揮發(fā)性有機(jī)物的氣相色譜分析研究

錢 津 旺

（昆明冶研新材料股份有限公司，云南 曲靖 655000）

揮發(fā)性有機(jī)物的氣相色譜分析研究

錢 津 旺

（昆明冶研新材料股份有限公司，云南 曲靖 655000）

揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compounds,VOCs）是強(qiáng)揮發(fā)性有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的總稱，揮發(fā)性有機(jī)物在常溫下，是一種逸散性排放的物質(zhì)，對(duì)空氣和環(huán)境的污染比較嚴(yán)重，對(duì)人體的健康也會(huì)產(chǎn)生極大的威脅。揮發(fā)性有機(jī)物主要來(lái)源石油化工產(chǎn)品、汽車尾氣、化學(xué)溶劑、涂料油漆、廢物處理等等，因此對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的污染受到越來(lái)越多的人重視。通過(guò)利用氣相色譜對(duì)空氣和室內(nèi)進(jìn)行測(cè)量、分析、研究。

揮發(fā)性有機(jī)物；氣相色譜；測(cè)量；室內(nèi)空氣；分析研究

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高，環(huán)境和空氣的污染越來(lái)越嚴(yán)重，揮發(fā)性有機(jī)物就是空氣污染的主要因素，對(duì)環(huán)境的影向、對(duì)人體的健康造成很大的危害，因此本文通過(guò)運(yùn)用氣相色譜( GC)的檢測(cè)方法來(lái)測(cè)定空氣中揮發(fā)性有機(jī)物，并且主要以房屋內(nèi)的空氣為主，進(jìn)行檢測(cè)分析，并且研究了一些相關(guān)的預(yù)防和控制措施。

1 揮發(fā)性有機(jī)物的概述

1.1 揮發(fā)性有機(jī)物的定義

揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compounds,VOCs）按照世界衛(wèi)生組織（WTO）的定義是在常溫常壓下，沸點(diǎn)在50～250 ℃，飽和蒸汽壓超過(guò)133.32 Pa的一種蒸汽形式的有機(jī)物，是除氧氣、二氧化碳、二元弱酸、金屬碳酸鹽、金屬碳化物和碳酸餒之外，參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的任何碳化合物，揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）主要成分由氧烴、鹵化碳鹵代烯烴、脂肪徑、氮烴等徑類化學(xué)物質(zhì)構(gòu)成，它主要包括：有機(jī)胺、酯、酮、醇以及甲苯、三氯苯、氟利昂等等，其中像甲苯、三氯苯、鹵化碳鹵代烯烴這些化合物具有致癌、致畸等毒性［1］。

1.2 揮發(fā)性有機(jī)物的來(lái)源

揮發(fā)性有機(jī)物的來(lái)源比較多，主要來(lái)源于工業(yè)產(chǎn)品的廢棄物、廢氣、化學(xué)溶劑、石油化工的產(chǎn)品、汽車尾氣以及光化學(xué)的污染，并且在人們的日常生活中，也存在大量的揮發(fā)性有機(jī)物比如我們的家具、裝飾品、涂料油漆、家用電器、以及吸煙、采暖、烹調(diào)等等散發(fā)出來(lái)的煙霧中，都存在揮發(fā)性有機(jī)物，還有像我們?nèi)粘Ｓ玫募徔椘?、化妝品、鞋類、油漆、辦公用品、電子電器等等一些設(shè)備都會(huì)有揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)的。揮發(fā)性有機(jī)物對(duì)人體的危害是很嚴(yán)重的，如果室內(nèi)的揮發(fā)性有機(jī)物超過(guò)一定的范圍（VOC濃度為3.0～25 mg/m3）時(shí)，人們會(huì)感到頭痛、惡心、四肢無(wú)力等癥狀，嚴(yán)重時(shí)（VOC濃度＞25 mg/m3）會(huì)造成記憶力減退、昏迷甚至出現(xiàn)人體抽搐現(xiàn)象等其他的神經(jīng)毒性作用，長(zhǎng)時(shí)間在這樣的環(huán)境中生活，會(huì)導(dǎo)致癌癥、白血病的發(fā)生［2］。根據(jù)有關(guān)部門進(jìn)行檢測(cè)，檢驗(yàn)，揮發(fā)性有機(jī)物污染主要有以下八大污染源，見(jiàn)表1。

2 揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定

2.1 揮發(fā)性有機(jī)物的檢測(cè)和分析法

通常用氣相色譜法、熒光分光光度法、高效液相色譜法、膜導(dǎo)入質(zhì)譜法、氣象色譜-質(zhì)譜法等等，最常用的方法是氣相色譜法，氣相色譜法可以用于分析大氣痕量揮發(fā)性有機(jī)物，也可以進(jìn)行分析易于發(fā)揮的液體或固體，氣相色譜分析法具有很高的靈敏度，是分析揮發(fā)性有機(jī)物最主要的方法。

表1 八大類污染源的揮發(fā)性有機(jī)物主要成分Table 1 Eight categories of pollution source of volatile organic components

氣相色譜分析傳統(tǒng)的采樣方式是利用硅膠管和顆粒狀活性炭，運(yùn)用這樣的采樣方式靈敏度不高，僅可以使用于濃度較高的揮發(fā)性有機(jī)物的采樣，而運(yùn)用吸附劑采樣，對(duì)濃度比較低的各類揮發(fā)性有機(jī)物都有很好的吸附能力而且對(duì)熱解吸的效率也很高，并且吸附管經(jīng)過(guò)重新活化后可以循環(huán)利用，因此這種采樣方式更加適合對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行檢測(cè)。

2.2 氣相色譜法對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定

氣相色譜分析法是利用物質(zhì)的沸點(diǎn)、吸附性質(zhì)以及物質(zhì)極性的不同實(shí)現(xiàn)混合物的分離，其中檢測(cè)過(guò)程是： 把需要進(jìn)行測(cè)量的氣體或者樣品在汽化室進(jìn)行汽化之后被惰性氣體帶到色譜柱內(nèi)，柱內(nèi)含有液體或固體吸附劑作為固定相，因?yàn)闃悠分蟹譃閹讉€(gè)組，每個(gè)組內(nèi)的沸點(diǎn)、吸附性不同，各組分在色譜柱中的運(yùn)行速度不同，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間之后，吸附力比較弱的i組分很容易就被解吸下來(lái)，然后流出色譜柱，流出色譜柱之后，就會(huì)立即進(jìn)入檢測(cè)器。而吸附力比較強(qiáng)的不容易被解吸下來(lái)，等到全部組分被解吸下來(lái)之后，根據(jù)被解吸的順序，立即進(jìn)入檢測(cè)器，然后進(jìn)行檢測(cè)，記錄下來(lái)。這種方法操作簡(jiǎn)單，使用起來(lái)比較方便，并且設(shè)備比較簡(jiǎn)單，費(fèi)用也比較低，并且樣品的保存也比較長(zhǎng)，圖1為氣相色譜分析對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的檢測(cè)過(guò)。

2.3 運(yùn)用全二維氣相色譜進(jìn)行檢測(cè)

全二維氣相色譜(compre-hensive two-dimensional gas chromatography, GC×GC)是近幾年來(lái)在單路氣相色譜的技術(shù)上擴(kuò)展起來(lái)的，它比單路氣相色譜的分析速度快、峰容量大、檢測(cè)的靈敏度也比較高，并且可以對(duì)分析物進(jìn)行兩支色譜柱的用串聯(lián)的方式進(jìn)行不同的檢測(cè)［3］。主要用于石油化廠和環(huán)境分析。運(yùn)用全二維氣相色譜的技術(shù)的基本操作方法以及原理：主要是把兩個(gè)色譜相柱用串聯(lián)的方式進(jìn)行結(jié)合然后構(gòu)成二維氣相色譜系統(tǒng)，兩個(gè)色譜柱之間裝有一個(gè)調(diào)制器，主要是用來(lái)捕集，進(jìn)行聚焦然后再傳送，經(jīng)過(guò)一支色譜柱分離后，然后進(jìn)入調(diào)制器進(jìn)行聚焦后，再以脈沖方式傳送到另一支色譜柱內(nèi)進(jìn)行分離，然后所有的組分通過(guò)第二支色譜柱進(jìn)到檢測(cè)器中，其信號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)處理之后得到一個(gè)平面二維圖(圖1)。

圖1 氣相色譜檢測(cè)流程圖Fig.1 Gas chromatography determination of flow chart

2.4 利用不銹鋼罐采樣技術(shù)

利用不銹鋼罐采樣技術(shù)是因?yàn)榇朔椒ň哂胁杉治龇奖?，并且不?huì)發(fā)生光分解現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)，而且在采集的樣品中可以進(jìn)行多次分析研究，在不銹鋼罐采樣的準(zhǔn)備以及揮發(fā)性有機(jī)物的濃度標(biāo)準(zhǔn)可以方便儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，保證了揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。但是這種技術(shù)在國(guó)內(nèi)很少使用，并且不銹鋼罐技術(shù)的成本比較高，操作也比較復(fù)雜，所以這種方法使用的很少，不利于一般的場(chǎng)合使用。

2.5 揮發(fā)性有機(jī)物的控制技術(shù)的評(píng)價(jià)

揮發(fā)性有機(jī)物的評(píng)價(jià)原則主要由針對(duì)性、客觀性、全面性這幾個(gè)方面，其中全面性主要是在對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行控制的時(shí)候，應(yīng)該全面考慮到揮發(fā)性有機(jī)物的控制技術(shù)是否可以得到發(fā)展，是否經(jīng)濟(jì)可靠，對(duì)環(huán)境以及人們是否會(huì)造成其他的危害等等，應(yīng)該進(jìn)行全面性的考慮。

針對(duì)性主要是講根據(jù)不同的環(huán)境以及不的地點(diǎn)應(yīng)該采取不同的控制技術(shù)以及控制方法，進(jìn)行有針對(duì)性的進(jìn)行選擇評(píng)價(jià)，比如像揮發(fā)性有機(jī)物污染比較嚴(yán)重的石油化工廠、油漆廠等等一些揮發(fā)性有機(jī)物濃度比較高的地點(diǎn)就應(yīng)該選擇不同的治理以及控制方法，而對(duì)于像房屋、室內(nèi)這樣揮發(fā)性有機(jī)物濃度低、污染物復(fù)雜的地點(diǎn)，就應(yīng)該針對(duì)這樣的環(huán)境進(jìn)行治理，進(jìn)行控制。

對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物控制技術(shù)評(píng)價(jià)的影響因素主要是技術(shù)因素和經(jīng)濟(jì)因素，還有一些社會(huì)因素以及其他的因素等，技術(shù)因素的影響主要是因?yàn)閷?duì)揮發(fā)性有機(jī)物的控制技術(shù)有很多種，不同的控制技術(shù)之間的操作性、處理效果也有所不同，所以技術(shù)因素的影響是揮發(fā)性有機(jī)物控制技術(shù)的主要影響因素。揮發(fā)性有機(jī)物的控制技術(shù)的運(yùn)行以及技術(shù)工程的需要很大的資金投入，所以在進(jìn)行選擇揮發(fā)性有機(jī)物的控制技術(shù)方面應(yīng)該充分考慮經(jīng)濟(jì)因素的影響。社會(huì)因素主要是揮發(fā)性有機(jī)物控制技術(shù)針對(duì)環(huán)境的污染和人們的危害得到控制，給環(huán)境和人們帶來(lái)很大的效益，控制技術(shù)不僅有效地控制了揮發(fā)性有機(jī)物的污染，而且也給社會(huì)帶來(lái)很大的效益。但是在控制揮發(fā)性有機(jī)物的污染的同時(shí)，還應(yīng)該注意到揮發(fā)性有機(jī)物會(huì)不會(huì)給人們或者環(huán)境導(dǎo)致其他的污染，所以對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的控制技術(shù)的評(píng)價(jià)是很重要的。給人們和社會(huì)帶來(lái)更大的效益。

3 揮發(fā)性有機(jī)物的危害及控制措施

3.1 揮發(fā)性有機(jī)物對(duì)室內(nèi)環(huán)境造成的危害

人們的生活環(huán)境是保證身體健康第一因素，人們的一般大多數(shù)時(shí)間都是在室內(nèi)度過(guò)的，所以室內(nèi)的環(huán)境對(duì)人們來(lái)說(shuō)是非常重要的，衡量室內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一就是衡量室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物的含量，雖然室內(nèi)的揮發(fā)性有機(jī)物是痕量，但是其成分卻是相當(dāng)復(fù)雜的，這些揮發(fā)性有機(jī)物就會(huì)隨著人體的呼吸道以及皮膚進(jìn)入人體內(nèi)，給人們的健康造成危害，所以對(duì)室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物的控制室非常有必要的。

據(jù)有關(guān)部門進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)查，剛建好的房屋內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的濃度嚴(yán)重超標(biāo)，室內(nèi)主要的揮發(fā)性有機(jī)污染物以甲醛、乙醛、苯、甲苯和其他的有害污染物，這些有害物質(zhì)主要來(lái)源于裝修的材料、油漆、地板中，其中像甲醛，苯對(duì)人體的危害是相當(dāng)嚴(yán)重［4］。

室內(nèi)空氣揮發(fā)性有機(jī)物的控制以及測(cè)定方法，室內(nèi)空氣揮發(fā)性有機(jī)物的含量不高但是其成分復(fù)雜，針對(duì)室內(nèi)環(huán)境的控制技術(shù)主要是氣相色譜法和氣象色譜-質(zhì)譜法這兩種，不僅可以進(jìn)行分析有機(jī)物而且也可以進(jìn)行分析無(wú)機(jī)物，并且針對(duì)室內(nèi)環(huán)境的一些液體或固體容易轉(zhuǎn)換成氣體的污染物進(jìn)行控制，給人們的休息工作的地點(diǎn)大陸來(lái)良好的環(huán)境。

3.2 控制揮發(fā)性有機(jī)物的一些措施

首先在建筑房屋或進(jìn)行裝修時(shí)，應(yīng)該選擇符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的材質(zhì)和注重環(huán)保的一些裝修公司，并且應(yīng)該盡量減少材料的使用量，例如，在裝修時(shí)，盡量減少一些裝飾品，并且使用一些節(jié)能的燈具，對(duì)地板的表面進(jìn)行一些處理，可以減少揮發(fā)性有機(jī)物的釋放，應(yīng)該使用原生態(tài)家具，可以用一些玻璃纖維或者玻璃材料代替一些泡沫塑料。在建好之后，要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的空置，然后找有關(guān)的室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)部門進(jìn)行檢測(cè)是否符合國(guó)家規(guī)定的房屋環(huán)境質(zhì)量，從本質(zhì)上降低揮發(fā)性有機(jī)物的污染和危害，給人們一個(gè)安全的居室。

其次應(yīng)注意房間的通風(fēng)換氣，經(jīng)常開(kāi)窗換氣，使氣體流通，有利于揮發(fā)性有機(jī)物以及一些有害的氣體排出、散發(fā)，這樣不僅可以使室內(nèi)空氣新鮮、環(huán)境好而且利用人們的健康。在室內(nèi)可以擺放一些花草，一些花草可以吸附一些有害氣體釋放出氧氣，例如一些吊蘭、常青藤、蘆薈等等，并可以在室外或者門口種植一些月季花、百合花、杜鵑等等，不僅使室內(nèi)空氣質(zhì)量好而且可以美化居室，美化環(huán)境，減少一些化學(xué)裝飾品［5］。

第三盡量減少空氣清新劑、殺蟲(chóng)劑等化學(xué)物品的使用，因?yàn)檫@些含有大量的化學(xué)溶劑，這些化學(xué)溶劑中含有的揮發(fā)性有機(jī)物的占有很大的比例。并且也會(huì)造成室內(nèi)環(huán)境的質(zhì)量大大下降。

最后如果條件允許的情況下，也可以運(yùn)用一些高科技手段，例如光催化氧化技術(shù)，如果揮發(fā)性有機(jī)物吸附在催化劑上面，那么這些揮發(fā)性有機(jī)物就會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成一些氧氣或者二氧化碳等，可以使有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變成有力的物質(zhì)，并且也可以使用活性炭等一些物理性能，也可以較好的降低室內(nèi)的揮發(fā)性有機(jī)物的含量，改善室內(nèi)環(huán)境。

最近幾年來(lái)隨著人們的生活提高，對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題也越來(lái)越重視，只要能夠重視揮發(fā)性有機(jī)物對(duì)身體的危害，并且可以從根本上進(jìn)行預(yù)防，然后再采取一些有效地控制措施，不僅可以給人們一個(gè)健康的身體，而且使人們的生活環(huán)境得到提高，使人們的身體沒(méi)有危害。

4 展 望

揮發(fā)性有機(jī)物是一種危害性比較大的氣體污染，只要采取有效地控制技術(shù)和防治措施，利用科學(xué)的技術(shù)進(jìn)行研究控制，才能很好的控制揮發(fā)性有機(jī)物對(duì)人體以及社會(huì)的危害，本文主要通過(guò)進(jìn)行研究造成揮發(fā)性有機(jī)物污染的哥哥因素以及揮發(fā)性有機(jī)物的污染源的檢測(cè)，然后根據(jù)不同的污染程度進(jìn)行不同的控制技術(shù)，氣相色譜控制技術(shù)是現(xiàn)在最有效的并且使用比較的廣泛的一項(xiàng)控制技術(shù)，隨著科學(xué)的進(jìn)步以及人們對(duì)環(huán)境的關(guān)注，對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的控制技術(shù)將會(huì)越來(lái)越先進(jìn)。給人們一個(gè)良好的生活環(huán)境。

［1］ 李曉華，陸思華，邵敏．大氣中含氧揮發(fā)性有機(jī)物（OVOCs）的測(cè)量技術(shù)[J]. 北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006（4）：1-7．

［2］ 朱漢昌，戴天有．空氣或廢氣中揮發(fā)性醛,酮的氣相色譜法測(cè)定[J].中國(guó)環(huán)境檢測(cè)，1997（1）：18-20．

［3］ 楊紅梅．空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的熱脫附- 氣相色譜分析[J]. 計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2011（5）：100-102．

［4］ 張建美，鐘寧寧，朱丹．室內(nèi)空氣揮發(fā)性有機(jī)物的吸附/ 熱解吸氣相色譜分析方法研究［J］. 長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010(2)：21-24．

［5］ 李海樂(lè) ．室內(nèi)空氣中可揮發(fā)性有機(jī)物的危害控制及其測(cè)定方法[J] .新疆化工，2010(4)：57-58．

Analysis of Volatile Organic Compounds by Gas Chromatography

QIAN Jin-wang
（Kunming Yeyan New-material Co.,Ltd, Yunnan Qujing 655000，China）

Volatile organic compounds (VOCs) is a general term for strong volatile organic chemicals, volatile organic compounds at room temperature is a fugitive emission of substances, air and environmental pollution is serious,they also have a significant damage to human health. Main sources include petroleum volatile organic chemicals,vehicle exhaust, chemical solvents, paints and coatings, waste disposal, etc., so the pollution of volatile organic compounds is paid much attention to by people .In this paper, volatile organic compounds were determined and analyzed by gas chromatography.

Volatile organic compounds; Gas chromatography; Indoor air; Measurement; Analysis

O 657.7

A

1671-0460（2012）01-0108-03

2011-11-14

錢津旺（1980-），男，云南曲靖人，助理工程師，研究方向：氣相色譜分析。E-mail：749930470@qq.com。