空气中挥发性有机物的分析与检测
发布时间：2021-03-26作者：lht来源：点击：次
空气中含有的挥发性有机物是一种污染物形态,会对人体生命健康产生长期危害。为了对空气污染问题进行科学、有力的治理,需要对空气中挥发性有机物加强分析与检测,通过科学的手段与方法做好检测工作,根据挥发性有机物相关特点以及具体分布情况科学制定污染物治理措施,为人类营造自然、健康、洁净的生活空气环境。
1 挥发性有机物的概述
空气当中的挥发性有机物通常会用VOCs来表示,基于世界卫生组织对其的定义,挥发性有机物是处于常温状态下,沸点在50℃至260℃的多种有机化合物。根据我国相关研究组织对其的定义,挥发性有机物指的是常压状态下沸点小于260℃、常温状态下饱和蒸汽压超过70Pa的有机化合物,或者是在20℃条件中具有挥发性且蒸气压不小于10Pa的所有有机化合物。通常情况下,将挥发性有机物分为含硫有机化合物、含氮有机化合物、卤代烃、含氧有机化合物、非甲烷碳氢化合物等几种类型。挥发性有机物会参与到空气中二次气溶胶与臭氧的形成过程,会对区域性大气PM2.5污染和臭氧污染产生重要影响。基本上大部分挥发性有机物会有特殊气味,令人感到不适,并且具有致畸性、致癌性、刺激性、有毒性特点,尤其像甲苯、甲醛、苯等物质会严重威胁人体健康[1]。另外,挥发性有机物是造成光化学烟雾和城市雾霾的关键性前体物。这些物质主要源自溶剂的制造和使用、燃料涂料制造、石油化工、煤化工等领域。
2 空气中挥发性有机物的采集
要对空气中的挥发性有机物进行检测与分析,首先要对相关物质进行采集。目前,常用的几种采集方法:
2.1 容器采集法
这种方法主要是针对高浓度污染物进行采集,采集方法相对简单,通常是直接把玻璃注射器、罐子、塑料袋等当做收集容器。以此方法进行采集能够有效缩减采集成本,不过需要注意的是,若将塑料袋当作采集容器进行有机物采集,很容易发生污染物渗透问题,进而使所采集到的污染物出现损耗,对后续样品研究数据产生影响。另外,将便利注射器当做收集容器,少部分的挥发性有机物会粘附在注射器内部,减少检测样本,也同样会对后续检测数据产生影响。为此,可积极应用罐取样技术,也就是先通过真空罐子采集空气样品,之后进行富集,进而通过高效气相色谱对样品实现定性定量分析,对上述不足加以弥补。
2.2 有动力采样
该方法主要应用在所采集样品需要对平均浓度进行测定以及对其峰值浓度进行确定检测中。以往大多是通过颗粒态活性炭对样品进行吸附,不过此方法灵敏度相对较低,只适用于高浓度挥发性有机物分析工作中。经长期实践,发现将活性炭纤维当作吸附剂对样品进行采集,具有较大的吸附容量,并且容易解析。
2.3 被动式采样
这一方法经常被用在环境卫生和环保监测工作当中,不过该方法不适用于室外大范围监测,只适合室内空气检测。因为室内空气当中含有的挥发性有机物相对集中,因此操作人员可直接把吸附剂暴露在空气当中,在空气流动过程中使挥发性有机物扩散至吸附剂周边,进而使有机物粘附在吸附剂当中[2]。此方法的运用要求空气必须具有一定流通性,否则将无法完成采集工作。另外,温度、湿度等因素也会对空气中所含挥发性有机物相关监测活动产生影响,需要采集人员把控好采集过程。
3 空气中挥发性有机物的分析与检测
3.1 利用气相色谱-质谱法开展分析和检测
实际工作中,可以通过气相色谱-质谱法对未知气体开展定量分析和定性分析,同时在定量定性分析期间,可通过质谱法相关应用原理与方式对气体作出一定处理。气相色谱-质谱法目前在国外具有较长的应用时间,并通过长期实践证明该方法具有突出的应用效果,能够在空气中挥发性有机物检测中有效的进行成分检测。相关工作人员要利用气相色谱-质谱法开展分析及检测工作,要注意深刻认识该检测方法的原理及应用方式,保持正确观念深入开展技术研究与分析工作。实际检测期间,工作人员可将挥发性有机物涉及到的检测规定保持在1至10μg/kg区间内,同时要严格认真的检测有机物种类以及具体含量,进而得到精准性高的数据信息[3]。不过此方法在实际应用期间,样品获取以及样品运输等方面的工作会面临一定难度和问题,所以需要在实践应用当中优化选择管理模式,科学管理有机物样品,同时对样品做好预处理工作,防止样品发生混合交叉感染问题。通过气相色谱-质谱法进行分析与检测,若遇到复杂样品,则需要耗费大量精力、时间与财力进行样品预处理工作,并且还会耗费大量溶剂,所以在项目检测环节该方法的应用还受到一定限制。另外,基于气相色谱-质谱法对样品开展分析工作期间,样品很容易和臭氧、氯气等气体发生化学反应,进而到对检测结果准确性产生影响,所以在开展有关检测及分析工作期间要最大程度的防止发生这些反应,严格做好样品管理工作,有效缩减误差。在实际检测期间,还要注重做好现场维护与管理工作,确保各部门能够协调共进,为检测及控制工作奠定坚实的环境基础,保证分析及检测工作可以顺利、有序的开展。
3.2 利用质子转移反应质谱法开展分析检测工作
质子转移反应质谱法也叫RTRMS技术,这种检测方法近年来广泛应用于空气中挥发性有机物检测工作环节。相关检测工作通过应用这一检测方法,能够使检测灵敏度和分析准确度获得有效提升。同时,该检测方式相对比较简单,所需检测时间也比较短,能够使检测工作水平与效率获得显著提升。质子转移反应质谱法的主要原理是将空气当中多种挥发性有机物电离成单一离子,进而实现快速识别,并可使绝对量最大程度的减少标定环节。不过该方法在实践应用当中还存在一定不足,因为该方法主要是通过核质来区分离子的,所以在实践应用中很难准确的识别区分同分异构体有机分子[4]。综合来说,在对空气中挥发性有机物进行科学分析及检测工作期间,要对该技术涉及到的优缺点进行充分了解,根据技术原理以及应用需求,充分做好管理和维护工作,确保检测工作水平及分析准确性更高。
3.3 通过高效液相色谱法开展检测及分析工作
随着自动化技术的持续发展,衍生出高效液相色谱法,该方法具有高效、高压等优点,既可基于液相色谱和质谱相互之间的连接,促使数据分析能力显著提升,同时还可在对复杂性样本检测中鉴定出其中所含微量化合物。同时以该方法进行检测,检测结束之后其样本结构在不被破坏情况下可实现再次回收。该方法具有很高的检测灵敏度,能够对样品成分实现有效的分析,并可使样品从液体转为液体,从液体转为固体,实现离子交换,并进行离子对分离,同时还可实现定量分析。高效液相色谱法在实践应用中所采取的主要方法是荧光检测法、紫外检测法等,能够使检测范围有效扩大,对样本数据实现高精确度的检测,为相关改善措施的制定提供有效支持。
4 空气中挥发性有机物的分析与检测注意事项
4.1 需注意环境监测问题
检测及分析工作人员在对空气当中的样本实现检测期间,通常会受到多种因素影响,使样本数据发生异常情况,并在不同程度上对最终研究结果产生负面影响。若样本检测保持在固定区间内,而相关数据又保持较大的差异,进而会出现数据异常情况,导致样本检测工作无法获得精确性数据,从而也就不能对环境质量优劣作出真实反映。为此,需要检测人员在实际检测工作中对样品自身涉及到的相关影响因素和人为影响因素进行综合考量,优化选择检测方法,同时科学制定有效措施,防止发生相关影响因素,进而获得更加准确的检测数据,促使空气中挥发性有机物检测水平有效提升。
4.2 关注有机物样品采样中的误差
对空气中挥发性有机物进行检测及分析过程中,其有机物采样误差主要是在采集挥发性有机物样本过程中受到人为因素和外界因素相关影响,导致检测员开展样本检测工作期间发生样本数据异常情况,最终造成实际样本数据和研究数据两者出现很大差异,而此差异也会对最终样本实际研究结果产生影响。比如采集废气样本的时候,会受到差异化风速影响,使样本浓度存在一定差异,进而导致实际数据和最终检测数据时间存在较大差异。所以,为了使空气中挥发性有机物检测工作获得更准确的研究数据,需要研究人员在做好样品采集工作之后,不能当时就开展检测工作,而要返回实验室开展相关检测工作[5]。需要关注的是,样品运输期间需要事先制定存储方案,避免样品运输期间使样品数据发生差异,保证样品数据的真实与科学,并为后续工作提供真实有效的数据基础。
4.3 关注数据不相符问题
很多因素会对挥发性有机物实际检测及分析工作产生影响,进而在检测期间会发现数据中存在较大差异,而数据差异会对检测结果产生直接影响。通常情况下,检测人员必须具有丰富的经验才可及时发现并有效甄别差异数据有效与否,进而对发生差异的原因进行深入分析。如果在检测中发现数据异常,要及时采取必要措施进行深入研究,不可直接判定其为无效数据将其删除或者进行主观臆测,要及时向有关部门作出反馈,确保后续工作可以顺利开展。
5 结语
对空气中挥发性有机物进行分析和检测,需要健全的编制检测计划方案,并对挥发性有机物其特点及相关检测要求实现充分了解,选择最合适的技术方案进行分析及检测活动,从而获得良好的检测管理质量。目前针对空气中挥发性有机物的检测与分析方法主要是气相色谱-质谱法、质子转移反应质谱法、高效液相色谱法等,需要研究人员正确认识不同方法的不足与优势,根据有机物特点及检测需求,优化选择分析检测方法。