空氣中揮發(fā)性有機物的分析與檢測
發(fā)布時(shí)間：2021-03-26作者：lht來(lái)源：點(diǎn)擊：次
空氣中含有的揮發(fā)性有機物是一種污染物形態(tài),會(huì )對人體生命健康產(chǎn)生長(cháng)期危害。為了對空氣污染問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)、有力的治理,需要對空氣中揮發(fā)性有機物加強分析與檢測,通過(guò)科學(xué)的手段與方法做好檢測工作,根據揮發(fā)性有機物相關(guān)特點(diǎn)以及具體分布情況科學(xué)制定污染物治理措施,為人類(lèi)營(yíng)造自然、健康、潔凈的生活空氣環(huán)境。
1 揮發(fā)性有機物的概述
空氣當中的揮發(fā)性有機物通常會(huì )用VOCs來(lái)表示,基于世界衛生組織對其的定義,揮發(fā)性有機物是處于常溫狀態(tài)下,沸點(diǎn)在50℃至260℃的多種有機化合物。根據我國相關(guān)研究組織對其的定義,揮發(fā)性有機物指的是常壓狀態(tài)下沸點(diǎn)小于260℃、常溫狀態(tài)下飽和蒸汽壓超過(guò)70Pa的有機化合物,或者是在20℃條件中具有揮發(fā)性且蒸氣壓不小于10Pa的所有有機化合物。通常情況下,將揮發(fā)性有機物分為含硫有機化合物、含氮有機化合物、鹵代烴、含氧有機化合物、非甲烷碳氫化合物等幾種類(lèi)型。揮發(fā)性有機物會(huì )參與到空氣中二次氣溶膠與臭氧的形成過(guò)程,會(huì )對區域性大氣PM2.5污染和臭氧污染產(chǎn)生重要影響?；旧洗蟛糠謸]發(fā)性有機物會(huì )有特殊氣味,令人感到不適,并且具有致畸性、致癌性、刺激性、有毒性特點(diǎn),尤其像甲苯、甲醛、苯等物質(zhì)會(huì )嚴重威脅人體健康[1]。另外,揮發(fā)性有機物是造成光化學(xué)煙霧和城市霧霾的關(guān)鍵性前體物。這些物質(zhì)主要源自溶劑的制造和使用、燃料涂料制造、石油化工、煤化工等領(lǐng)域。
2 空氣中揮發(fā)性有機物的采集
要對空氣中的揮發(fā)性有機物進(jìn)行檢測與分析,首先要對相關(guān)物質(zhì)進(jìn)行采集。目前,常用的幾種采集方法:
2.1 容器采集法
這種方法主要是針對高濃度污染物進(jìn)行采集,采集方法相對簡(jiǎn)單,通常是直接把玻璃注射器、罐子、塑料袋等當做收集容器。以此方法進(jìn)行采集能夠有效縮減采集成本,不過(guò)需要注意的是,若將塑料袋當作采集容器進(jìn)行有機物采集,很容易發(fā)生污染物滲透問(wèn)題,進(jìn)而使所采集到的污染物出現損耗,對后續樣品研究數據產(chǎn)生影響。另外,將便利注射器當做收集容器,少部分的揮發(fā)性有機物會(huì )粘附在注射器內部,減少檢測樣本,也同樣會(huì )對后續檢測數據產(chǎn)生影響。為此,可積極應用罐取樣技術(shù),也就是先通過(guò)真空罐子采集空氣樣品,之后進(jìn)行富集,進(jìn)而通過(guò)高效氣相色譜對樣品實(shí)現定性定量分析,對上述不足加以彌補。
2.2 有動(dòng)力采樣
該方法主要應用在所采集樣品需要對平均濃度進(jìn)行測定以及對其峰值濃度進(jìn)行確定檢測中。以往大多是通過(guò)顆粒態(tài)活性炭對樣品進(jìn)行吸附,不過(guò)此方法靈敏度相對較低,只適用于高濃度揮發(fā)性有機物分析工作中。經(jīng)長(cháng)期實(shí)踐,發(fā)現將活性炭纖維當作吸附劑對樣品進(jìn)行采集,具有較大的吸附容量,并且容易解析。
2.3 被動(dòng)式采樣
這一方法經(jīng)常被用在環(huán)境衛生和環(huán)保監測工作當中,不過(guò)該方法不適用于室外大范圍監測,只適合室內空氣檢測。因為室內空氣當中含有的揮發(fā)性有機物相對集中,因此操作人員可直接把吸附劑暴露在空氣當中,在空氣流動(dòng)過(guò)程中使揮發(fā)性有機物擴散至吸附劑周邊,進(jìn)而使有機物粘附在吸附劑當中[2]。此方法的運用要求空氣必須具有一定流通性,否則將無(wú)法完成采集工作。另外,溫度、濕度等因素也會(huì )對空氣中所含揮發(fā)性有機物相關(guān)監測活動(dòng)產(chǎn)生影響,需要采集人員把控好采集過(guò)程。
3 空氣中揮發(fā)性有機物的分析與檢測
3.1 利用氣相色譜-質(zhì)譜法開(kāi)展分析和檢測
實(shí)際工作中,可以通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜法對未知氣體開(kāi)展定量分析和定性分析,同時(shí)在定量定性分析期間,可通過(guò)質(zhì)譜法相關(guān)應用原理與方式對氣體作出一定處理。氣相色譜-質(zhì)譜法目前在國外具有較長(cháng)的應用時(shí)間,并通過(guò)長(cháng)期實(shí)踐證明該方法具有突出的應用效果,能夠在空氣中揮發(fā)性有機物檢測中有效的進(jìn)行成分檢測。相關(guān)工作人員要利用氣相色譜-質(zhì)譜法開(kāi)展分析及檢測工作,要注意深刻認識該檢測方法的原理及應用方式,保持正確觀(guān)念深入開(kāi)展技術(shù)研究與分析工作。實(shí)際檢測期間,工作人員可將揮發(fā)性有機物涉及到的檢測規定保持在1至10μg/kg區間內,同時(shí)要嚴格認真的檢測有機物種類(lèi)以及具體含量,進(jìn)而得到精準性高的數據信息[3]。不過(guò)此方法在實(shí)際應用期間,樣品獲取以及樣品運輸等方面的工作會(huì )面臨一定難度和問(wèn)題,所以需要在實(shí)踐應用當中優(yōu)化選擇管理模式,科學(xué)管理有機物樣品,同時(shí)對樣品做好預處理工作,防止樣品發(fā)生混合交叉感染問(wèn)題。通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜法進(jìn)行分析與檢測,若遇到復雜樣品,則需要耗費大量精力、時(shí)間與財力進(jìn)行樣品預處理工作,并且還會(huì )耗費大量溶劑,所以在項目檢測環(huán)節該方法的應用還受到一定限制。另外,基于氣相色譜-質(zhì)譜法對樣品開(kāi)展分析工作期間,樣品很容易和臭氧、氯氣等氣體發(fā)生化學(xué)反應,進(jìn)而到對檢測結果準確性產(chǎn)生影響,所以在開(kāi)展有關(guān)檢測及分析工作期間要最大程度的防止發(fā)生這些反應,嚴格做好樣品管理工作,有效縮減誤差。在實(shí)際檢測期間,還要注重做好現場(chǎng)維護與管理工作,確保各部門(mén)能夠協(xié)調共進(jìn),為檢測及控制工作奠定堅實(shí)的環(huán)境基礎,保證分析及檢測工作可以順利、有序的開(kāi)展。
3.2 利用質(zhì)子轉移反應質(zhì)譜法開(kāi)展分析檢測工作
質(zhì)子轉移反應質(zhì)譜法也叫RTRMS技術(shù),這種檢測方法近年來(lái)廣泛應用于空氣中揮發(fā)性有機物檢測工作環(huán)節。相關(guān)檢測工作通過(guò)應用這一檢測方法,能夠使檢測靈敏度和分析準確度獲得有效提升。同時(shí),該檢測方式相對比較簡(jiǎn)單,所需檢測時(shí)間也比較短,能夠使檢測工作水平與效率獲得顯著(zhù)提升。質(zhì)子轉移反應質(zhì)譜法的主要原理是將空氣當中多種揮發(fā)性有機物電離成單一離子,進(jìn)而實(shí)現快速識別,并可使絕對量最大程度的減少標定環(huán)節。不過(guò)該方法在實(shí)踐應用當中還存在一定不足,因為該方法主要是通過(guò)核質(zhì)來(lái)區分離子的,所以在實(shí)踐應用中很難準確的識別區分同分異構體有機分子[4]。綜合來(lái)說(shuō),在對空氣中揮發(fā)性有機物進(jìn)行科學(xué)分析及檢測工作期間,要對該技術(shù)涉及到的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行充分了解,根據技術(shù)原理以及應用需求,充分做好管理和維護工作,確保檢測工作水平及分析準確性更高。
3.3 通過(guò)高效液相色譜法開(kāi)展檢測及分析工作
隨著(zhù)自動(dòng)化技術(shù)的持續發(fā)展,衍生出高效液相色譜法,該方法具有高效、高壓等優(yōu)點(diǎn),既可基于液相色譜和質(zhì)譜相互之間的連接,促使數據分析能力顯著(zhù)提升,同時(shí)還可在對復雜性樣本檢測中鑒定出其中所含微量化合物。同時(shí)以該方法進(jìn)行檢測,檢測結束之后其樣本結構在不被破壞情況下可實(shí)現再次回收。該方法具有很高的檢測靈敏度,能夠對樣品成分實(shí)現有效的分析,并可使樣品從液體轉為液體,從液體轉為固體,實(shí)現離子交換,并進(jìn)行離子對分離,同時(shí)還可實(shí)現定量分析。高效液相色譜法在實(shí)踐應用中所采取的主要方法是熒光檢測法、紫外檢測法等,能夠使檢測范圍有效擴大,對樣本數據實(shí)現高精確度的檢測,為相關(guān)改善措施的制定提供有效支持。
4 空氣中揮發(fā)性有機物的分析與檢測注意事項
4.1 需注意環(huán)境監測問(wèn)題
檢測及分析工作人員在對空氣當中的樣本實(shí)現檢測期間,通常會(huì )受到多種因素影響,使樣本數據發(fā)生異常情況,并在不同程度上對最終研究結果產(chǎn)生負面影響。若樣本檢測保持在固定區間內,而相關(guān)數據又保持較大的差異,進(jìn)而會(huì )出現數據異常情況,導致樣本檢測工作無(wú)法獲得精確性數據,從而也就不能對環(huán)境質(zhì)量?jì)?yōu)劣作出真實(shí)反映。為此,需要檢測人員在實(shí)際檢測工作中對樣品自身涉及到的相關(guān)影響因素和人為影響因素進(jìn)行綜合考量,優(yōu)化選擇檢測方法,同時(shí)科學(xué)制定有效措施,防止發(fā)生相關(guān)影響因素,進(jìn)而獲得更加準確的檢測數據,促使空氣中揮發(fā)性有機物檢測水平有效提升。
4.2 關(guān)注有機物樣品采樣中的誤差
對空氣中揮發(fā)性有機物進(jìn)行檢測及分析過(guò)程中,其有機物采樣誤差主要是在采集揮發(fā)性有機物樣本過(guò)程中受到人為因素和外界因素相關(guān)影響,導致檢測員開(kāi)展樣本檢測工作期間發(fā)生樣本數據異常情況,最終造成實(shí)際樣本數據和研究數據兩者出現很大差異,而此差異也會(huì )對最終樣本實(shí)際研究結果產(chǎn)生影響。比如采集廢氣樣本的時(shí)候,會(huì )受到差異化風(fēng)速影響,使樣本濃度存在一定差異,進(jìn)而導致實(shí)際數據和最終檢測數據時(shí)間存在較大差異。所以,為了使空氣中揮發(fā)性有機物檢測工作獲得更準確的研究數據,需要研究人員在做好樣品采集工作之后,不能當時(shí)就開(kāi)展檢測工作,而要返回實(shí)驗室開(kāi)展相關(guān)檢測工作[5]。需要關(guān)注的是,樣品運輸期間需要事先制定存儲方案,避免樣品運輸期間使樣品數據發(fā)生差異,保證樣品數據的真實(shí)與科學(xué),并為后續工作提供真實(shí)有效的數據基礎。
4.3 關(guān)注數據不相符問(wèn)題
很多因素會(huì )對揮發(fā)性有機物實(shí)際檢測及分析工作產(chǎn)生影響,進(jìn)而在檢測期間會(huì )發(fā)現數據中存在較大差異,而數據差異會(huì )對檢測結果產(chǎn)生直接影響。通常情況下,檢測人員必須具有豐富的經(jīng)驗才可及時(shí)發(fā)現并有效甄別差異數據有效與否,進(jìn)而對發(fā)生差異的原因進(jìn)行深入分析。如果在檢測中發(fā)現數據異常,要及時(shí)采取必要措施進(jìn)行深入研究,不可直接判定其為無(wú)效數據將其刪除或者進(jìn)行主觀(guān)臆測,要及時(shí)向有關(guān)部門(mén)作出反饋,確保后續工作可以順利開(kāi)展。
5 結語(yǔ)
對空氣中揮發(fā)性有機物進(jìn)行分析和檢測,需要健全的編制檢測計劃方案,并對揮發(fā)性有機物其特點(diǎn)及相關(guān)檢測要求實(shí)現充分了解,選擇最合適的技術(shù)方案進(jìn)行分析及檢測活動(dòng),從而獲得良好的檢測管理質(zhì)量。目前針對空氣中揮發(fā)性有機物的檢測與分析方法主要是氣相色譜-質(zhì)譜法、質(zhì)子轉移反應質(zhì)譜法、高效液相色譜法等,需要研究人員正確認識不同方法的不足與優(yōu)勢,根據有機物特點(diǎn)及檢測需求,優(yōu)化選擇分析檢測方法。