挥发性有机化合物的检测分析

挥发性有机化合物的检测分析
作者：王琰
来源：《世界家苑》2018年第11期
摘要：为了能够更好地完成室内空气中挥发性有机化合物（TVOC）的检测，本文结合实际工作经验，对挥发性有机化合物的检测进行了分析。

关键词：挥发性有机化合物；检测；分析
引言
VOC 即挥发性有机化合物（Volatile Organic Comounds），常见有甲醛、苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酮类、TVOC（6～16 个碳的烷烃）等。

一、空气中VOCs的采样方法
空氣中VOCs的采样主要分主动采样和被动采样。

在实际工作中，多采用被动采样，主要有容器捕集法、固体吸附剂法、SPME法。

1.1容器捕集法
容器捕集法是将内壁经硅烷化处理的不锈钢罐内部抽成真空后，用减压或加压的方式采样。

采集的试样需再用固体吸附剂吸附（如Tenax）或低温富集处理，然后导入GC-MS测定。

该方法操作繁琐，富集倍数小，容器对VOCs有吸附，但优点是一份试样可用作多次分析。

Kelly曾用此法研究了有毒VOCs在采样容器中的稳定性，并对不同的化合物在容器中的稳定性作了总结。

EPA曾建立了一个数学模型来预测痕量VOCs在采样容器中的稳定性。

1.2固体吸附剂采样法
用固体吸附剂捕获空气中VOCs也是通常采用的方法之一。

吸附剂选择的一般原则为：（1）具有较大的比表面积，即具有较大的安全采样体积；（2）具有较好的疏水性能，对水的吸附能力低；（3）容易脱附，分析的物质在吸附剂上不发生化学反应，即只是物理吸附。

常见的固体吸附剂采样法有：Tenax富集采样法、活性炭吸附溶剂洗脱法、活性炭纤维采样法和混合吸附剂采样等方法，这里就不详细论述了。

1.3固相微萃取法（SPME）
SPME是一项较新的采样方法，该法操作简单方便、无需有机溶剂，集采样、萃取、浓缩和进样于一体。

SPME装置由萃取头和手柄两部分组成。

该法的关键在于萃取头，其上1cm长的融熔石英纤维表面涂有聚合物。

常见的萃取头以聚二甲基硅氧烷（PDMS）为涂层，它对于
吸附非极性化合物有非常好的选择性。

以聚丙烯酸酷（PA）为涂层的萃取头适用于采集极性化合物，主要用于分析有机氯、酚类等。

涂层的厚度影响化合物的采集，100μrnPDMS适用于低沸点、易挥发的非极性化合物，7μmPDMS适用于中等挥发、高沸点的非极性化合物，因此对某一种或一类化合物应选用一个合适的萃取头。

采样时利用手柄将萃取头推出，使其直接暴露于室内空气中进行采样，无需动力；采样结束后，收回萃取头即可。

分析时，将该装置直接插入GC进样口，推出萃取头，吸附在萃取头上的有机物就会在进样口进行热解吸，随载气进入毛细管柱进行测定。

由于解吸时没有溶剂注入，且分析物很快被解吸送入GC柱，所用的毛细管柱可以很短很细，这可加快分析速度提高检出限。

目前，SPME已广泛用于环境样品的分析。

二、挥发性有机污染物分析方法
通常用于分析VOCs的方法有比色管检测法、气相色谱法（GC）、高效液相色谱法（HPLC），气质联用（GC-MS），荧光分光光度法、膜导入质谱法等。

其中最常用的是气相色谱法和气质联用
2.1比色管检测法
比色管检测法是一种简单实用的检测技术，由一个充满显色物质的玻璃管和一个抽气采样泵构成。

在检测时，将玻璃管两头折断，通过采样泵将室内空气抽入检测管，吸入的气体和显色物质反应，气体浓度与显色长度成正比，从而可以直观地得到气体的大致浓度。

此方法数据代表性差，目前的检测范围不足以覆盖全部的TVOCs成分。

2.2气相色谱法
气相色谱具有高效能、高选择性、高灵敏度、速度快和应用范围广等特点，尤其对异构体和多组分有机混合物的定性、定量分析更能发挥作用。

使用气相色谱——氢火焰离子化检测器（FID）对有机污染物进行定性和定量测定是比较成熟的方法之一。

FID是利用氢气/空气火焰的热能和化学能作电离源，使有机物电离，产生微电流而响应的检测器。

它是一种破坏性的质量型检测器，其响应值取决于单位时间进入检测器的组分量，峰高随着载气流速的增加而增大，峰面积基本不变。

FID对气体流速、压力和温度变化不敏感。

它对H2O，O2，N2，CO和CO2等无响应，对几乎所有的有机化合物均有响应，特别是对烃类灵敏度高，且响应与碳原子数成正比，检测限达10-12g/s。

气相色谱法在对组分直接进行定性分析时，必须用已知物或己知数据与相应的色谱峰进行对照，或与其它方法如质谱、光谱联用，才能获得肯定的结果。

在定量分析时，常需要用己知纯样品对输出的信号进行校正。

2.3色质联用法（GC-MS）
色质联用法可以测定TVOCs中各种组分的种类和浓度，分析结果准确可靠。

缺点是采样和分析过程复杂，分析时间长，测量成本高。

质谱检测器（MSD）可对未知化合物进行定性鉴定，又可用于痕量组分的定量分析。

MSD由离子源、质量分析器和离子检测器组成。

离子源将待测组分电离成离子，并使这些离子加速和聚焦成离子束。

质谱检测器将不同质荷比的离子分离，经质量分析器分离之后的离子，进入离子检测器，将正负离子流转变成电信号输出，MSD的输出为电压—质荷比—时间三维图谱。

MSD的定性采用全扫描质谱图，分子离子峰可确定待测组分的分子量，各碎片离子是该分子的一些组成部分。

可采用计算机检索定性，也可通过图谱解析定性。

MSD定量的基础是待测组分的峰强与其含量成正比。

通常首先对总离子流图中待定量组分进行鉴定，确保样品中有被定量组分存在，然后确定用于定量的特征离子，作标样校准曲线，进行实际样品的分析。

与气相色谱法相比，GC-MS法除具有高效分离能力和准确的定性鉴定能力外，还能够检测尚未分离的色谱峰，且其灵敏度更高，数据更可靠，在一般应用中可省去其他色谱检测器。

因此，GC-MS联用技术逐步成为检测痕量物质的重要手段。

三、空气中挥发性有机物测定注意问题
3.1有机物采样误差
采样误差表现为：（1）废气采样素质，未能依据标准落实变径、弯头位置的采样。

（2）测量过程中风速不准确，会影响风量的计算，导致测量排放浓度工作受到影响，最终的测定值与实际值存在着较大的偏差。

（3）在水质监测中，若是污口存在断面在其取样中，浓度相对水域监测会高出很多，最终的检测数据也难以精准反映出检测对象的实际情况。

3.2 数据不符合问题
在环境空气监测中，需要从逻辑判断角度出發，分析数据与监测数据之间的差距性，以此分析数据是否存在异常情况。

针对从业时间较长的环境空气监测人员，就不同行业、区域的环境空气监测、环保设备处理效率等必须要做到心中有数，一旦发现监测数据与日常数据存在着较大的差距，需要特别甄选与对待，针对与实际情况不符的数据需要基于经验的基础上，开展深入分析。

3.3 监测误差
针对监测误差现象，在监测数据充实的情况下，必须要将异常数据全部剔除，针对剩下的数据开展全面分析与评价。

针对忽略的数据、存在缺陷的数据，需要重新开展数据监测，更好的满足数据需求，采取有效措施保障监测数据的精准性。

3.4 异常监测数据
针对监测数据异常的情况，需要重新监测并详细将检测数据记录下来，开展深入分析，以此确保监测数据具备可追溯性，及时处理检测数据。

只有真实、有效的环境监测数据，才能够
实时掌握环境情况，以此确保环境保护工作的合理性与有效性，一旦出现监测数据异常，需要深入分析其原因，并采取有针对性的解决方式，确保数据的真实性与可靠性。

四、结束语
室内空气中挥发性有机化合物检测是一项过程长、步骤多的工作，想要得到精准的检测结果，需要我们在各个环节上认真对待，希望笔者的一些小结能对大家有所帮助。

参考文献
[1]刘国文. 挥发性有机化合物（VOC）含量检测初探[N]. 中国包装报，2013-08-26（006）.
[2]鲁君，李莉，林立，邬坚平，王红丽，陈长虹.挥发性有机化合物气体泄漏检测与修复技术[J].化工环保，2011，31（04）：323-326.
（作者单位：克拉玛依市科华技术服务有限责任公司）。