环境空气挥发性有机物（VOCs）的有效监测
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作者:吴磊
摘要：本文主要通过对我国现阶段环境空气挥发性有机物（VOCs）的各种监测方法进行介绍与说明，并对最适合我国现阶段环境空气中VOCs的监测方法进行归纳与总结，旨在为相关实际监测工作中采取科学方法提供一定的理论支持。
关键词：环境空气;环境监测;挥发性有机物
中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：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
（He’nan Province Sanmenxia Ecological Environment Monitoring Center，Sanmenxia He’nan 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
环境空气中的挥发性有机物（VOCs）是造成臭氧破坏的重要前体物，这类有机化合物不但会产生光化学烟雾，还具有一定的毒性，且成分组成较为复杂，会严重影响人们的身体健康，致癌率极高。本文着重总结了现阶段环境空气中VOCs的主要来源及有效监测方法，以期为高效快速的监测环境空气VOCs，为开展臭氧污染防治工作提供一定的理论基础。
VOCs所包含的主要成分有烃类、氧烃以及含卤烃类等，这些成分普遍存在于室内和室外空气中，并且它们之间可以相互融合从而形成一类全新的、复杂的有机污染物。综合实际情况，环境空气中VOCs产生的主要原因是：（1）当前社会生产中大量化工原料的使用;（2）烟草或树木燃烧不充分导致;（3）当代社会私家车数量呈现出井喷的态势，汽车尾气排放越来越多，从而产生更多的环境空气VOCs;（4）自然界中生长的植物也会自动排放产生VOCs。新型建材、新型保温材料以及新型的室内装潢材料，现代社会家庭中各种新型化妆品、清香剂、除臭剂等日用品的广泛应用，也使得环境空气中的VOCs日益剧增。释放在空气当中的VOCs，因其本身所拥有的成分相对复杂，且具有一定的毒性和刺激性，当其含量超出一定的范围且被人吸入体内的话，会引起人体一系列的不适反应，甚至具有一定的致癌风险。[1]
目前，在我国某些地区已经开展了有效的环境空气VOCs测定工作，但始终都没有建立起一套统一的、完善的环境空气VOCs测定方法。实际生产生活中，针对环境空气VOCs的具体含量和组成，需要进行有效的测定，保证测定数据的可靠性和真实性。
1 环境空气中VOCs的样品采集
环境空气当中VOCs的采集方式大致可以分成3种：直接采集、有动力采集以及被动采样。
1.1 直接采集
直接采样方式主要包括三种方法：聚合物袋、玻璃容器、不锈钢采样罐捕集法。三种方法在选取过程中，需要结合实际情况，综合考虑多方面因素。例如，使用聚合物袋的方式进行样品采集，其主要优点是价格便宜且易得，使用方便。但也具有一定的缺陷，在监测中期由于渗透原因，会造成所采样品的污染并可能会导致一定量的损失。若使用玻璃容器进行VOCs样本采集，因其容器体积有限，且玻璃具有易碎的特点，清洗也比较困难，而且所采集的样本气体在针筒中易吸附在内壁上，这样也极容易造成样品损失。相比之下，采用经过电抛光处理之后的SUMMA不锈钢罐取样技术就比较具有优势，将微孔过滤采样头安装完成后，正常打开气罐阀门，经过15～30s后将阀门关闭，罐内压力接近大气压力，不易造成样品气体的损失。同样，也可在加压采样的模式下进行样品采集，但是该模式下需要使用额外的渠道提供正压。在生产实践过程中针对VOCs进行采样，可以使用定时的方法，简而言之就是安装好流速控制阀，将罐阀打开，控制流量采样。这种方法通常都是用于非极性物的分析，优点在于使用吸附剂时出现的穿透、分解以及解析，均能够全面有效避免样品受到渗透或经过阳光照射后所引起的化学反应，在一定程度上能够使样品不受影响，对样品的完整性起到一定的保障作用，在实际操作中有着非常好的回收率。然而，所使用的采样设备价格十分昂贵，标样的制备以及罐的清理不仅十分浪费时间，而且也十分浪费人力。
1.2 有动力采集
所谓有动力采样，主要是指利用泵将空气样品通过有效的吸附液以及吸附剂等采集目标化合物。这种方法所体现出来的优点是能够在长期采样中有效的运用，进一步确定出环境空气中VOCs的平均浓度。一般所用的吸附剂大多是固态，在实际中又分成多孔聚合物类吸附剂富集以及利用活性炭吸附溶剂洗脱等多种方式。
1.3 被动采集
被动采样技术早期主要是利用在劳动卫生和防护监测方面，现阶段在环境卫生以及环保监测当中被逐渐利用。该方法在环境空气中VOCs的监测中会受到其浓度以及分析灵敏度的影响，在整个监测过程中具有一定的局限性，因此被动采样技术在室内密闭空气以及个体接触量方面的评价检测尤其适合。被动采样技术主要由两种采样方式组成：扩散式采样和渗透式采样。使用被动采样方式进行测量时，其精密度以及准确度都会产生一定的誤差。究其原因是因为该方式主要依靠空气分子的扩散来进行监测，在实际空气环境中，由于风速及湿度等多种分析物的共同存在及相互影响等，导致后期检测较易出现误差。 1.4 吸附剂使用
在采样过程中，除直接采样是一种比较简单方便，没有气体富集过程，适合较高浓度的VOCs监测外，不管是有动力采样还是被动采样，都会涉及吸附剂的使用。所以，不管是室内还是室外，在进行低浓度VOCs样品采集监测时，吸附剂都显得格外重要。
吸附剂主要分成两大类：有机吸附剂和无机吸附剂。吸附剂要求其需要具有较大的吸附容量以便进行充分的气体收集。由于多数无机吸附剂的表面积较大，且使用频率相对较高。所以，其所表现出来的吸附能力较强且吸附量较大，具有非常好的热稳定性。但由于其对水的亲和能力较强，吸附表面的活性点相对过度，由此就导致吸附过程中可能会出现脱附即不完全使用的情况。
2 环境空气中的VOCs 监测分析方法
2.1 传统监测
传统监测通常有气相色谱分析法、液相色谱分析法、反射干涉光谱法、离线超临界流体萃取（GC-MS）法以及脉冲放电检测器法等。实际生产生活中所使用最多的方法通常是气相色谱法和离线超临界流体萃取（GC-MS）法。
气相色谱法的主要优点是具有较高的选择性以及灵敏度，分析速度快，在实践当中也有着非常广阔的运用范围。离线超临界流体萃取（GC-MS）法除具有较高的分离能力，能够有针对性地进行鉴定外，对没有进行分离的色谱峰也具有一定的检测能力，在后期分析的过程中，不管是灵敏度，还是分析出来的数据，都具有很高的可靠性。所以，离线超临界流体萃取（GC-MS）法在环境空气VOCs监测过程中逐渐成为主要的手段。[2]
2.2 在线监测
GC或GC-MS在监测环境空气中的VOCs 方面一直发挥着重要作用，但也存在很大的局限性。近年来，人们一直致力于环境空气VOCs 在线监测方法的研究，出现了多种在线监测技术。如膜萃取气相色谱技术、激光光谱技术等。但目前开发的一些在线监测仪器由于价格较高、体积较大等缺点，大大限制了其在实际监测工作中的广泛应用。随着可调谐激光技术的迅速发展以及其监测原理的日趋完善，可调谐激光吸收光谱技术将在VOCs在线监测应用中逐渐发挥其独特作用。
3 适合我国的环境空气VOCs监测方法探讨
结合我国的实际情况，GC和GC-MS是现在国内实验室最为普及的且能测定大多数VOCs的仪器。目前，有两种实验室方法监测环境空气中的VOCs具有较高的可行性及推广性：一种是固体吸附/热脱附/ GC或GC-MS方法，另一种是罐采样/冷冻预浓缩/ GC或GC-MS方法。[3]
这两种方法在使用过程中，主要都是通过富集空气中的低浓度VOCs，使其达到GC或者GC-MS能够检测的最低含量，进而针对目标化合物进行全面有效的测定。从理论上讲，不管是采集样品过程中的方便性又或是富集效果，罐采样/冷冻浓缩方法都更具有优势。但是利用这种方法进行采样，所使用的设备在价格上却显得比较高昂，成本较大，而且在實践处理中还需要使用液氮，所以只能保证某些有条件的地区能够使用这种方法。 针对我国目前具体情况而言，该方法的普及度依然不够全面，在实践中还存在很多问题需要解决。
参考文献
[1]李锷彬.测定环境空气中挥发性有机物的方法研究[J].科技与创新，2016（12）：118.
[2]环境空气臭氧前体有机物手工监测技术要求（试行）[S].
[3]HJ644-2013环境空气挥发性有机物的测定[S].
收稿日期：2020-03-03
作者简介：吴磊（1983-），女，本科，研究方向为环境监测工作。
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