水体中挥发性有机物的分析方法研究

邱桂香

（江西国益环境检测有限公司，江西 宜春 336000）

人们在日常生活中会经常接触到挥发性有机化合物（VOC），例如，室内家具或生物物质的香味等。这类在室温下容易蒸发，具有可变亲油性和挥发性的液体有机化学品，是存在于各种工业产物中的非常重要的污染物之一[1]。目前，随着水体中VOC的浓度上升，对水体中VOC的分析检测成为了保护水资源质量的重要标准之一。

1 水体中挥发性有机物分析方法比较

随着现代工业的发展，地表水质量成为影响人们五大健康风险之一，因此，人们对地表水质量的担忧越来越高[2]。地表水体含有多种物资，其中含有的VOC包括多种化合物，如醇类、醛类、酮类、脂肪族和芳香族烃等，这些化合物既是造成水体污染的“元凶”之一，也是确定水体质量的标准之一。所以，对水体中VOC的检测和分析刻不容缓。

现阶段，对水体中VOC的分析方法较多，这些方法的难易程度和灵敏程度各不相同，各有优缺点。尽管分析方法的具体细节不同，但主要包括两个环节：样品前处理和样品检测，这也是水体中VOC分析的关键环节[3]。由于VOC在室温下很容易蒸发，所以水体中的VOC含量较低，这给后续的分析方法带来一定的困难。同时，在实际分析过程中，少量的VOC就能刺激人的眼睛、鼻子和喉咙、引起头痛、皮肤过敏、恶心、疲劳或头晕等症状。因此，除了对VOC进行定性分析，更需要进行定量分析。在实际样品处理中，采用的方法大致有五种，分别是直接进样法、吹扫捕集法、液相微萃取法、动态针捕集阱和顶空固相微萃取法[4]。对于各种处理方法的优缺点进行比较如表1所示，在五种样品处理方法中；吹扫捕集法自动化程度最高；动态针捕集阱操作最为便捷；顶空固相微萃取法成本最低。因此，这三种样品处理方法成为主流趋势。根据对这三种样品处理方法的优点分析，会发现未来VOC样品的处理方法将会向着自动化、低成本、无溶剂和灵敏度高的趋势发展。需要注意的是，在采样前要使用适当的膜或干燥剂，使水不与溶剂上的分析物发生竞争。

表1 水体中挥发性有机物样品前处理方法比较

在实验过程中，样品经过处理后，进入到VOC的检测环节。用于测定VOC的常用方法有气相色谱法（GC）和气相色谱质谱法（GC-MS），使用的检测器有电子捕获检测器（ECD），氢火焰离子化检测器（FID），质谱检测器（MS），光离子化检测器（PID）。其中GC-FID、GC-MS为分析VOC最常用的方法，PID作为一种快速便携式分析VOC的检测仪，目前在国外应用较多。除此以外，近年来，质子转移反应质谱仪（PTR-MS）成为检测VOC的一种设备，随着不断的研究与完善，逐渐用于水中VOC的检测。各种检测方法的优缺点比较详见表2。

表2 水体中挥发性有机物检测方法比较

如表2所示，在上述六种检测方法中，GC-FID和GC-MS检测的优点较多，适用范围较广，但基于自动化角度看，PTR-MS检测的发展潜力更大，是未来水体中挥发性有机物检测的主要趋势，应从现在就开始加以重视。

2 优化水体中挥发性有机物的分析方法

由于许多VOC对人们身体健康会造成严重的影响，因此，必须根据VOC的准确测量值来确定水体的污染程度和清理的手段。然而，现阶段水体中的VOC测量值常常存在负偏差（即测量值＜真实值），究其原因，主要是由VOC的挥发损失引起的，且误差来源难以摸清。因此，出现了新的材料和方法，例如，专用微型核心提取器、特殊吹扫以及捕集容器中的现场容器化和现场溶剂浸渍，以对分析方法进行适当的优化，提升VOC测量值的准确率。

在对水体VOC的分析过程中，GC色谱柱固定相具有相应的操作温度范围。在实验过程中，当其低于最低温度时，相的粘度高并且会阻碍分析物在固定相和流动相之间的扩散，随着色谱柱被加热，某些相会从色谱柱中丢失。当其高于最高温度，流失过多，会缩短色谱柱寿命并且质谱图中会有外来离子。因此，使用极性固定相的色谱柱比使用非极性固定相的色谱柱流失更多。当其分离VOC中的高沸点化合物时，这很有效；但对于VOC中的低沸点化合物，需要更厚的固定相（1.0 μm）才能为化合物提供足够的时间以进行分离。因此，新色谱柱在使用前应进行老化处理，去除制造过程中的过量挥发以获得稳定的基线。以下是调节色谱柱的一般步骤，但应遵循制造商的具体建议：

（1）色谱柱应安装在冷却的进样器中，而不是安装在质谱仪或其他GC检测器中，柱温应设置为40 ℃；

（2）色谱柱固定相，尤其是极性较大的固定相，对氧气敏感。因此，在安装新色谱柱后，应使用高纯度载气冲洗色谱柱约30 min；

（3）此时，进样器柱温箱应加热至PTV的计划操作温度或最高计划操作温度，柱温箱应加热至 5～10 ℃/min；

（4）柱温程序中的最终温度应比最终计划的操作温度高20 ℃，但不能高于制造商提供的最高等温温度；

（5）保持最终温度30 min。

3 结论

综上所述，通过类比研究，现有的水体中挥发性有机物的分析方法需要调整。在以后的实践中，这些调整需要基于标准化样品的处理和检验方法，综合多种溶剂来选择更为合适的色谱柱，使其成为检测水体中挥发性有机物的重要手段，以此获得更加经济高效且稳定的方法。