空气中挥发性有机化合物的采样与检测方法介绍

林燕

摘 要：挥发性有机化合物（VOCs）是多种有机物的总称，其成分复杂，表现出的毒性、刺激性、致癌作用及特殊气味能导致人体呈现出种种不良反应，并对人体健康造成较大的影响。基于此，下文首先对挥发性有机化合物进行了简单介绍，并重点对空气中挥发性有机化合物的采样与检测方法进行了探讨，仅供相关人员参考。

关键词：挥发性有机化合物；采样；检测；方法

引言

随着城市化进程的不断加快，当前全球空气污染问题引起了人们的高度重视。整个大气污染物质体系中，除了烟尘、粉尘、雾、等颗粒性污染物外，气态污染物也占相当大的比重，几乎为全世界每年排入大气污染物质的75%以上，其中有机污染物占多数。基于此，相关人员有必要对空气中挥发性有机化合物的采样以及检测技术进行深入研究，进而为空气治理工作提供参考依据。

1、挥发性有机化合物介绍

挥发性有机物是指在室温下饱和蒸气压大于70.91Pa，常温下沸点小于260℃的有机化合物。从环境监测的角度来讲，是指以氧火焰离子检测器检测出的非甲烷烃类检出物的总称，主要包括烷烃类、芳烃类、烯烃类、卤烃类，酯类、醛类、酮类和其他有机化合物。世界卫生组织对总挥发性有机物的定义是：熔点低于室温，沸点范围在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称。总之，挥发性有机化合物是多种化合物的总称，没有统一的概念，目前最常见的是世界卫生组织规定的分类方法，见表1。

2、挥发性有机化合物的采样方法

采样是对空气中挥发性有机化合物进行测定分析的第一步，直接关系着测定结果是否准确、可靠。但是空气中的挥发性有机化合物含量较低，而且易挥发、成分复杂，因此，工作人员必须使用恰当的采样方法，才能达到好的效果。目前，空气中挥发性有机化合物的采样方式有：直接采样、有动力采样和被动式采样。

2.1直接采样法

直接采样是最为简单的一种方法，用注射器、塑料袋、罐等固定容器直接采取空气中浓度较高的被测组分，该法通常适用于污染物浓度较高的污染源。塑料袋使用方便、价格便宜，但由于渗透造成的样品污染和损失较大；玻璃容器采样体积有限、易碎、清洗困难，样品气体在针筒内壁吸附，会造成样品损失。因此，相比较而言，罐取样技术的应用优势比较大。

2.2有动力采样法

有动力采样方法是利用泵抽取一定量的空气，使其通过吸附管而完成采样过程的，该法应用范围比较广泛，既适用于长期采样，确定VOCs的平均浓度，又适用于短期采样，确定VOCs的峰值浓度。传统的采样方法是利用颗粒态活性炭吸附采样，但其灵敏度低，只适用于高浓度VOCs的分析。因此，人们也会采用Tenax吸附剂，其广泛运用在气体、液体和固体中的可挥发性或半挥发性物质的采集中，但这种吸附剂也存在价格昂贵、吸附容量低等缺点。目前，人们也加大了对这方面的研究，活性炭纤维等一些更加高效的吸附剂将逐渐被应用到实践当中。

2.3被动采样法

被动式采样是基于气体分子扩散或渗透原理来采集空气中气态或蒸汽态污染物的一种采样方法。其中固相微萃取法（SPME）是比较重要的一种采样方法。该法操作简单方便、无需有机溶剂，集采样、萃取、浓缩和进样于一体。SPME装置由萃取头和手柄两部分组成，其中萃取头是关键，其对于非极性化合物有非常好的选择性，因此可以用于空气中有机挥发性化合物的萃取。但是需要注意的是，一种萃取头只适用于一种或几种有机物的采集，例如聚丙烯酸酯（PA）为涂层的萃取头适用于采集极性化合物，主要用于分析有机氯、酚类等。因此，在实际应用该法时，工作人员还需要根据具体需要来选择合适的萃取头。

3、挥发性有机污染物检测方法

3.1比色管检测法

比色管检测法是一种简单实用的检测技术，该法所用装置主要是一个充满显色物质的玻璃管和一个抽气采样泵。在对样品进行检测时，工作人员首先需要将玻璃管两头折断，然后通过采样泵将室内空气抽入检测管，吸入的气体就会和显色物质发生反应，一般气体浓度与显色长度成正比，这样，工作人员就可以通过观察显色长度来确定气体的大致浓度。但是，此方法的应用具有局限性，目前很多挥发性型有机化合物还不能应用此法进行检测。

3.2气相色谱法

气相色谱法是人们比较常用的一种检测方法，该法具有高效能、高选择性、高灵敏度、速度快和应用范围广等诸多优点，而且人们还能应用该法对异构体和多组分有机混合物进行定性、定量分析。目前，借助于气相色谱——氢火焰离子化检测器（FID）对有机污染物进行定性和定量测定是比较成熟的方法之一。此法的工作原理是：将氢气/空气火焰的热能和化学能作电离源，促使有机物发生电离，进而产生微电流，而FID装置便能够对微电流产生响应。它是一种破坏性的质量型检测器，其响应值取决于单位时间进入检测器的组分量，其峰高随着载气流速的增加而增大，峰面积基本不变。它对H2O、O2、CO和CO2等均无响应，但对几乎所有的有机化合物都有响应，特别是对烃类灵敏度极高，且响应与碳原子数成正比，检测限达10～12g/s，因此，气相色谱法的应用范围是非常广的。

3.3色质联用法

质谱检测器是由离子源、质量分析器和离子检测器组成。离子源将待测组分电离成离子，并使这些离子加速和聚焦成离子束。质谱检测器将不同质荷比的离子分离，经质量分析器分离之后的离子进入离子检测器，将正负离子流转变成电信号输出，最终得到电压——质荷比——时间三维图谱。质谱检测器对有机化合物的定性主要是通过对全扫描质谱图进行分析来实现的，由分子离子峰可确定待测组分的分子量，而各碎片离子则是该分子的一些组成部分。然后工作人员就可以借助于计算机检索或对图谱进行解析来确定具体的物质。定量分析的依据则是待测组分的峰强与样品含量成正比。与气相色谱法相比，色质联用法除具有高效分离能力和准确的定性鉴定能力外，还能够检测尚未分离的色谱峰，且其灵敏度更高、数据更可靠。但该法也具有一定的缺陷，例如采样和分析过程复杂、分析时间长、测量成本高等。

结束语

总之，随着科学技术的发展，挥发性有机化合物的采样与检测技術也有了很大的进步。挥发性有机化合物是引发臭氧和PM2.5污染的重要元凶，更是当前大气污染治理和“蓝天保卫战”的难点和薄弱环节。在当前环保任务极为艰巨的背景下，人们需要有效发挥挥发性有机化合物采样与检测技术的功能，从而为环境治理工作提供更加可靠的参考依据，为国家的生态文明建设贡献一份力量。

参考文献：

[1]李悦，邵敏，陆思华.城市大气中挥发性有机化合物监测技术进展[J].中国环境监测，2015，31（04）：1-7.

[2]展先辉，仝东超，邵艳珊，马欣，廉景燕.挥发性有机物采样方法的综合评价[J].天津理工大学学报，2015，31（04）：61-64.endprint