挥发性有机物（VOCs）的有效采集与分析

莫建华

摘 要：文章从挥发性有机物及其危害入手，论述了环境原与工业原挥发性有机物的有效采集与分析。期望通过本文的研究能够对挥发性有机物监测效率和质量提升的有所帮助。

关键词：挥发性有机物;采集;分析

一、挥发性有机物及其危害

挥发性有机物简称VOCs，其归属于化合物的范畴，在大气环境中分布非常广泛，其不仅对生态、气候具有一定程度的影响，而且还会对人体健康产生危害。目前，VOCs已被列为环境质量监测的重要指标，由于VOCs的组成较为复杂，加之来源广泛，监测时影响因素较多，从而对监测工作提出了较高的要求。VOCs的危害主要体现在如下两个方面：一方面是对自然生态环境的影响和破坏。在雾霾（PM2.5）的形成过程中，VOCs具有重要作用，这是因为VOCs会对参与光化学烟雾的各种反应产生直接影响，而且反应生成的产物是雾霾的主要组成部分之一。同时，在光化学的作用下，VOCs与NOx能够形成O3，即臭氧，由此会对环境造成光化学污染;另一方面是对人体健康的危害。当人体处于浓度超标的VOCs环境中时，呼吸道和眼睛均会受到一定程度的刺激，轻则会导致咽部疼痛，严重时甚至造成皮肤过敏。VOCs会通过人体的血液流入大脑，这样很容易使中枢神经系统受损。不仅如此，VOCs还会对人体的脏器造成损伤，如肝脏、肾脏等，而且VOCs具有致癌性，长期处于VOCs浓度超标的环境中，会增大细胞组织癌变的可能性。

二、环境原与工业原挥发性有机物的有效采集与分析

1.VOCs的采集方法。在对VOCs进行分析之前，需要对样品进行有效采集，这是一个较为重要的工作环节，直接关系到VOCs检测分析结果的准确性。目前，VOCs采集常用的方法有以下几种：

（1）捕集法。该方法具体是指用相关的容器对VOCs进行采集，通常使用的容器为不锈钢罐，在使用前，需要对其内壁进行硅烷化处理，并将内部抽成真空状态，然后以加减压的方式采集样本。通过容器采集到的样品并不能直接使用，还要利用固体吸附剂进行吸附處理，最后才能导入到GC-MS进行测定。这种方法的优点是采样装置结构简单、一份样品能够进行多次分析，缺点是整个过程的烦琐程度较高，并且富集倍数相对较小，无法达到有效采集的目标。

（2）吸附法。这是大气中VOCs采集较为常用的一种方法，具体是指利用固体吸附剂对大气中的VOCs进行捕获。在对该方法进行应用时，吸附剂的选择至关重要，直接影响采样质量。应当确保所选的吸附剂具有足够大的比表面积，同时还要有良好的疏水性能，对水的吸附能力越低越好，不会与分析物质发生化学反应。能够同时满足上述要求的吸附剂为活性炭纤维，实践表明，以活性炭纤维作为固体吸附剂对空气中的VOCs进行采集，效率较高。

（3）固相微萃取法。这种方法简称SPME，利用该方法对VOCs进行采集的过程中，不需要使用任何有机溶剂，操作简便，可借助SPME装置完成试样采集、萃取、浓缩和进样等环节。采集样品时，主要是利用装置上的萃取头，不同类型的萃取头适用于不同样品的采集，如PA（聚丙烯酸酯）萃取头可用于极性化合物的采集。应用该方法对VOCs进行采时，可按化合物的种类对萃取头进行选取。目前，该方法在环境样品分析中得到了广泛应用。

以上述方法采集完成样品采样后，应尽快将样品送化验室进行处理和分析，以确保样品准确、有效。

2.VOCs分析。在对VOCs进行分析的过程中，可以采用气相色谱质谱法，通过这种分析方法的运用，能够实现对未知气体的定性与定量分析。由于VOCs的组成较为复杂，如果只是定量或定性分析，无法达到预期中的目标，而气相色谱质谱法能够同时满足定性和定量的要求，故此，这种方法在各地区的环境保护监测中得到广泛应用。通过气相色谱质谱法对VOCs进行定性定量分析时，可借助质谱法的原理对采集到的VOCs样品进行处理，限于篇幅，不对处理过程进行论述。这种分析方法在国外一些发达国家中的应用比较早，技术相对成熟，并且也取得了良好的效果，可准确检测出空气中的VOCs。故此，在应用气相色谱质谱法进行VOCs分析时，应当对技术工作予以重视，以此来确保分析结果的准确性。实际操作中，应当对如下事项加以注意：

（1）可将VOCs的检测规定控制在1-10 的范围内，在此基础上对有机物的种类及具体的含量进行测定，由此能够获得更加精准的数据。为确保样品的采集质量，应制定合理可行的管理措施，加强样品的预处理工作，避免混合的情况发生。

（2）对于成分较为复杂的样品，应当对预处理环节予以重视，采取合理可行的措施，缩短处理时间、提高处理效率，减少溶剂的消耗量，降低检测分析成本。同时，在样品分析时，应当避免受到臭氧或是氯气的影响。故此在分析的过程中，应防止不必要的反应发生。

（3）在样品分析阶段，分析人员首先要提前做好样品分析前各项准备工作，分析仪器必须在良好的工作状态，同时也要对样品的状态进行分析前检查，检查样品的容器是否有异常破损或漏气等情况，出现这种情况的样品有可能对分析结果有比较影响，我们必须要加以注意。

3.大气环境和工业污染源VOCs监测方法

（1）大气环境中VOCs监测。在对大气环境中的VOCs进行监测时，可以采用气相色谱连续监测系统，具体的监测方法及要点如下：①校准曲线。在监测仪器设备处于正常工作状态的前提下，按照从低到高的顺序，分别通入不同浓度的标准气体进行分析，应当确保每个浓度的分析次数不少于3次，然后采用最小二乘法绘制校准曲线，据此对最低点的浓度进行计算，并对测量平均值与标准值的相对误差进行计算，看是否与现行规范标准中给出的规定要求相符。②方法检出限。将与检出限浓度接近的标准气体通入到监测仪器设备当中进行监测分析，应当确保标准气体的浓度在0.5nmol/mol以下，连续测量的次数应当达到7次以上，随后对待测仪器所测的浓度值进行计算，由此所得的数据，即为标准偏差。

（2）工业污染源VOCs监测。在对工业污染源VOCs进行监测的过程中，除采用化验室的气相色谱质谱法进行监测分析外，还可以选用功能完备的在线监测系统，该系统能够满足工业废气高温、高湿、高腐蚀及组分复杂的监测需要，可以确保监测数据结果的准确性，系统的运行稳定性较高，适用于环境监测站。该系统采用当前较为先进的APC对气体流量进行高精度、自动化控制;系统采用PID技术，由此可实现对柱温箱±0.1℃的精确控制;系统还具有超高的灵敏度和极宽量程响应能力的FID检测器，轻松实现苯、甲苯、对/间-二甲苯及邻-二甲苯的分离和检测，“三苯”组分更精准，系统更稳定。

三、结语

综上所述，挥发性有机物的采集与分析是一项较为复杂且系统的工作，为确保样品采集的有效性，应当提前对采样现场进行调查视察，根据现场及排放源实际情况制定选择适宜的采样方案，样品采集完成后需按要求妥善保存尽快送化验室分析。在对试样进行分析的过程中，可采用气相色谱质谱法，对操作中的相关事项加以注意，以此来提高分析结果的准确性。

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