大氣中揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

常偉 定西市生態(tài)環(huán)境局安定分局

近年來(lái)，我國(guó)日益嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題給社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重影響，其中大氣污染則深受人民群眾的重視與關(guān)注。揮發(fā)性有機(jī)物是大氣污染的重要方面，同時(shí)也帶來(lái)了嚴(yán)重的社會(huì)影響及危害。目前，環(huán)境管理部門(mén)已逐步強(qiáng)化大氣中揮發(fā)性有機(jī)物的監(jiān)測(cè)工作，并帶來(lái)了相關(guān)技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新。筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，就揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)技術(shù)提出個(gè)人見(jiàn)解與認(rèn)知，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域從業(yè)者提供必要的參考和幫助。

一、揮發(fā)性有機(jī)物概述

揮發(fā)性有機(jī)物是指在常溫環(huán)境下，非典介于50~260℃的各種有機(jī)化合物，在我國(guó)一般多指非甲烷碳?xì)浠衔?、含氧有機(jī)化合物、鹵代烴、含氮有機(jī)化合物及含硫有機(jī)化合物等幾大類。從源頭來(lái)看，揮發(fā)性有機(jī)物的產(chǎn)生主要分為自然原因和人為原因兩大類，其中人為原因是造成其危害的主要因素，包含了化工、制藥及汽車尾氣排放等方面。從危害角度來(lái)看，揮發(fā)性有機(jī)物的大量產(chǎn)生也會(huì)給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)諸多不利的影響，一方面，揮發(fā)性有機(jī)物在光化學(xué)作用下生成臭氧、二次有機(jī)氣溶膠等物質(zhì)，進(jìn)而在增加臭氧含量的同時(shí)帶來(lái)全球溫室效應(yīng)。另一方面，大氣中揮發(fā)性有機(jī)物的增加，還會(huì)對(duì)人體帶來(lái)十分嚴(yán)重的影響，例如一些揮發(fā)性鹵代烴對(duì)人體神經(jīng)、肝臟、血液等產(chǎn)生毒害，而長(zhǎng)此以往還會(huì)誘發(fā)癌癥。現(xiàn)階段，政府部門(mén)及環(huán)保機(jī)構(gòu)均對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的監(jiān)測(cè)工作給予了高度關(guān)注，并促進(jìn)了該領(lǐng)域技術(shù)水平的發(fā)展與創(chuàng)新。

二、大氣中揮發(fā)性有機(jī)物的監(jiān)測(cè)技術(shù)

（一）在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

現(xiàn)階段，揮發(fā)性有機(jī)物已成為空氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)的重要組成部分，并在人口相對(duì)集中的地區(qū)以推動(dòng)了相關(guān)監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展。在線監(jiān)測(cè)技術(shù)是近年來(lái)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作現(xiàn)代化發(fā)展的產(chǎn)物，其特點(diǎn)便是在室外對(duì)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而提高相關(guān)監(jiān)測(cè)工作的質(zhì)量和效率。

1.直接進(jìn)樣－軟電離－質(zhì)譜法

該技術(shù)是采用軟電離方式對(duì)投入系統(tǒng)中的大氣樣品進(jìn)行分子離子化，并在樣品分解后進(jìn)行相關(guān)揮發(fā)性有機(jī)物類型及含量的監(jiān)測(cè)。在進(jìn)樣環(huán)節(jié)，為保障揮發(fā)性有機(jī)物在進(jìn)入系統(tǒng)裝置后不因氣流紊亂而影響監(jiān)測(cè)結(jié)果而采用膜進(jìn)樣方式，這里一般多使用二甲基硅氧烷樹(shù)脂濾膜。電離源所獲得的準(zhǔn)分子離子在揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)中具有十分理想的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并且也是色譜分離法所不具備的，能夠有效提高監(jiān)測(cè)工作的準(zhǔn)確性。與此同時(shí)，在電離源過(guò)程中也要控制碎片粒子數(shù)量，并使用真空紫外單光子將離子源進(jìn)行分離，從而完成軟電離作業(yè)。最后，為提高大氣中揮發(fā)性有機(jī)物的分辨效率，這里還采用飛行時(shí)間質(zhì)譜結(jié)合質(zhì)量分析器的形式來(lái)提高監(jiān)測(cè)工作的效果。從應(yīng)用效果來(lái)看，該技術(shù)能夠?qū)οN類、烷烴類、本烴類等物質(zhì)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，而整個(gè)分析工作也能夠在1min內(nèi)完成，因此其監(jiān)測(cè)效果十分理想。

2.富集－熱脫附－氣相色譜法

在大氣揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)工作中，需要對(duì)相關(guān)成分的空間濃度、組分情況進(jìn)行充分掌握，如此才能在篩選的樣品中進(jìn)行有效監(jiān)檢測(cè)。而富集工作則能夠?qū)崿F(xiàn)樣品氣體的定性定量采集，從而為相關(guān)檢測(cè)工作提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)條件。這里采用超低溫富集方式，能夠在低溫環(huán)境下保持對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的吸附選擇能力。熱脫附的作用在于將揮發(fā)性有機(jī)物氣體與惰性氣體相分離，并使其經(jīng)過(guò)富集區(qū)而達(dá)到氣體回收的效果。最后，采用兩個(gè)色譜柱的方式對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行分析，這里可通過(guò)并聯(lián)或串聯(lián)方式進(jìn)行富集－熱脫附，并通過(guò)檢測(cè)器來(lái)提升烯烴類物質(zhì)的檢測(cè)水平。該技術(shù)的應(yīng)用，在揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有著十分重要的應(yīng)用價(jià)值，其優(yōu)勢(shì)在于成本低、難度小，但分析時(shí)間較長(zhǎng)，因此需要在技術(shù)層面進(jìn)行突破和創(chuàng)新。

（二）手動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)

手動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)主要指?jìng)鹘y(tǒng)常規(guī)發(fā)揮性有機(jī)物氣體的檢測(cè)方法，而相關(guān)作業(yè)也位于實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中。在現(xiàn)代揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)工作中，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)為時(shí)間短、效率高，而手動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)則為技術(shù)成熟、準(zhǔn)確性高?，F(xiàn)階段，常用的手段監(jiān)測(cè)技術(shù)主要體現(xiàn)于以下幾種方式：

1.罐采樣－氣相色譜質(zhì)譜法

罐采樣－氣相色譜質(zhì)譜法是我國(guó)揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)領(lǐng)域一種十分常見(jiàn)的技術(shù)，在烷烴、烯烴、含氧、含硫化合物、揮發(fā)性鹵代烴等物質(zhì)的監(jiān)測(cè)中有著十分理想的應(yīng)用效果。罐采樣的優(yōu)勢(shì)在于不依賴于動(dòng)力，且對(duì)樣品的選擇范圍廣、采樣體積大以及保存時(shí)間，因此能夠用于多次分析。而氣相色譜質(zhì)譜技術(shù)則具有靈敏度高、可靠性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，價(jià)值應(yīng)用成本較低，因此在揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)中應(yīng)用效果十分理想。

2.吸附管采樣－熱脫附－氣相色譜質(zhì)譜法

吸附管采樣－熱脫附－氣相色譜質(zhì)譜法是手動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)中又一應(yīng)用相對(duì)廣泛的檢測(cè)方法，特別是對(duì)于特定的化合物類型有著理想的應(yīng)用效果。該技術(shù)首先采用吸附管對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行樣品采集，而在熱脫附解析并經(jīng)氣相色譜質(zhì)譜進(jìn)行分析。目前，該技術(shù)主要對(duì)鹵代烴、苯系物和氯苯類等揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行檢測(cè)，其特點(diǎn)主要體現(xiàn)為操作簡(jiǎn)單、成本低及樣品選擇性強(qiáng)等方面。

3.化學(xué)衍生化法采樣－高效液相色譜法

上述兩種手動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)雖然應(yīng)用效果理想，但對(duì)于極性較高的醛酮類化合物則并不適用，主要體現(xiàn)于該類化合物靈敏度低而導(dǎo)致采樣困難。高效液相色譜法是一種基于化學(xué)衍生化法的采樣方式，而生產(chǎn)的化合物性質(zhì)也十分穩(wěn)定，再經(jīng)過(guò)液相色譜進(jìn)行分析，能夠?qū)崿F(xiàn)理想的檢測(cè)效果。該技術(shù)是一種靈敏度較高且操作簡(jiǎn)單的檢測(cè)方法，在醛酮類化合物檢測(cè)中應(yīng)用十分廣泛。

三、結(jié)論

綜上所述，揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)技術(shù)的日益成熟和完善，為我國(guó)大氣監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展提供了便利的基礎(chǔ)條件。在日益嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境壓力下，我們需要進(jìn)一步強(qiáng)化揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究和創(chuàng)新工作，從而才能推動(dòng)我國(guó)環(huán)保工作的科學(xué)健康發(fā)展。