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环境大气中VOCs的测定方法及注意事项
  • 发布日期:2018-11-06      浏览次数:1384
    •   环境空气中的挥发性有机物(Volatile organiccompounds,简称VOCs),在大气环境当中是主要的污染物,这类的化合物不仅存在一定的毒性,而且还容易致癌,并且还会产生光化学烟雾。在实际空气当中,VOCs的成分相对而言比较复杂,不管是室内还是室外的空气质量都有着极大的影响,在实际生活中人们吸入气体也会影响身体健康的状况。随着社会的不断高速发展,人们针对VOCs所产生的负面影响也越来越显得重视,就目前而言其也同时成为了国内外重点的研究对象。

       
        VOCs所体现出来的主要成分有烃类和氧烃以及含卤烃类等,这些成分普遍存在室内和室外空气当中,并且它们之间相互融合形成一类复杂的有机污染物。综合实际情况,我们可以发现其产生的主要原因,是由于当前社会中使用的各种化工原料,而且还有烟草或者树木在燃烧的过程中没有达到完全燃烧的条件也会产生这些成分;还有在公路上行驶的汽车所排放出来的尾气,以及自然界中生长的植物也会自动排放而产生VOCs。随着现代社会不断的高速发展,人们对于建筑的设计也是不断的推陈出新,建筑物的结构也发生了翻天覆地的变化,因此在实践中也使得新型的建材以及保温材料和室内装潢材料,在当今建筑中得到了的运用。与此同时,还有各种的化妆品以及清香、除臭剂等诸多品种的洗涤剂,在现代社会家庭中广泛的得到应用,在这些物品当中有些能够直接挥发出有机化合物,而有些在长期缓解过程中释放出低分子化合物,那么针对当前的环境空气都会造成很大的影响。空气当中具有的VOCs,其本身所拥有的成分相对复杂,而且在人们呼吸空气中具有毒性和刺激性以及对人体均会造成致癌危害,在人们的生活中都可能导致人们身体出现各种不舒适的反应,并且对于人的身体健康方面都会产生很大的影响。所以,我们针对VOCs所造成的污染需要作出十分必要性的检测和控制,在思想意识当中必须要重视VOCs给人们生活以及健康所来的影响,认识到控制VOCs所造成污染的必要性和重要性。目前,在我国某些地区,针对环境空气中VOCs已经开展了有效的测定工作,但始终都没有统一的建立出一套完善的测定方法。所以,针对VOCs在环境空气中的具体成分以及所拥有的含量,都需进行有力的测定,保证测定数据的性和真实性,在实践当中还必须要建立一套符合我国国情的测定方法,必须要尽快有效的针对环境空气中的VOCs成分和含量,做出完善有效的测定以及采取全面有力的可实施性措施。 


        1 国内外测定方法现状和趋势 


        1.1 国内外相关测定方法 


        目前,我国测定环境空气中VOCs 的方法有以下几种:《室内空气中对二氯苯卫生标准》(GB 18468- 2001)附录A《对二氯苯检验方法气相色谱法》,主要测定某几种VOCs 组分,该方法采用活性炭管采样,二硫化碳解吸,毛细管柱GC- FID 测定;《居住区大气中苯、甲苯和二甲苯卫生检验标准方法气相色谱法》(GB 11737- 1989),该方法采用活性炭管采样,热解吸或二硫化碳萃取,GC- FID法;《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB 50325- 2010)附录G《室内空气中总挥发性有机化合物(TVOC)的测定》也采用Tenax 吸附管采样,热解吸,GC- FID 法。另外,《空气和废气监测分析方法》(第四版) 给出了测定环境空气中VOCs 的两个方法,一个为《固体吸附热脱附气相色谱-质谱法》,该方法参照美国EPA 方法TO- 17,另一个为《用采样罐采样气相色谱-质谱法》,该方法参照美国EPA 方法TO- 15。 


        1.2 环境空气中VOCs 的样品采集 


        首先,空气当中的VOCs采集方式。笔者综合分析认为针对VOCs的采集方式可以分成三种:其一,直接采集;其二,有动力采集;其三,被动采样。 


        在实践当中所采用的直接采样方式,其主要包括三种方法:其一,聚合物袋;其二,玻璃容器;其三,不锈钢采样罐捕集法。三种方法在选取过程中,我们也需要结合实际情况,综合考虑多方面因素进行选取。例如,使用聚合物袋的方式进行采样,其主要优点是在价格方面显得便宜易得,并且在使用中显得方便。但也具有一定的缺陷,在实践中期由于渗透原因,会造成所采取的样品受到污染并会导致一定量的损失;若是使用玻璃容器进行VOCs样本采取,其中容器的体积有限,玻璃具有易碎的特点,而且在清洗当中也显得比较困难。所采集的样本气体在针筒中易吸附在内壁上,这样也极容易造成样品出现损失的情况;在实践当中经过电抛光处理之后的SUMMA不锈钢罐取样技术,将微孔过滤采样头有效的安装完成之后正常打开气罐阀门,经过十五秒至三十秒之后将阀门关闭,罐内的压力与大气压力相接近,也能够利用加压采样的模式进行,但是使用加压采样的模式进行需要使用额外的渠道提供正压。在实践中针对VOCs进行采样,若是使用定时的方式,那么首先就应当安装好流速控制阀,将罐阀打开控制流量采样。这种方式的使用,在实践当中通常都是用于非极性物的分析,所体现出来的优点是在使用吸附剂的时候出现的穿透和分解以及解析,均能够进行全面有效的避免,对于样品受到渗透或者经过阳光照射所引起的化学反应,在一定程度上都能够有效的不易受到影响,这样针对样品的完整性也能够有着一定的保障作用,在实践中有着非常好的回收率。然而,所使用的采样设备在价格上却是非常的昂贵,标样的制备以及罐的清理上,不仅十分浪费时间,而且也十分浪费人力。   所谓的有动力采样,主要利用泵将空气样品通过有效的吸附液以及吸附剂等采集目标化合物。这种方法所体现出来的优点,能够在长期采样中进行有效的运用,进一步的确定出VOCs所体现出来的平均浓度。在实践中捕获空气中的VOCs,一般所用的吸附剂是固体状态,在实际中却又分成多孔聚合物类吸附剂富集采样的方法,以及有效的利用活性碳吸附溶剂洗脱方法等多种方式。

       
        在实践当中所采用的被动采样技术,在早期的使用中主要是利用在劳动卫生和防护检测方面,目前在环境卫生以及环保检测当中才被逐渐的利用。在实践中针对空气中的VOCs,会受到其浓度低以及分析灵敏度的影响,会在整个过程中出现一定的局限性,因此导致被动采样技术,在室内空气以及个体接触量方面的评价检测尤其适合。被动采样技术可以将整个过程分成两种采样方式:其一,扩散式采样;其二是渗透式采样。但是,在实践中针对采样进行测量的时候,对其精密度以及准确度都会产生一定的影响,究其原因是因为被动采样的方式,其主要是依靠空气分子的扩散,在实际环境当中如风速以及湿度等多种分析物的相互共同的存在等,由此才导致后期检测出现误差情况。 


        其次,环境空气中VOCs的吸附剂。在实践中所进行的采样方式,利用直接采样的方法是比较简单方便,但在采样过程中却没有富集,适合浓度较高的气体;然而所使用后面两种方式,不管是有动力采样还是被动力采样,两者在实践中实施的时候都会涉及到吸附剂方面。所以,在实践中进行VOCs采样,不管是室内还是室外空气中进行低浓度VOCs的测定,相关工作人员所使用的更适合方式便是利用吸附采样法。 


        在实践当中所使用的吸附剂,主要分成两大类:其一是有机吸附剂,其二是无机吸附剂。在具体处理过程当中,对于吸附剂的要求需要其具有较大的吸附容量进行收集。在使用无机吸附剂的时候,多数无机吸附剂的表面积通常都比较大,而且使用频率也相对较高。所以,其所表现出来的吸附能力比较强且吸附量也比较大,具有非常好的热稳定性。但其对于水亲和能力也是比较强,在吸附表面上的活性点也相对过度,由此就导致吸附过程中出现脱附不完全使用情况。 


        1.3 环境空气中VOCs 的分析方法 


        空气当中VOCs的分析方法在该领域当中是热点研究之一,针对VOCs的分析方法通常有气相色谱分析法、以及液相色谱法等多种方法,此外,还有反射干涉光谱法以及离线超临界流体萃取- GC-MS法和脉冲放电检测器法等。然而在实践生活中所用的方法,通常都是普遍使用GC和GC-MS 法。

       
        在实践当中有效的运用气相色谱法,其所体现出来的主要优点具有能,并且在选择性以及灵敏度上都具有的体现,而且所进行的分析速度以及在实践当中也有着非常广阔的运用范围等。GC-MS与气相色谱法两者进行有效的相互对比,前者在实践运用中不仅具有的分离能力,而且针对定性鉴定也有着充分的体现,并且针对尚且没有进行分离的色谱峰也具有一定的检测能力。在后期进行分析的过程中,不管是灵敏度,还是分析出来的数据,都具有很高的准确性和度,在实际生活中进行实践处理的时候,对于其他色谱检测其通常都能够进行省去。所以,GC-MS联用技术在衡量物质检测的过程中逐渐成为主要的有效手段。 


        1.4 环境空气中VOCs 的在线监测技术 


        GC 或GC-MS 在测量VOCs 方面一直发挥着重要作用,但也存在很大的局限性。近年来,人们一直致力于VOCs 在线监测方法的研究,出现了多种在线监测技术。如膜萃取气相色谱技术、激光光谱技术等。但目前开发的一些在线监测仪器由于价格较高、体积较大等缺点,大大限制了其在实际监测工作中的广泛应用。在多种VOCs 在线监测技术中,由于技术研究尚不完善,还存在很多问题和局限性。随着可调谐激光技术的迅速发展,检测原理的日趋完善,调谐激光吸收光谱技术将在VOCs 在线监测应用中日益发挥其独特作用。 


        2 适合国内的测定方法探讨 


        结合国内的实际情况,基于GC和GC-MS 是现在国内实验室zui为普及的仪器且能测定大多数VOCs,这两种实验室方法测定环境空气中VOCs具有较高可行性及推广性:一种是固体吸附/热脱附/ GC或GC-MS方法,一种是罐采样/冷冻预浓缩/ GC或GC-MS方法。 


        两方法在使用的过程中,主要都是通过富集空气中的低浓度VOCs,使得其能够有效的达到GC或者GC-MS能量检测的含量,进而针对目标化合物进行全面有效的测定。我们仅从理论上而言,不管是采集样品过程中的方便性或者富集效果体现,都是罐采样/冷冻浓缩方法更好。但是利用这种方法进行采样,其所使用的设备在价格上却显得比较高昂,所付出的成本较大,而且在实践处理中还需要使用液氮,针对某些有条件的地区能够使用这种方法对VOCs进行行之有效的测定工作。在测定中的主要程序详情如图1。 


        虽然其本身存在很多优点,但针对我国目前具体情况而言,所使用的普及度依然不是很全面,在实践运用中还存在很多的问题需要解决,在本文将不做进一步的阐述。 


        总之,随着当今社会不断地高速发展,科学技术也随之得到了的发展,本文通过对环境空气中挥发性有机物的测定方法进行研究阐述,在实践检测过程中采取科学方法,以达到科学有效地对环境空气中的VOCs进行测定。 


        参考文献 
        [1]张艳,姚喆,宁占武,李琳,刘杰民,郑连存.热解析-固相微萃取-气相色谱法测定空气样品中挥发性有机化合物[J].环境工程学报.2007(07). 
        [2]李辰,梁冰,师彦平,李菊白,欧庆瑜.室内空气中挥发性有机化合物污染及检测方法[J].分析测试技术与仪器. 2005(01). 
        [3]徐能斌,应红梅,朱丽波,俞杰.预浓缩系统与GC-MS联用测定环境空气中痕量挥发性有机物[J]. 分析测试学报.2004(S1). 
        [4]蒋志宏,汪国权,徐以盛,芮振荣,马毅,沈朝烨,陈晓燕.空气中总挥发性有机物热脱附-气相色谱联用测定方法的研究[J].环境与职业医学.2006(03)

       

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