大气中挥发性有机物(VOCs)检测技术研究

大气中挥发性有机物(VOCs)检测技术研究

编辑:顾建祥 周云飞????来源:网络????发布时间:2018-11-10 12:24????浏览量:
1 挥发性有机物检测的必要性
挥发性有机物简称 VOCs,其泛指在常温和常压状态下,物质分子能够随意向四周散发、自由移动的固体和液体有机化合物。 各个国家对 VOCs 的定义均有所差别,如美国某环保组织对它的定义是任何参与大气光化学反应的碳化合物,仅有极少数的碳化合物不包含其中,如一氧化碳、二氧化碳、金属碳酸盐等;德国某权威机构对它的定义是沸点或初馏点小于等于250℃的有机化合物。 大气中 VOCs 的主要来源为工业生产排放的废气、汽车行驶过程中产生的尾气以及光化学烟雾等。VOCs 会对环境造成危害,这里的环境包括水源、土壤和空气,在太阳光及热能的双重作用下,VOCs 参与氧化氮反应会生成臭氧,由此会造成空气质量下降,并巨还是光化学烟雾及城市雾霾的主要成分。 VOCs 是 PM2. 5 和臭氧的前提物质,大气环境中, VOCs 在 PM2. 5 的比重约为 20-40% , 还有一部分PM2. 5 是直接由 VOCs 转化而来,由于 PM2. 5 的粒径较小,加之其本身的活性较强,很容易附带各种有毒有害物质,并巨其在大体当中停留的时间较长,对大气质量及人体健康均有严重的影响。 因大多数的 VOCs 为温室效应气体,所以它的存在会
造成全球性气候变暖。 VOCs 对人体健康的危害也比较大,当其超过一定的浓度时,会对人的眼睛和呼吸道产生强烈的刺激,并引起皮肤过敏、咽喉疼痛和全身乏力等症状,同时 VOCs会通过人体的血液循环进入到大脑,从而损坏中枢神经,更为严重的是,VOCs 有着一定的致癌性、致畸形作用,还会破坏生殖系统。 为最大限度地降低 VOCs 的危害,有必要采取有效的检测技术,对大气中的 VOCs 进行检测,根据检测结果判断其浓度是否超标。
 
2 大气中挥发性有机物的检测技术要点
2. 1 VOCs 的采集

对大气中的 VOCs 进行收集是检测的重要环节之一,较为常用的方法有以下几种:
(1)被动采样法。 这是环卫和环监部门收集大气中 VOCs较为常用的一种方法,从适用性的角度上看,该方法在室内空气监测采集中的效果较为明显,若是用于室外环境大范围的空气采集存在一定的困难,并巨效果却无法保证。 究其根本原因是,大气中的 VOCs 密集程度较高,检测技术人员如果进行样本采集,需要将吸附剂直接暴露在空气中,借助各种挥发性有机物的流动性扩散至吸附剂的周围,由此可以使 VOCs 粘附在吸附剂上,鉴于该方法必须以空气流动为前提,如果空气流通性较差,那么将无法正常完成样本的采集工作,有效的检测也就无法完成。 不仅如此,环境温、湿度及大气中的其它物质所产生的干扰,都会对检测效果造成影响。
(2)容器采集法。 这是采集 VOCs 最为简单的一种方法,其适用于浓度较高的污染源,收集样本的容器都是日常生活中比较常见的物品,如密封性良好的塑料袋、针筒注射器以及罐子等等。 虽然塑料带的获取途径较多,价格也比较低廉,但就算密封性再好的塑料袋在使用时也可能出现渗漏,这样不但会导致样本损失,而巨还可能造成样本污染;注射器的内壁会吸附一部分样本,由此也容易导致样本损失,从而影响检测结果的准确性;玻璃容器的采集体积有限,并巨易碎。 罐取样技术在国内外的应用较为广泛,如 Sum-ma 技术,这是一种利用预先抽真空的罐子进行空气样本采集,它的优点是能够有效避免光照及化学反应对样本性质的影响,可最大程度地确保样本的完整性,并巨回收率较其它采样方法高很多,防止了吸附和污染对样本质量的影响。
(3)动力采样法。 当采样时需要对 VOCs 的平均浓度及其峰值浓度进行测定时,这种方法十分适用。 最初对该方法进行应用时,一般都是以颗粒态活性炭吸附进行样本采集,受灵敏度的影响,使得该方法只能在浓度较高的 VOCs 分析中使用。同时 Tenax 也是一种效果较好的吸附剂,其在固态、液态和气态三类挥发性有机物的样本采集中得到了广泛应用。 然而,由于这种吸附剂本身的价格非常昂贵,加之其吸附容量不高,从而限制了它的应用范围。 通过不断地实践后,业内的专家学者发现,活性碳纤维是效果较好的一种吸附剂,其不但吸附容量大,而巨容易解吸。通过上述三种采样方法进行分析后发现,每种方法均有优缺点,鉴于此,在实际工作中,可结合具体情况选择样采集方法,如有必要,可将这些方法结合到一起使用,相互弥补缺陷,提高采样效率和质量。

2. 2 VOCs 检测技术
(1) GC-MS 检测。 这是 VOCs 检测中最为常用的方法之一,GC 是其气相色谱法,MS 是质谱法,通过该方法能够为未知气体进行定性和定量分析。 国外在很早之前便开始研究定性和定量分析的基本原理及具体方法,并取得了显著的成果,利用 GC-MS 对大多数 VOCs 进行检测,检出限在 1-10μg/ kg 。 一些专家学者利用该方法对某油罐区上方大气中的 VOCs 进行了检测,主要目的是分析 VOCs 的种类及具体含量,虽然取得的结果令人满意,但检测过程中尚存不足和需要改进之处,如样本的采集难度较大,不便于运输,储藏方法不当造成样本混合,预
处理费用高,溶剂消耗量大等等。 为解决上述问题,对该方法进行改进,大部分问题都得到有效解决,检测结果的准确性进一步提升。
(2)PTR-MS 检测。 这是近几年快速兴起的一种检测方法,PTR-MS 是质子转移反应质谱的简称,其突出的特点在于监测时间短、密度高、灵活性强等等,正因如此,使得该方法在环境监测领域中得到越来越广泛的应用。 使用该技术对 VOCs 进行检测的过程中,可将 VOCs 电离成单一的离子,随后通过质谱便可对其进行快速识别,避免了绝对量的标定。

3 结论
综上所述,VOCs 除了会对环境造成严重的破坏之外,还会对人体健康带来巨大的影响,为最大限度降低 VOCs 的危害,应当做好相关的检测工作。 这就要求检测人员应当对相应的方法加以了解和掌握,并合理运用到实际工作当中,从而确保检测工作的有序进行。

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