，在大量实验的基础上，这种测量结果不仅可以保持相对稳定的状态，还可以进一步提高测试结果的准确性。
        3.2HPLC分析方法
        高效液相色谱分析又称为HPLC分析法，其分析流程是将储液瓶中的溶剂通过泵吸入到色谱系统中，经过输出过程，在通过流量和压力测量后，进入进样器中。样品经过进样器注入到色谱柱中，分离后再进入检测器。检测的信号会通过数据处理设备的处理后，形成色谱图。废弃的液体进入到废液瓶中。HPLC主要改变的是流动的相极性，从而促使样品在最佳的状态下实现分离。HPLC方法在逐步优化中又结合了现代自动控制技术，不仅提高了自动化测量水平，而且高效完成了检测样品的要求和任务，促使挥发性有机物的检测结果更加准确。
        3.3环境检测中VOCs的在线监测技术
        气相色谱法和气相色谱-质谱法在精确测量VOCs方面的作用不言而喻，但是使用受到一些技术层面的限制，例如，监测分析滞后，复杂度高的样品预处理会耗费大量时间与物力。同样，样品采集与运输需要配备专业人员，否则会出现明显的质量损失，导致检测结果出现偏差。样品的采集、浓缩提取、分离等造成单个样品的检测成本高，同时样品检测数目会受到较大影响。随着时间的推移，环境监测精度与准确性要求越来越高，因此人们必须不断革新技术。VOCs在线监测方法有飞行时间质谱技术、傅里叶变换红外光谱技术、激光光谱技术等，虽然技术应用效果较好，但是其限制因素较多，一些在线监测仪器价格过高，体积较大，维护非常复杂。其中，调谐激光吸收光谱在线监测技术具有突出的优势，因此获得较好的使用评价，但是技术开发尚不够完善，使用过程中还会存在一些限制性因素。
        结束语
        有机物含量超过环境检测的正常范围时，不仅危害人们的日常生活和身体健康，还会严重破坏自然系统。为此，我们需要注意清洁和保护环境以及研究检测和分析挥发性有机物的程序，以便我们在进行环境测试和净化时能够变得越来越好。为人类创造更加优质的家园，促进我国环境检测水平的提高，有效提升环境保护的力度，实现我国的绿水青山，为我国居民的安居乐业打下坚实的基础和铺垫，达到可持续发展的目标。
参考文献
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[2]宋婷.环境检测和固定污染源中挥发性有机物检测方法探讨[J].环境与发展，2018，30（10）：125-126.
[3]姚波，管文祥.环境检测中挥发性有机物检测分析方法的研究[J].我国新技术新产品，2018（16）：106-107.