挥发性有机物环境检测方法探究

（江西拓谱思检测技术有限公司，江西 南昌 330200）

摘 要：挥发性有机物（VOCs）普遍存在于自然界，由于该物质带有一定的毒性，而且在生态环境的循环系统作用下，挥发性有机物还会通过不同形式存在于各类物质之中，对土壤、水体、大气、人体等造成相应的危害，因此，在环境影检测工作中十分重视对此类物质的检测。本文概述了挥发性有机物环境检测内容，分别从收集方法、监测分析、注意事项三个层面对其进行了具体讨论。

关键词：挥发性有机物；环境检测；方法

挥发性有机物来源广、污染大，主要由烃类、多环芳烃、化合物等多种要素构成，沸点在50℃以上、260℃以下。当挥发性有机物含量超过排放标准后会产生相应的危害，对自然生态、气候环境、生物等均有危害。因此，对挥发性有机物开展环境检测，既有利于对其进行科学监测提供有效手段，也能够为其治理提供相应的合理依据，进而降低其危害与消极影响。下面先对挥发性有机物环境检测做出说明。

1 挥发性有机物环境检测概述

从我国确立生态文明思想以来，各行业诸领域增强了对环境检测的重视度，提高了检测频率、扩展了检测范围。从近年来的实践经验看，无论是自主型的环境检测，还是第三方机构的环境检测工作中，均已经形成了内容完整、标准化程度较高的检测流程（见下图1）。

目前，在挥发性有机物环境检测中，要求在遵循国家标准检测法，遵循地方检测标准的基本前提下，按照环境检测的标准流程开展检测活动。例如，在常规的挥发性有机物环境检测中，一般会在选择《固相吸附—热脱附/气相色谱—质谱法》的情况下，结合《空气和废气监测分析方法》、《室内空气质量标准》等开展相应检测[1]。由于各地方的产业结构不同、工业发展程度不同、环境检测要求存在局部差异，因此，在实际的挥发性有机物环境检测中，会尽量选择一些性价比较高的检测方法。同时，在挥发性有机物检测规定与要求方面，各地往往会列举预期有机物并以达到总量80%作为污染判断标准，此时环境检测机构往往需要制定相应的曲线表格，保障表述的清晰性与精准性。

图1  环境检测流程示意

2 挥发性有机物收集方法

2.1 容器补集法

从全球同行业的应用情况看，该方法在国外的使用范围较广、应用频率较高，作为一种高效的环境检测方法，已经在本土各类机构中逐渐获得应用。应用该方法进行样品采集时主要通过Summa罐完成（TO-14适用于极性物质的收集与分析、TO-15适用于非极性物质的收集与分析），取样技术为USE-PA。从优势方面看，Summa罐可以对吸附物的分解现象进行有效防控，保障收集到的挥发性有机物纯度。从劣势力方面看，取样成本相对较高，在挥发性有机物浓度相对较低时检测标准方面具有一定的不规范性，所以在精准度方面存在相应的不足。现阶段使用容器补集法时，也可以根据实际需要选择聚合袋、玻璃容器等，前一种容器虽然成本低、具有便携性，可是在密封性方面存在缺陷。后一种容器成本相对较高、易破碎。因此在使用该方法时应该因时、因地、因收集需求选择合适容器。

2.2 吸附法

该方法成本低、易操作，在挥发性有机物的采集环节收集效果相对较好，因此在我国各类环境检测机构、企业中获得了广泛应用。具体应用时， 主要是以固体吸附物（如活性岩炭、TENAX等）吸收的方式获取样品，既要保证吸附速度，也需要具备相应的吸附容量。比较而言，活性炭表面存在大量微型孔，能够与ACF表面直接接触，在非极性物质吸附方面产生较好效果。而TENAX在收集挥发性有机物时无污染、环保优势强，适用于80℃到200℃的物质，从挥发性有机物的沸点看该方法适用性较高。尤其在升级版的TENAX-TA物质出现后，收集时的温度控制可以达到280℃，大大提高了吸附法在挥发性有机物样品的收集效果。具体应用中主要与其它检测方法进行联用，尤其在总挥发性有机化合物（TVOC）的环境检测方面，吸附法大量应用于室内环境及工作地点、室内空气、地毯及毯胶粘剂、纺织品、人造板及制品、金属与机械部件等各种检测类别中。

2.3 固相微萃取法

与前两种方法相比，该方法相对较新，而且在采集、浓缩一体化的应用优势下，迅速获得了环境检测市场的青睐。从优势看，固相微萃取法节约了收集环节的资源、缩短了检测环节，有利于检测效率提升。从应用方式看，该方法要求采用包括手柄、萃取探头等部件的专用设备进行样品的自动化收集[2]。需要注意的是，在使用探头收集到样品以后需要对探头进行PDNS涂层处理，提高挥发性有机物收集效果。目前在探头涂层方面的处理方式比较多样，有利于增强收集时的亲和性。

3  挥发性有机物监测分析

3.1  GC与GC-MS方法

GC属于分离装置，应用时需要与其它检测器进行联合应用，包括NPD、ECD等。该方法成本投入少、易操作、测试速度快、检测精准度高，在挥发性有机物环境检测中的应用效果相对较好。当GC应用时选择质谱检测器时可以形成单级质谱GC-MS，也称气相质谱联用仪，在挥发性有机物检测中获得了广泛应用，GC-MS虽然比GC的优势更大，可是价格相对较高，除在环境检测机构广泛应用外，地方政府、企业的配置率相对较低。从GC、GC-MS在挥发性有机物环境检测中的应用经验看，两种方法均可以对挥发性有机物进行检测、监测、分析，而且在未分离的有机物检测方面具有明显优势。目前应用中除了常规目的外，还可以实现对挥发性有机物的测量。近年来通过对此类仪器的持续改进与优化，在测量浓度方面已经将其控制到了0.6mg/m3到0.2 mg/m3的范围。

3.2  HPLC方法

HPLC是一种高效液相色谱分析方法，具体应用时重点是通过改变样品的流动相极性，使检测样品能够处于较好的情况下完成分离处理。以挥发性有机物的分析为例，在操作流程方面主要包括了标准液配置—储液瓶—色谱系统—输出—进样器—色谱柱—检测器—数据处理设备—色谱图—废液处理。具体如下：首先，需要将收集的样品制备成标准液，然后将其置储液瓶，再通过泵吸入的方式储液瓶溶剂进入到色谱系统之中。其次，在输出过程中则要求在满足通过流量与压力测量标准的情况下，将其导入进样器。第三，以注入的方式将样品从进样品注入色谱柱，完成分离处理后，最后达到检测器完成检测，并通过数据处理设备将检测信号转变为色谱图。完成HPLC分析后需要按照标准程序与环保要求对废弃的分析液进行回收处理，一般将其放在废弃液瓶进行集中处理。目前HPLC方法中融合了自动控制技术，在应用时的自动化测量水平相对较高，测定限度一般在300ng到5ng范围，配套荧光、紫外检验等方面，广泛适用于挥发性有机物的高效检测[3]。

4  挥发性有机物检测注意事项

4.1  采样误差问题

在挥发性有机物环境检测过程中，受到客观因素、主观因素的多重影响，样品收集时容易出现采集误差问题。具体而言，在企业自主型环境检测中容易因检测人员专业度不高而导致采集误差。在专业的环境检测机构中，因检测对象不同、检测环境变化、检测方法选择不当等，也容易发生采样误差的情况。以工业废气中的挥发性有机物检测为例，在采集过程中，牵涉到管道弯头、变径位置的采集，同时会受到风速、风量的影响，因此在开展环境检测时排放气体的采样误差发生后，会导致对其排放浓度的测量不精确。以水环境中的挥发性有机物检测为例，如果在污口存在断面现象时样品的浓度相对较高，检测数据也不能精准的反映实际状况。从实践经验看，应该规避在采样环境中开展检测，而应该严格控制挥发性有机物实验室检测标准，按照标准流程对挥发性有机物进行环境检测。

4.2  数据不符问题

除采样误差会引起检测数据不精准的情况外，挥发性有机物环境检测中的样品保存、运输、标准液制备、储存、试验等各个环节，均可能导致数据不符合实际情况的问题。从实践经验看，在处理此类问题时，除了保障各环节的质量控制外，应加强系统性检查。例如，在流量检查时，对于采集流量与标准流量相对偏差的控制应以5%以内为准，当高出该范围时则应该对数据进行复核，在检查频次设置方面应以1次/月为宜。验漏检查时，应根据实验室的具体设备与仪器开展气密性检测，建议按照1次/季的频次设置检查时间。在零气空白、系统空白、单点质控的检查方面，应增强检查力度，尽可能按照每周1次的频次开展检查。在标准曲线重绘制方面至少应该保证1次/季，同时做好相应的数据记录、保存、分析、应用等。至于目标化合物测试，由应该结合常规指标，按照每年1次的频次进行质量检测与控制，进而在保障各项指标精确性的情况下，增强检测数据的精确性。

5  结束语

总之，挥发性有机物属于有毒有害物质，一旦超出排放标准会产生较大危害，因此，对其进行环境检测具有较大的现实意义。通过以上初步分析可以看出，目前环境检测内容完整、流程标准，应用的检测方法相对较多，而且在挥发性有机物的样品采集、样品保存、标准液制备、监测分析等方面，均可以结合实际的检测需要选择相应的方法。由于在检测过程中会发生采样误差与数据不符现象，因此建议在我国环境高质量管理发展阶段，尽可能增强环境检测诸环节的质量控制，保障检测的精准度。

参考文献

[1] 修光利,吴应,王芳芳,等.我国固定源挥发性有机物污染管控的现状与挑战[J].环境科学研究,2020,33(9):2048-2060.

[2] 赵健全,曹倩,陈霞,廖婵娟.环境中有机污染物检测技术研究进展[J].应用化工,2019,48(01):188-192.

[3] 余明月,杨小秋,樊蓉,等.顶空-固相微萃取-气相色谱-质谱联用法用于非目标性筛选饮用水中挥发性有机物[J].分析化学,2020,48(9):1228-1235.

[4] 谭鑫,袁斌,王超敏,等.环境大气中半/中等挥发性有机物(S/IVOCs)的测量技术进展[J].中国环境科学,2020,40(10):4224-4236.

作者简介：余和平（1985-），男，汉族，江西景德镇人，本科，工程师，目前从事环境监测工作，具体涉及环境检测、环保竣工验收、场地调查、排污许可证，应急预案等工作。

来源：化学工程与装备 - 官方网站 - 创刊于1972   2022年第12期   在线投稿  >>