环境检测中挥发性有机物检测方法的合理运用

环境检测中挥发性有机物检测方法的合理运用

王磊

江苏雨松环境修复研究中心有限公司，江苏 南通226000

摘要：当前，我国大气环境治理中，PM2.5和O3污染形势依然严峻。形成PM2.5和O3 的前体物有SO2、NOx、烟粉尘、VOCs，其中，SO2、NOx等来源相对单一，且经过前些年的大力治理，已取得明显效果；当前乃至“十四五”期间，VOCs的治理、管控是我国大气环境治理的重中之重，这一点从生态环境部2019-2021年密集发布的 《重点行业挥发性有机物综合治理方案》《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》《关于加快解决当前挥发性有机物治理突出问题的通知》等政策要求中可以看出；“十四五”期间，VOCs将取代SO2成为大气治理5个重要指标之一，更是直观地说明了当前阶段挥发性有机物检测的重要性。基于此，本文就环境检测中挥发性有机物检测方法的合理运用进行简要探讨。

关键词：环境检测；挥发性；有机物；检测方法；运用

随着环境污染问题的加剧，越来越关注环境问题带给我们的严重影响。通过环境检测质量的提升，并采取有效的治理举措有利于实现生活环境的改善、健康和舒适。挥发性有机物检测是实现环境保护和改善过程中的重要工作内容，能够及时的、准确的和真实的反映出当前的环境品质，同时为环境治理、城市规划等提供有效的数据依据，对环境质量管理有着重要的影响作用。挥发性有机物主要构成物质包括烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类以及多环芳烃类等，具有易挥发性、有毒、刺激性、致畸性以及致癌等特点。另外，挥发性有机物中许多物质是易燃易爆的，安全隐患比较大。因此，针对环境中的挥发性有机物进行有效检测是非常必要的。

1挥发性有机物来源

与SO2、NOx来源相对单一（燃烧产生）不同，VOCs来源广泛且复杂，根据产生VOCs主体的不同，主要可分为天然源和人为源。天然源是指因为自然因素导致的VOCs排放，又可分为生物排放（植被、海洋、土壤微生物等排放）和非生物过程排放（森林燃烧、火山喷发）；人为源是指由人类活动所造成的VOCs排放，大致可分为工业源、交通源、生活源等，其中工业源排放占比最大。工业源VOCs废气主要来自石化、煤炭燃烧及煤化工、基础化学原料制造、树脂合成、造纸、制药、涂料涂装、油墨、日用化工、印刷、胶黏剂、农药、家具制造等行业。从另外一个角度划分，VOCs来源又可分为室内来源和室外来源。例如大气环境污染方面，挥发性有机物是形成细颗粒物（PM2.5）、臭氧（O3）等二次污染物的重要因素，同时，挥发性有机物中的苯类物质、多环芳烃、芳香胺、树脂化合物以及醛和亚硝胺等都有致癌作用或者引起真性瘤；而一些芳香胺、醛、卤代烷烃及其衍生物、氯乙烯等则具有诱变的作用；在阳光的照射下，像氮氧化合物、碳氢化合物易和氧化剂产生光化学反应，进而形成光学烟雾，影响人们身体健康及作物生长。

2 VOCs危害

VOCs大都具有沸点较低、高蒸汽压和强光化学反应性的共性，常温下易挥发，多具有刺激性气味和毒性，且易燃易爆。本文分析VOCs对大气环境的危害。在紫外线的照射下，VOCs中含有的碳氢化合物与NOx、SO2发生光化学链式反应，生成O3、过氧乙酰硝酸酯（PAN）、醛类、有机酸等二次污染物，并伴随着异味、恶臭散发到空气中；O3进一步氧化大气中的SO2、NOx和VOCs，生成SO32-、NO3-等阴离子，这些阴离子与大气中的NH4+、Ca2+、Mg2+等阳离子结合形成了无机的PM2.5；直接排放VOCs形成的一次污染物和VOCs通过一系列反应形成的二次污染物等可构成空气中的光化学烟雾；此外，VOCs在光照下会形成高活性的自由基，高活性自由基和其他中间产物与甲苯、二甲苯等进一步反应会产生半挥发性产物，之后这些半挥发性产物会在气相和颗粒相之间进行分配，在适宜的环境条件下，半挥发性有机物会进入颗粒相，使颗粒物增多，这些生成的颗粒物就是二次有机气溶胶（SecondaryOrganicAerosol，SOA）。

3环境检测中挥发性有机物检测方法的合理运用

3.1高效液相色谱法的应用

现阶段，高效液相色谱法主要应用在工业原料、农药、染料、核酸、天然有机物、生物样品、生物体代谢物、血液和血清、合成高分子等样品的分析中。这种分离分析技术以液体为流动相。该方法主要利用液相色谱仪通过连接到UV检测器的液相柱或者使用与检测器和旋光检测器串联的C-18反相色谱柱，来实现环境检测中VOCs的检测。在实际应用中，这两种方法产生相同的结果，区别不大，具体采取哪种检测主要取决于检测单位的检测设备。随着技术的发展，现阶段，在环境检测中已经开发了反相和正相微柱高效液相色谱仪的变体。

3.2气相色谱法（GC）

气相色谱法是色谱法的一种，主要是使用气体作为流动相来进行色层分离分析的方法。气化后的试样被载气（流动相）带进到色谱柱中，由于色谱柱中的固定相与试样中各物质分子的作用力不同，因此各组份从色谱柱中流出时间不同，最终使各组份彼此分离。采用适当的鉴别和记录系统，制作标出各组份流出色谱柱的时间和浓度的色谱图。（1）分类。气相色谱，固定相是液体，主要作为固定相涂渍在高沸点的有机化合物惰性载体上，在450℃以下有1.5~10kPa的蒸汽压且热稳定性好的有机及无机化合物适合该方法分离。在这过程中，固定液的热稳定性、化学稳定性要好，以避免发生聚合、交联、分解现象，同时，要具体较低的蒸汽压，避免固定液流失。相比高效液相色谱法（HPLC），气相色谱法（GC）依赖于校准（通过合适的参考测量）。但是，它提供了高效液相色谱法HPLC不具备的其他优点。例如：与气相色谱法HPLC相比，气相色谱法（GC）为大多数VOCs检测供了更高的灵敏度（即更低的检测限），并且通常在不同的二元组和三元组之间具有明显更好的化学（异构体）分辨率和灵敏度。在实际检测中，它使用了带有DB-5固定相（30m×0.25mmid，0.25µm膜厚）的色谱柱。使用柱流速为1.4mL/min的氦气并使用1∶50的分流。温度程序为40℃/5min，然后以20℃/min并在320℃下保持3min。在40℃下将样品注入，延迟5s后，以60℃/s的速度加热至120℃，在120℃下保持1min，然后以60℃/min的速度将温度进一步升高至500℃，以热解样本。在热解1min后，冷却至300℃以进行剩余的运行。扫描运行时间为0.3s，电离电压为70eV。源温度和界面温度分别为200℃和280℃。

3.3质谱法(MS)

（1）概述分析。现代MS系统能分析元素周期表中的大多数元素，质量分辨率＜1amu。通过载气、大气气体和基质离子的相互作用形成多原子干扰。多原子干扰是由样品基质引起的，并且在浓缩样品基质存在时表现为分析物信号的明显抑制。这种效应被认为主要是由离子束中的空间电荷引起的，其中正分析物离子被基体离子的高正电荷从离子束中排斥，低质量离子比高质量离子受到的影响相对更大。此类干扰通常通过使用内标或在分析前将基质与分析物分离来补偿。因此。MS在VOCs检测中的主要用途是测定低水平、高质量（＞70）VOCs。在实际中，MS很容易与样品相结合，并在整个质量范围内快速扫描。这在分析少量样品时尤其重要，因为其中整个样品会被迅速消耗。（2）测量工具-质谱仪。借助质谱仪测量已转化为离子的单个分子质量的仪器，简单来讲，就是用来称量分子的机器。该机器能识别固体、液体和气体中的分子，以及分子的数量，同时，确定出分子的组成，以及排列方式。

结束语

综上所述，现阶段多种检测方法之间存在的异同，有必要在实践中根据检测内容和根据检测标准来确定所应用的检测方法，使消费者、检测人员及生产厂家对有害物质的成分一目了然，可满足环境检测中挥发性有机物检测的要求。

参考文献：

[1]关昱，施建中，张明锦，等.挥发性有机物（VOCs）治理技术及其研究进展[J].上海节能，2020（01）：145-148.

[2]张轩，郭斌，孙嘉祺，等.光催化处理挥发性有机物研究进展[J].现代化工，2020，38（05）：120-123.

[3]代雪萍，王焱，谢晓峰，等.挥发性有机物治理技术研究现状[J].材料工程，2020，48（11）：111-118.