环境检测中挥发性有机物检测方法的合理运用

蒋毛梁

摘要：在生产和生活环境中经常会存在有机物的使用和挥发，有些无色无味的挥发性有机物具有一定的毒性、可燃性或者窒息性，进而要对其加以检测。目前可用于检测挥发性有机物的方法呈现出多种类型，但总体上都要经过两个核心的步骤，一个是从空气中采集样品，另一个是利用专业仪器实施检测。本文介绍了常规的样品收集方法和挥发性有机物检测方法。

关键词：环境检测;挥发性有机物;检测方法

引言：

环境中挥发性有机物的检测包括定性和定量两种类型，在具体实施过程中要借助一定的方法来采集一定的空气样本，可使用容器来收集样本，也可使用特定类型的吸附剂，然后经解析获取样本。得到空气样本之后利用专业仪器分析其中有机物的具体成分和含量。

一、采集环境中挥发性有机物的方法

（一）容器收集

挥发性有机物漂浮于空气中，当其浓度比较高时，直接将空气收集到特定的容器中，混杂在这些空气中的有机物自然也就被采集到容器中。但是如果有机物在空气中的浓度比较低且分布不均匀时，这种采集方法就难以奏效。目前使用最广泛的是罐状容器，基于这一原理的典型采样方法是Sum-ma罐取样技术，其原理是先将罐状容器预先抽成真空态，然后在采集环境中去除罐子的密封，样品會自然地充满整个罐子。对精度要求不高的采集活动可使用注射器或者塑料袋，这类采集主要用于做定性判断，也就是检查环境中是否存在某类物质，但如果要开展精密的检测，塑料袋和注射器都存在一定的缺陷[1]。塑料袋密封性不足，注射器内壁会沾染一定量的有机物，检测效果会受到较大的影响。

（二）有动力采样

有机物的检测一般具有多种数据需求，峰值浓度反映了一段时间内的最高浓度数值，而特定时段内的平均浓度也具有很高的参考价值，如果要同时测量这两项数值，那么就可采用有动力采样。在具体操作中可使用Tenax吸附剂或者颗粒态的活性炭吸附剂采集空气中的有机物，但是这两种吸附剂的特点都是吸附容量相对比较小，当空气中的有机物质含量较高时可采用，低浓度条件下不宜采用。而且Tenax吸附剂的价格也比较高，这一点限制了其使用场景[2]。后来经过广泛的实践，人们发现活性炭纤维有效地克服了颗粒状活性炭和Tenax吸附剂的缺点。

（三）被动式采样

室内空间相对比较小，并且呈现出一定的密闭特点，在采集室内环境中的挥发性有机物时可使用被动式采样，因为在室内环境中，有机物通过长时间的挥发，其含量相对比较高，同时室内空气通过门窗产生了一定的流动性。此时将吸附剂暴露在室内空气中，有机物随着空气流动的过程中就会逐渐扩散到这些吸附剂上。这种采集方法只能用于室内检测，并且在具体操作的过程中还要确保室内空气形成一定的流动性，否则有机物无法扩散到吸附剂上。另外，被动采样对温度和湿度等环境因素也具有一定的要求，湿度过大时可能延缓有机物的扩散。

二、检测环境中挥发性有机物的方法

（一）气相色谱-质谱法（GC-MS）

第一，原理和应用场景。关于这种检测方法的应用原理可参考图1，在真空系统中将样本离子化，然后利用质谱计检测器分析这些离子的成分，分析过程采用计算机辅助完成。这种检测方法可用于对有机物做定性判断，也就是检查是否存在。也可通过检测获取空气中挥发性有机物的具体含量（浓度），由于对这种方法的研究和应用都比较早，因而其原理也比较成熟，对于绝大多数的挥发性有机物，这种检测方法的检出限一般在每千克样品中检出1到10ug的有机物[3]。在油罐区挥发性有机物的检测中经常使用这种方法，并且也取得了不错的效果。

第二，应用缺陷。1）取样和运输困难。挥发性有机物在取样、保存和运输的过程中有可能存在被氧化、受污染、被稀释等风险，任何一种情况的发生都会降低检测的精确度，因此，在样品采集和运输的过程中应该确保采集方法的有效性、消除样品被氧化和污染的风险。2）样品预处理难度大。采集后的空气样品要经过一定的预处理才能用于详细地检测，而样品中除了空气、有机挥发物之外，还可能存在其他类型的物质，有机挥发物的种类也可能是多样性的，此时就必须利用大量的溶剂来溶解、吸附样品中的有机物，并且分离其他的干扰性物质，整个过程非常繁琐，还会造成较高的经济成本和时间成本，分离和检测活动要在专业的实验室中完成，因而对检测环境也提出了较高的要求。（详见图1）

图1  气相色谱-质谱法实现原理

（二）质子转移反应质谱法

这是一种发展起步相对较晚的检测方法，也被称为PTR-MS检测法。和GC-MS相比较，该检测方法不用对样品实施复杂的预处理，也不用标定样品的绝对量。将待检测的气体样品直接通入质谱仪中，在仪器的电离作用下，气体样品转化成单一的离子，质谱仪可以快速而便捷地识别出离子的种类，这样也就完成了检测。相关的检测装置主要包括了进样装置、离子源、质子转移反应区以及离子透镜聚焦接口等。其中的离子源主要用于产生高纯度的 离子，这些带有正点电荷的离子能够和有机物发生化学反应，进而夺取有机物的负离子，将其质子暴露出来。所以本质上讲，PTR-MS依靠质子来区分具体的有机物[4]。但有机物即使分子量完全一样，但化学构型不一定一样，同分异构的有机物并不等同，可见，这种检测方法也会存在一定的缺陷。

（三）高效液相色谱法

第一，检测原理。将空气中的有机质溶于液相中，然后将这种具有流动性的液相物质流经固相，有机物和这些固定相之间存在各种潜在的作用关系，有些是相互吸附，有些是相互排斥，并且作用的强度也各不相同，正是因此，这些有机物会以不同的时间从固相中流出来，然后再利用质谱法加以识别。第二，检测优势。这种检测方法通过实践检验，发现其检测的速度比较快，并且还具有较高的灵敏度。

三、结束语

检测环境中的挥发性有机物时，要先通过容器采样、被动采样或者有动力采样的方法获取一定量的空气样品，这几种采样方式都具有各自的特点和适用场景，要结合实际情况合理应用。获取样本之后利用GS-MC、PTR-MS或者高效液相色谱法来分析样品中有机物的含量和种类。

参考文献

[1]谢馨、陆晓波、张守斌.南京市环境空气挥发性有机物监测方法比对研究[J]. 中国环境监测，2020，v.36;No.206（04）：16-20.

[2]李万杰，周凌雁.环境空气中挥发性有机物监测分析方法的研究[J].中国化工贸易，2019，011（015）：88.

[3]常杪，丁杉杉，朱雁南，等.中国挥发性有机物污染防治政策及对监测技术的管理需求[J].中国环境管理，2016，8（6）：50-54.

[4]王丽琴，李博伟，黄宇，等.环境中挥发性有机物监测及分析方法[J].地球环境学报，2016，7（002）：130-139.