蔣毛梁

摘要：在生產(chǎn)和生活環(huán)境中經(jīng)常會(huì)存在有機(jī)物的使用和揮發(fā)，有些無(wú)色無(wú)味的揮發(fā)性有機(jī)物具有一定的毒性、可燃性或者窒息性，進(jìn)而要對(duì)其加以檢測(cè)。目前可用于檢測(cè)揮發(fā)性有機(jī)物的方法呈現(xiàn)出多種類(lèi)型，但總體上都要經(jīng)過(guò)兩個(gè)核心的步驟，一個(gè)是從空氣中采集樣品，另一個(gè)是利用專(zhuān)業(yè)儀器實(shí)施檢測(cè)。本文介紹了常規(guī)的樣品收集方法和揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)方法。

關(guān)鍵詞：環(huán)境檢測(cè);揮發(fā)性有機(jī)物;檢測(cè)方法

引言：

環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)物的檢測(cè)包括定性和定量?jī)煞N類(lèi)型，在具體實(shí)施過(guò)程中要借助一定的方法來(lái)采集一定的空氣樣本，可使用容器來(lái)收集樣本，也可使用特定類(lèi)型的吸附劑，然后經(jīng)解析獲取樣本。得到空氣樣本之后利用專(zhuān)業(yè)儀器分析其中有機(jī)物的具體成分和含量。

一、采集環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)物的方法

（一）容器收集

揮發(fā)性有機(jī)物漂浮于空氣中，當(dāng)其濃度比較高時(shí)，直接將空氣收集到特定的容器中，混雜在這些空氣中的有機(jī)物自然也就被采集到容器中。但是如果有機(jī)物在空氣中的濃度比較低且分布不均勻時(shí)，這種采集方法就難以奏效。目前使用最廣泛的是罐狀容器，基于這一原理的典型采樣方法是Sum-ma罐取樣技術(shù)，其原理是先將罐狀容器預(yù)先抽成真空態(tài)，然后在采集環(huán)境中去除罐子的密封，樣品會(huì)自然地充滿(mǎn)整個(gè)罐子。對(duì)精度要求不高的采集活動(dòng)可使用注射器或者塑料袋，這類(lèi)采集主要用于做定性判斷，也就是檢查環(huán)境中是否存在某類(lèi)物質(zhì)，但如果要開(kāi)展精密的檢測(cè)，塑料袋和注射器都存在一定的缺陷[1]。塑料袋密封性不足，注射器內(nèi)壁會(huì)沾染一定量的有機(jī)物，檢測(cè)效果會(huì)受到較大的影響。

（二）有動(dòng)力采樣

有機(jī)物的檢測(cè)一般具有多種數(shù)據(jù)需求，峰值濃度反映了一段時(shí)間內(nèi)的最高濃度數(shù)值，而特定時(shí)段內(nèi)的平均濃度也具有很高的參考價(jià)值，如果要同時(shí)測(cè)量這兩項(xiàng)數(shù)值，那么就可采用有動(dòng)力采樣。在具體操作中可使用Tenax吸附劑或者顆粒態(tài)的活性炭吸附劑采集空氣中的有機(jī)物，但是這兩種吸附劑的特點(diǎn)都是吸附容量相對(duì)比較小，當(dāng)空氣中的有機(jī)物質(zhì)含量較高時(shí)可采用，低濃度條件下不宜采用。而且Tenax吸附劑的價(jià)格也比較高，這一點(diǎn)限制了其使用場(chǎng)景[2]。后來(lái)經(jīng)過(guò)廣泛的實(shí)踐，人們發(fā)現(xiàn)活性炭纖維有效地克服了顆粒狀活性炭和Tenax吸附劑的缺點(diǎn)。

（三）被動(dòng)式采樣

室內(nèi)空間相對(duì)比較小，并且呈現(xiàn)出一定的密閉特點(diǎn)，在采集室內(nèi)環(huán)境中的揮發(fā)性有機(jī)物時(shí)可使用被動(dòng)式采樣，因?yàn)樵谑覂?nèi)環(huán)境中，有機(jī)物通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的揮發(fā)，其含量相對(duì)比較高，同時(shí)室內(nèi)空氣通過(guò)門(mén)窗產(chǎn)生了一定的流動(dòng)性。此時(shí)將吸附劑暴露在室內(nèi)空氣中，有機(jī)物隨著空氣流動(dòng)的過(guò)程中就會(huì)逐漸擴(kuò)散到這些吸附劑上。這種采集方法只能用于室內(nèi)檢測(cè)，并且在具體操作的過(guò)程中還要確保室內(nèi)空氣形成一定的流動(dòng)性，否則有機(jī)物無(wú)法擴(kuò)散到吸附劑上。另外，被動(dòng)采樣對(duì)溫度和濕度等環(huán)境因素也具有一定的要求，濕度過(guò)大時(shí)可能延緩有機(jī)物的擴(kuò)散。

二、檢測(cè)環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)物的方法

（一）氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）

第一，原理和應(yīng)用場(chǎng)景。關(guān)于這種檢測(cè)方法的應(yīng)用原理可參考圖1，在真空系統(tǒng)中將樣本離子化，然后利用質(zhì)譜計(jì)檢測(cè)器分析這些離子的成分，分析過(guò)程采用計(jì)算機(jī)輔助完成。這種檢測(cè)方法可用于對(duì)有機(jī)物做定性判斷，也就是檢查是否存在。也可通過(guò)檢測(cè)獲取空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的具體含量（濃度），由于對(duì)這種方法的研究和應(yīng)用都比較早，因而其原理也比較成熟，對(duì)于絕大多數(shù)的揮發(fā)性有機(jī)物，這種檢測(cè)方法的檢出限一般在每千克樣品中檢出1到10ug的有機(jī)物[3]。在油罐區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物的檢測(cè)中經(jīng)常使用這種方法，并且也取得了不錯(cuò)的效果。

第二，應(yīng)用缺陷。1）取樣和運(yùn)輸困難。揮發(fā)性有機(jī)物在取樣、保存和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中有可能存在被氧化、受污染、被稀釋等風(fēng)險(xiǎn)，任何一種情況的發(fā)生都會(huì)降低檢測(cè)的精確度，因此，在樣品采集和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中應(yīng)該確保采集方法的有效性、消除樣品被氧化和污染的風(fēng)險(xiǎn)。2）樣品預(yù)處理難度大。采集后的空氣樣品要經(jīng)過(guò)一定的預(yù)處理才能用于詳細(xì)地檢測(cè)，而樣品中除了空氣、有機(jī)揮發(fā)物之外，還可能存在其他類(lèi)型的物質(zhì)，有機(jī)揮發(fā)物的種類(lèi)也可能是多樣性的，此時(shí)就必須利用大量的溶劑來(lái)溶解、吸附樣品中的有機(jī)物，并且分離其他的干擾性物質(zhì)，整個(gè)過(guò)程非常繁瑣，還會(huì)造成較高的經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本，分離和檢測(cè)活動(dòng)要在專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)室中完成，因而對(duì)檢測(cè)環(huán)境也提出了較高的要求。（詳見(jiàn)圖1）

圖1 ?氣相色譜-質(zhì)譜法實(shí)現(xiàn)原理

（二）質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜法

這是一種發(fā)展起步相對(duì)較晚的檢測(cè)方法，也被稱(chēng)為PTR-MS檢測(cè)法。和GC-MS相比較，該檢測(cè)方法不用對(duì)樣品實(shí)施復(fù)雜的預(yù)處理，也不用標(biāo)定樣品的絕對(duì)量。將待檢測(cè)的氣體樣品直接通入質(zhì)譜儀中，在儀器的電離作用下，氣體樣品轉(zhuǎn)化成單一的離子，質(zhì)譜儀可以快速而便捷地識(shí)別出離子的種類(lèi)，這樣也就完成了檢測(cè)。相關(guān)的檢測(cè)裝置主要包括了進(jìn)樣裝置、離子源、質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)區(qū)以及離子透鏡聚焦接口等。其中的離子源主要用于產(chǎn)生高純度的 離子，這些帶有正點(diǎn)電荷的離子能夠和有機(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而奪取有機(jī)物的負(fù)離子，將其質(zhì)子暴露出來(lái)。所以本質(zhì)上講，PTR-MS依靠質(zhì)子來(lái)區(qū)分具體的有機(jī)物[4]。但有機(jī)物即使分子量完全一樣，但化學(xué)構(gòu)型不一定一樣，同分異構(gòu)的有機(jī)物并不等同，可見(jiàn)，這種檢測(cè)方法也會(huì)存在一定的缺陷。

（三）高效液相色譜法

第一，檢測(cè)原理。將空氣中的有機(jī)質(zhì)溶于液相中，然后將這種具有流動(dòng)性的液相物質(zhì)流經(jīng)固相，有機(jī)物和這些固定相之間存在各種潛在的作用關(guān)系，有些是相互吸附，有些是相互排斥，并且作用的強(qiáng)度也各不相同，正是因此，這些有機(jī)物會(huì)以不同的時(shí)間從固相中流出來(lái)，然后再利用質(zhì)譜法加以識(shí)別。第二，檢測(cè)優(yōu)勢(shì)。這種檢測(cè)方法通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其檢測(cè)的速度比較快，并且還具有較高的靈敏度。

三、結(jié)束語(yǔ)

檢測(cè)環(huán)境中的揮發(fā)性有機(jī)物時(shí)，要先通過(guò)容器采樣、被動(dòng)采樣或者有動(dòng)力采樣的方法獲取一定量的空氣樣品，這幾種采樣方式都具有各自的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景，要結(jié)合實(shí)際情況合理應(yīng)用。獲取樣本之后利用GS-MC、PTR-MS或者高效液相色譜法來(lái)分析樣品中有機(jī)物的含量和種類(lèi)。

參考文獻(xiàn)

[1]謝馨、陸曉波、張守斌.南京市環(huán)境空氣揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)方法比對(duì)研究[J]. 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2020，v.36;No.206（04）：16-20.

[2]李萬(wàn)杰，周凌雁.環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)分析方法的研究[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2019，011（015）：88.

[3]常杪，丁杉杉，朱雁南，等.中國(guó)揮發(fā)性有機(jī)物污染防治政策及對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)的管理需求[J].中國(guó)環(huán)境管理，2016，8（6）：50-54.

[4]王麗琴，李博偉，黃宇，等.環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測(cè)及分析方法[J].地球環(huán)境學(xué)報(bào)，2016，7（002）：130-139.