大气中挥发性有机物鉴别检测技术研究

曹微

摘要：随着我国经济迅猛发展，工业化学品的使用逐渐变多，其运输的数量明显加大，致使运输过程中化学品泄漏事故发生的几率逐渐变大，运输事故的发生造成空气中含有大量的有机物质，而空气中有机物质含量过多时会对人的身体健康造成巨大的伤害，因此受到社会各界人士的广泛关注。本文针对大气中挥发性有机物鉴别检测技术进行研究，分析现有的VOCs鉴别技术的应用原理及特点，希望能对相关人员起到参考价值。

关键词：VOCs;鉴别;气相色谱;电子鼻;催化发光;红外光谱

引文：大气环境中挥发性有机物的正常含量较低，而且有机化合物的组成比较复杂，因此VOCs检测的精准性较差，想要得到更精准的质量检测结果，必须引进先进的设备与相应的技术，使VOCs的检测结果更具参考价值。随着科技的高速发展，VOCs环境检测技术也得到了很大的发展，科技人员应该进行更深入的研究。

1挥发性有机物概述

VOCs（volatile organic compounds）是可挥发性有机物的简称，其主要包含以下几类物质：氟利昂、苯系物、氯化物、有机铜、有机酸、氧化醚等，主要成分为氰化物、氧化物、卤代烃、氮代烃与烃类。因此，当大气中VOCs含量超量时，会引发头疼、呕吐、恶心、昏迷等现象，严重者损害人的大脑神经，造成记忆力衰退等后果。伴随着我国经济的高速发展，工业化学品的需求逐渐变大，其运输与存储都逐渐增加，而且化学品的运输分水运与陆运两种，陆运的颠簸会导致某些化学品出现破损现象，引发化学品的挥发，造成空气污染，使得相关政府部门对化学泄漏的管控越发重视，并出台相关政策，尽可能的降低相关事故的发生[1]。

2 VOCs鉴别技术

2.1气相色谱技术

气相色谱法简称GC法，其原理是根据吸附剂对有机物产生的作用力不同，可以将不同的有机物进行分离，其具备高选择性、分离能力强、高效率、高范围、高灵敏性等特点，气相色谱仪虽然分离能力强，但并不具备检测气体成分的能力。常用的与气相色谱仪联合使用的是质谱仪。质量分析仪是一种测量离子荷质比的分析仪器，对未知化合物具有独特的鉴别能力，且具有较高的灵敏度。同时，GC-MS联用技术可同时检测固体、气体、液体中VOCs组分并检测其含量[2]。

2.2电子鼻技术

电子鼻是一种利用气体传感器来识别气体组成的电子系统，该系统能在数天甚至几个月内对特定位置的气体成分进行实时连续监测。目前电子鼻技术主要应用在人们的日常生活中，如水、肉、乳制品、水果、蔬菜等监测，在大气监测中，电子鼻技术主要应用于复合气体的监测。一个电子鼻是一种具有相互重叠反应的多种气敏元件，能够识别复杂气体。它包括气体采样器、气敏传感器阵列和信号处理系统。其原理是根據每一个传感器阵列上的传感器对不同气体的敏感度不同，对同一种气体有不同的响应。由多个气敏传感器信号的叠加处理，可确定其组成及相应含量。该方法具有快速响应、快速检测、无样品预处理等优点，且检测范围广，可检测多种气体，可重复性好，在许多领域中起着重要作用[3]。

2.3.催化发光技术

催化发光技术指的是利用某种特殊物质催化物质表面产生化学能，化学能可以使物质由基础状态变化成激发态，当激发态物质回到基础状态时所释放的能力会产生一定程度的波长光，根据波长光来确定物质的组成成分，根据光强来确定物质的含量，目前这种化学分析技术主要应用在食材与药品的检测。其次，对于同一类型的气体，催化发光采用一种催化剂只能探测一种物质，使用多种催化剂作为气敏材料的特性。特点是反应灵敏，工作稳定，不消耗催化剂，可长时间运行。它的主要缺点是有光线背景，重现性差。

2.4红外光谱技术

红外光谱主要指用红外光照持续照射物品时，有机分子能吸收特定频率的红外辐射，被有机分子需求的光谱叫做红外光谱。红外光谱法是一种利用物质对红外光的吸收效应来探测物质的方法。在极性分子吸收红外光谱之后，将引起分子偶极矩的变化，使分子的振动能级由基态跃进激发态。可吸收的红外光的频率反映了该分子的结构特征，据此可区分未知物的化学结构或基团;而红外光吸收的强度与化学基团的含量有关，据此可定量检测化合物的含量，并据此进行纯度鉴定。此外，VOCs具有明显的红外特征曲线，所以红外光谱技术被用来测量VOCs含量，而且FTIR吸收技术具有分析速度快、准确、无损伤、无需预处理等优点，在石油、食品、医药、农业、环保等行业中得到了广泛的应用。

2.5飞行时间质谱技术

飞行时间质谱技术是一种物理方法，其主要原理是使样品中各组分在离子源中发生电离，产生带正电荷比不同荷质比的离子，通过加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析仪。质谱仪中，再利用电场和磁场发生相反速度的色散，分别对它们进行聚焦，得到质谱图，从而确定它们的质量。

3国内常用的检测方法

国内常用的大气监测方法是气相色谱法和气相色谱-质谱法，这两种方法都是利用大气中VOCs含量较低，从而达到固定的检测标准，使其测量具备参考价值，从而在大气环境的VOCS成分检测时收获更好的测量结果。而且这两种方法都对环境有着较强的适应性，其测量结果的好坏主要取决于设备，测试设备主要包括火焰离子化检测器（FID）、电子捕获检测器（ECD）、玻璃容器与不锈钢采样罐，而且不锈钢采样罐涉及冷冻预浓缩与液态氮，这也造成检查方法需要的设备投入较高，资金成本花费较大。

结束语：VOCs的检测方法已经成熟，并被广泛应用，但是各种检查技术都存在明显的优点与缺点，因此人们在使用时需要根据实际情况来采取适当的方法，从而得到精准的测量结果。此外，VOCs检测应注重以保护生态环境、居民居住环境为目标，在加强控制的前提下，尽量避免误差，提高数据的准确性。

参考文献：

[1] 谭鑫、袁斌、王超敏、叶晨朔、张沈阳、邵敏. 环境大气中半/中等挥发性有机物（S/IVOCs）的测量技术进展[J]. 中国环境科学，2020，v.40（10）：51-63.

[2] 孙思雨、徐承敏、钱亚玲、吴南翔. 工作场所空气中挥发性有机物采集技术研究进展[J]. 中国职业医学，2020，v.47（03）：134-138.

[3] 谢馨、陆晓波、张守斌. 南京市环境空气挥发性有机物监测方法比对研究[J]. 中国环境监测，2020，v.36;No.206（04）：16-20.