大氣中揮發(fā)性有機物檢測技術(shù)研究

重慶市九升檢測技術(shù)有限公司 重慶 400700

不同的國家對于揮發(fā)性有機物的定義存在差異,從定義泛指內(nèi)容看,一般指常壓常溫條件下,固體與液體有機化合物中隨意散發(fā)、自由移動的物質(zhì)分子,簡稱VOCs,既指有機化合物,也特指其物質(zhì)分子。比如,與大氣學化學反應(yīng)的碳水化合物、在初餾與或沸點在250攝氏度以下的有機化合物；再如,二氧化碳分子、一氧化碳分子、碳酸鹽類型的分子等。從當前大氣中揮發(fā)性有機物的檢測結(jié)果看,主要揮發(fā)主體以工業(yè)生產(chǎn)排放廢煙氣為主,包括汽車尾氣、光化學煙霧、自然界物質(zhì)分解等。下面以此為出發(fā)點對大氣中揮發(fā)性有機物檢測技術(shù)進行闡述。

1 揮發(fā)性有機物檢測的必要性概述

首先,揮發(fā)性有機物會對環(huán)境造成直接危害,如在大氣環(huán)境條件下,經(jīng)太陽光照射與熱能影響,會使VOCs與N2O、N2O2發(fā)生化光反應(yīng),從而生成臭氧,降低空氣質(zhì)量。同時,揮發(fā)性有機物會通過光化學煙霧形式與霧霾形式直接造成環(huán)境污染,進一步在雨水作用下破壞生態(tài)。其次,在人體可吸入顆粒方面,PM2.5中的揮發(fā)性有機物含量約占到20%到40%的比重,一部分PM2.5也由揮發(fā)性有機物直接轉(zhuǎn)化生成,加上PM2.5活性強的特點,易附帶有毒有害物質(zhì),從而對人體健康產(chǎn)生嚴重危害。第三,溫室效應(yīng)中的CO2存在于揮發(fā)性有機物之中,加上CO在空氣中與水分子之間的結(jié)合生成CO2,由此也加劇了溫室效應(yīng),并且間接促成了冰雪消融等生態(tài)危機。第四,揮發(fā)性有機物本身屬于有毒有害物質(zhì),致癌、致畸概率相對較大,對人類的健康繁衍也存在一定的威脅。因此,控制氣體中的揮發(fā)性有機物十分必要,而對其檢測及其檢測技術(shù)的研究十分關(guān)鍵。

2 大氣中揮發(fā)性有機物檢測技術(shù)要點分析

2.1 樣本采集技術(shù)分析 目前對大氣中揮發(fā)性有機物檢測技術(shù)的應(yīng)用相對較多,采集方法也根據(jù)采集目標與采集方案的設(shè)計不同而存在差異。下面結(jié)合日常工作經(jīng)驗,對其中的動力采樣法、被動采樣法、窗口采樣法進行分析。

2.1.1 動力采樣法 該方法適用于大氣中揮發(fā)性有機物的平均濃度與峰值濃度檢測。在動力采樣法的初級應(yīng)用中,主要采用顆粒態(tài)活性炭對樣本進行吸附式采集,其靈敏度相對較差,因此,多應(yīng)用于濃度相對較高的揮發(fā)性有機物樣本采集。另一方面,應(yīng)用Tenax吸附劑,可以適應(yīng)物質(zhì)的基本狀態(tài),雖然應(yīng)用廣泛,但是,其價格相對高昂,吸附容量相對有限,因此,在擴展應(yīng)用方面有一定的范圍限制。目前,業(yè)內(nèi)研究者提出將活性碳纖維吸附劑,經(jīng)初步實踐效果顯著,可以克服吸附效果差與吸附容量小及解吸難度大的問題。

2.1.2 被動采樣法 對大氣中揮發(fā)性有機物檢測過程中,環(huán)境監(jiān)管部門與環(huán)衛(wèi)工作部門,往往會以被動采樣法為主,該方法適用于室內(nèi)空氣監(jiān)測采集,在室外環(huán)境范圍相對較大的空氣采集中存在一定的技術(shù)限定,而且樣本效果并無確切保障。按照現(xiàn)階段的研究成果看,造成被動采樣法應(yīng)用范圍狹窄的主要原因是大氣中的揮發(fā)性有機物具有密集程度高的基本特征,樣本采集過程中,若處于室外環(huán)境則會將吸附劑暴露于空氣之中,并根據(jù)VOCs的擴散性特征進行吸附收集,此時,空氣流動性會對其采集方法造成直接影響,尤其是在流通條件相對較差的條件下,樣本采集工作不易完成,即使完成樣本采集,也不利于樣本的有效檢測。所以,該方法的應(yīng)用中需要考慮到溫度、濕度、其他物質(zhì)影響。

2.1.3 容器采樣法 與前兩種方法相比,容器采樣法相對簡單,適用于高濃度污染源揮發(fā)性有機物樣本采集。從采集實踐經(jīng)驗看,選用的容器多為常見物品,包括塑料袋、玻璃瓶罐、針筒注射器等,只要求其密封性能良好即可。從應(yīng)用投入看,容器采樣投入成本低、易于操作、采集速度快。但是,從采集效果看,容器采樣易發(fā)生滲漏、污染、內(nèi)壁吸附等現(xiàn)象,會造成樣本損失,同時,對檢測結(jié)果造成影響。尤其是使用不干凈的或受到污染的容器,即會造成檢測結(jié)果的失準問題?，F(xiàn)階段在此基礎(chǔ)上采用了罐取樣技術(shù),比如,比較典型的Sum-ma罐取樣技術(shù)就屬于典型的新型容器采樣法,通過預(yù)先抽真空處理,再進行空氣樣本采集,避光性相對較好,極易實現(xiàn)樣本的完整采集,該方法的使用證實其回收率相對較高,且能夠預(yù)防樣本吸附與污染問題。

2.2 揮發(fā)性有機物檢測技術(shù)分析

2.2.1 PTR-MS檢測分析 該檢測技術(shù)是質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜技術(shù),優(yōu)勢特征體現(xiàn)在檢測時的密度高、時間短、靈活性大等方面。目前在環(huán)境監(jiān)測中對該檢測技術(shù)的應(yīng)用相對廣泛,具體檢測中,可以使大氣中收集的揮發(fā)性有機物通過電離方法分解成單一離子,然后,利用質(zhì)譜進行迅速識別。檢測實踐證明該技術(shù)可以有效規(guī)避絕對量標定問題。

2.2.2 GC-MS檢測分析 該檢測技術(shù)屬于常用方法,具體是將所想色譜法與質(zhì)譜法進行綜合應(yīng)用,對未知氣體進行定量與定性檢測分析。目前應(yīng)用該方法對大氣中揮發(fā)性有機物檢測的檢出限可達到1ug/kg到10ug/kg。但是,通過對油罐區(qū)域上方的揮發(fā)性有機物檢測實踐發(fā)現(xiàn),在種類分析與含量分析方面效果較好,然而檢測中的樣本采集相對困難,且存在運輸、儲藏方面的問題,同時,在預(yù)處理環(huán)節(jié)溶劑消耗量大,成本投入相對較高。目前通過應(yīng)用綜合樣本采集方案,檢測效果已有明顯提升。

3 結(jié)束語

總而言之,結(jié)合以上分析可以認識到,大氣中揮發(fā)性有機物具有較大的危害作用,對人體健康、生態(tài)環(huán)境均有破壞作用,因此,建議從揮發(fā)性有機物的檢測技術(shù)應(yīng)用出發(fā),發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè),在技術(shù)路徑上加快對揮發(fā)性有機物的回收、轉(zhuǎn)化、利用,從而降低其危害性。