环境监测中挥发性有机物监测方法的运用

杨 萌 许 信

（1 河南省南阳生态环境监测中心 河南南阳 473000 2 河南省南水北调中线渠首生态环境监测中心 河南南阳 474475）

引言

在空气中常常会有挥发性有机物（VOCs）伴随其中，挥发性有机物其实就是在空气中的化合物成分，这些化合物的沸点是在50℃到250℃之间，在常温的情况下，这邪恶挥发性有机物常常是以整机的模式下存在的，种类甚至多达几十种，这些挥发物中的多会含有环芳烃成分，当空气中的挥发性有机物超过一定的数值是会对人体带来伤害，致癌的可能性也会增加，挥发性有机物的源头其实就是两大类的组成，其一是自然因素，自然因素顾名思义就是指动植物、微生物；再则就是人为因素，主要就是日常人们生活中的是汽车尾气排放，还有工业生产中化工厂污染源排放[1]。现在，我们生存环境中空气中常常会有PM2.5 和O3污染现象产生，这种现象出现的原因就是挥发性有机物所引起的。

基于此，全球方位内的生态研究领域都已经非常重视监测挥发性有机物的与治理挥发性有机物。我国环境监测工作中也非常重视挥发性有机物的检测工作。目前，环境挥发性有机物的监测方法中使用频率最高的就是气相色谱法，这种方法的分析速度比较快，同时灵敏度也比较高。

1 挥发性有机物的定义

挥发性有机化合物（Volatile OrganicCompounds，以下简称VOCs）的在全球范围内都没有一致的定义，目前，在各个种类的检测方式中人们对于目标化合物的检测也越来越重视[1]。接下来将目前全球范围内针对挥发性有机物的定义方式进行分析：

例如，首先在世界卫生组织（WHO）的定义中认为：当某类有机物化合物大于标准大气压的时候，并且在室温以下以气态的状态保留于空气中、并且其沸点的范围50 摄氏度到260 摄氏度之间的化合物的总称视为挥发性有机物。其次是美国联邦环保署（EPA）、美国ASTMD3960－98 标准等将挥发性有机物的定义是某种有机化合物能与大气光化合产生作用的称为挥发性有机物[2]。最后现在我们国家对于挥发性有机物的定义是没有具体的准则，在我国环保部门公布的《十三五挥发性有机物污染防治工作方案》 里对于挥发性有机物的定义延用了美国EPA 的具体定义，挥发性有机物是根据能否与大气光化学产生反应的有机化合物，其中主要是成分中含有硫的有机化合物，例如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等、含氧有机物、挥发性卤代烃、甲硫醇、甲硫醚等，这些化合物都是形成臭氧（O3）和细颗粒物（PM2.5）污染的重要前体物。

2 挥发性有机物的来源及危害

目前，我国经济持续稳定且健康的发展着，城市化的进程也随之不断发展深化，我国的工业发展在国家发展的进程中也在积极发展着，随着而来的就是在我国各方面发展的同时，给环境也带来了不同程度的影响与破坏，尤其是在环境空气中的挥发性有机物的的污染情况也在持续深化，越来越得到社会各界的重视。挥发性有机物（VOCs）的主要来源是工业领域和生活来源，挥发性有机物（VOCs 的）成分比较多，其中有非甲烷烃类的成分，比如（烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等）、还有含氧有机物的成分，比如（醛、酮、醇、醚等）以及含氯、含氮、含硫有机物等。

在《挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策》(公告2013 年第31 号)中有关于挥发性有机物的定义，在工业领域的来源主要是石油化工生产行业，比如在石油炼制与石油化工、煤炭加工与转化等等的还有非甲烷总烃这种原料的污染，其次就是油类（燃油、溶剂等）的储藏与运输、及销售的过程，还有涂料、油墨、胶粘剂、农药等等，以非甲烷总烃作为生产原料的行业，涂装、印刷、粘合、工业清洗等等含有非甲烷总烃产品的使用过程；生活来源主要是在建筑行业发展过程中，建筑内部有的装饰与装修，餐饮行业的污染以及在服装干洗行业的污染。

挥发性有机物（VOCs）是存在危害的，主要从三个方面分析：

（1）在挥发性有机物中，由于一些成分是有毒有害的，当周围环境中的挥发性有机物的浓度超过一定数值时，在短期时间里人们可能会出现头疼、恶心、呕吐、乏力等身体不适的状况，严重的时候可能还会造成抽搐、昏迷，对人体的肝肾和大脑功能，以及大脑神经系统造成影响，同时也有可能会造成记忆力有所降低的严重后果。

（2）在挥发性有机物中某些物种拥有特别强的光化学反应活性，这些物种是造成臭氧的重要前体物。

（3）挥发性有机物也是参与光化学反应的产物，在细颗粒物中的属于其重要成分之一，是出现灰霾天气的重要前体物。

3 环境工程中的VOCs 监测方法分析

3.1 传统监测

气相色谱法（GC）、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）法和脉冲放电检测器法等是关于挥发性有机物的监测中传统的监测方法。在目前VOCs 监测工作中最常用到的方法就是气相色谱法（GC）和离线超临界流体萃取（GC-MS）法。

其中，气相色谱法有点在与有非常高的选择性以及灵敏性，并且其分析的速度比较快，在实际的监测中应用的范围相对来说比较广[2]。而离线超临界流体萃取（GC-MS）法在有着相较强的的分离作用之外，即可以地进行有指向性的鉴定，还能针对未分离的色谱峰进行检测，在监测后的分析工作中，无论是监测的灵敏性，还是关于监测结果的数据分析能力，都有着较高的准确性。基于此，在目前的环境工程中关于挥发性有机物的监测方式主要为离线超临界流体萃取（GCMS）法。

3.2 在线监测

虽然目前在环境工程中挥发性有机物的监测方法大多采用气相色谱法或离线超临界流体萃取法，并且取得良好的石油效果，但是并不能忽视这两种方法的限制性。随着人们对于环境工程的重视，也越来越注重并且着力于环境中挥发性有机物的在心监测方法的分析与钻研，比如膜萃取气相色谱技术与激光光谱技术的应用[3]。但目前在新检测的监测一期还是存在缺点，比如价格昂贵，一期的体积相对庞大等，这些缺点在一定程度上限制了其应用的范围。

目前，可调谐激光技术的发展也越来越顺利，这种技术的监测手段也越来越完整，相信在以后的挥发性有机物在线监测工程中可调谐激光吸收光谱技术能发挥出更大的作用。

3.3 高效液相色谱法

在自动化技术大力发展的背景下，高效液相色谱法应运而生。这种方式的优势也较为明显，同样也有着高效的监测能力，高效液相色谱法是根据也想色谱和质谱的相互接连，从而有效提升分析监测数据的能力，并且在监测中能够有效的鉴定出相对复杂的监测样本中的微量化合物。

并且还能保证在监测后不破坏检测后的样本的自体结构，而且，高效液想色谱法的灵敏性也比较高，对于样本成分的分析能力也很突出，在样本监测中可以达到液到液、液到固、离子交换、离子对的分离，并且能更有效保证定量分析[3]。其次，紫外检验、荧光检验等一些方法是高效液相色谱法大多采用的方法，能够有效扩大需要监测的范围，进而提升监测数据的准确性，大力推动了关于改进方案的落实。

3.4 吸附管采样-热脱附

在环境工程挥发性有机物的监测中，一部分特殊的化合物能够根据吸附管取样和热脱附的方式来进行监测。例如，TO-17 在空气中采集样品时，使用了吸附管取样热脱附监测技术，收集了30 多种挥发性有机化合物，如氯苯、苯系物和卤代烃，在气相色谱分离过程中，经热脱附后，通过质谱仪进行鉴定。这个技术操作容易，选择性高，经济投入也低。它可以在没有液氮的情况下冷却，并可用于收集和处理大体积样品。吸附管取样不可以应用在性质差别太大的组分，特别是低碳等挥发性组分。吸附能力弱的低碳组分在C3 以下，C2 化合物如乙炔、乙烯、乙烷等占挥发性有机物总量的30%以上。乙炔和乙烯的臭氧生成系数给为臭氧的生成带来了很强的驱动力，基于此，吸附管采样热解吸并不适用于环境空气中的挥发性有机化合物的监测。高浓度样品出现穿透情况的几率高，采样时要应用串联方式，但吸附柱发生中毒的几率也会比较高。针对极性较高的酮和醛，由于这两个方式的灵敏度很低，所以，应用吸附管采样或罐采样的过程就比较繁琐。将HJ6833l-2014 样品管填充并涂上2,4-二硝基苯肼，所得到衍生物,稳定性极高，可以储存一个月。乙腈溶解后，应用液相色谱法进行取样分析。该方法简便、灵敏、成本低。适用于醛、酮的测定。由于应用范围小，该方法仅限于醛和酮的检测。

3.5 其他的监测方法

在环境工程挥发性有机物的监测中，除去上文中描述的监测方式，另外还有一些的监测方法，比如通过HJ1011－2018 傅利叶变换红外气体分析仪器进行检测，在监测空气中的乙烷、乙烯、丙烯、乙炔、苯、甲苯、乙苯和苯乙烯等挥发性有机物时有很大的优势，由于这种仪器的优点在于比较方便携带，对于监测的实际环境要求也不高，但是这种仪器监测也存在一定局限性，因为在实际监测工作中这类仪器的监测种类并不多，并且检出限（检出限一般有仪器检出限，仪器检出限是指分析仪器能检出与噪音相区别的小信号的能力）较高，所以在监测工作中主要适用于应急定性和半定量的监测任务。

其余监测标准方法：无法进行多组分监测任务，对于单一或几种污染物的监测工作会多一些，HJ583－2010，HJ584－2010，这两总仪器就只能监测几种常见的苯系物。

4 适合我国的环境空气VOCs 监测方法探讨

随着我国经济的发展，对于环境工程的也越来越重视，对于环境工程中挥发性有机物的监测也逐渐严格，目前对于挥发性检测无的监测方法和仪器选择很多，但是根据我们国家的实际情况，气相色谱法（GC）和离线超临界流体萃取（GC-MS）法是目前在我们国家进行监测工作中使用最多的方法，这两种方法也是可以监测数量比较多的挥发性有机物的仪器。其次，在现在实验室方法监测环境空气中挥发性有机物的方法有两种较为普遍，并且这两种方法的可造作性较高，第一种是固体吸附/热脱附/GC 或GC-MS 方法，第二种是是罐采样/冷冻预浓缩/GC 或GC-MS 方法。

在运用这两种方法的监测中，两种方法全是根据富集（从大量母体物质中搜集欲测定的痕量元素至一较小体积，从而提高其含量至测定下限以上的这一操作步骤。）空气中的低浓度挥发性有机物，通过聚集的挥发性有机物的最低含量能通过GC 或者GC-MS 进行采样并对目标忽而何物进行详细地分析，从而得到准确性较高的测定数据。从目前的监测效果来看，更有优势的方式是罐采样/冷冻浓缩方法。

结语

综上所述，环境工程是我国可持续发展的重要举措，而针对环境工程中的挥发性有机物的监测更是必不可少的，所以在监测工作中要根据我国的实际情况，采用实用性强的监测方式，提高数据的完整整形、有效性，通过监测采取有效的解决措施，为我国的环境健康发展奠定坚实的基础。