大气环境中VOC的检测与迁移转化

随着生活水平的不断提高，人类的生存环境发生了巨大的变化，人们对大气环境的要求也越来越高。近年来，大气环境质量监测，尤其是VOC、SO2和NOX等污染物的监测受到了广泛的关注。这与人类的生存密切相关。

1 VOC概述

   世界卫生组织将VOC定义为一种有机物，全称是“挥发性有机化合物”。按照结构种类划分，VOC分为烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他化合物8种。大气中存在的VOC有600多种，具有浓度低、活性强等特点。人们的身体健康及生态环境系统的稳定性极易受到VOC的影响。美国环保局发布的报告指出，“当苯的含量达到0.3 μg/L时，百万接触者患白血病的人数为4～8，并且患病人数随着苯含量的增大而急剧上升。”总的来说，VOC对人体的影响主要表现在诱发急/慢性**、构成依赖性、导致NBS和SBS等几方面。

  对环境的影响主要体现在以下3个方面：

  ①毒性大，引发癌变；

  ②在大气环境中转化成光学烟雾，阻碍万物生长；

  ③部分成分会造成臭氧空洞。

2 VOC监测

  在气相色谱法中加入热解析这一步骤，就构成了我国常用的VOC监测方法。该方法的运用不仅便于开发出方便携带的专用便携式气相色谱仪，还可实现VOC现场监测，解决了样品监测成本高等问题。一般情况下，VOC监测方法的具体实施步骤是：样品采集→样品预处理→仪器分析。

2.1 样品采集

要采集VOC样品，首先要掌握VOC成分复杂、易挥发和含量低等特性，正确的采样方法对获得准确、可靠的测量结果非常重要。在采集样品时，通常采用吸附采样法和全量空气采样法。

2.1.1 吸附采样法

  吸附采样法使用固体吸附剂对样品进行吸附。对吸附剂的选取要考虑所吸附的化合物的性质，有针对性地进行吸附。吸附剂的共性是吸附容量大，且吸附过程中自身的特性稳定。这有助于样品采集效率的提高。

对于VOC吸附剂的选取还要考虑其特性。VOC吸附剂分为聚合物式和碳吸附式两种。聚合物式吸附剂常选用Tenax 系列，而碳吸附式吸附剂种类较多，有多孔碳、石墨碳和活性炭等。吸附剂的选取决定着样品采集结果。选取吸附剂时，通常要遵循以下几个基本原则：①在吸附过程中，吸附剂要有稳定的物理特性和化学特性；②尽量使吸附操作简便；③在吸附剂吸附化合物时，对H2O、SO2的吸附力越弱越好，而对靶化合物的吸附力则越强越好；④吸附剂的容量要大；⑤尽量不改变吸附物的原有体积。

  如今，在吸附剂市场中，单一功能的吸附剂往往难以满足要求，而混合吸附剂的市场需求越来越大，能实现从*初层到*终层的依次吸附。混合吸附剂的解析方向与单一吸附剂相反。在吸附时，如果按顺序将每一个极性的化合物依次吸附在吸附剂上，则更容易实现解析。

2.1.2 全量空气采样法

  在采集现场直接采集气体，处理时先浓缩样本气体，提高其密度和浓度，这样更易于实现其样本分析。这种方法在中低碳氢化合物和卤代烃化合物的测定中得到了广泛的应用。该方法能实现准确、高质量的重现分析，降低因采样体积和采样效率带来的不确定性。

采用全量空气采样法主要涉及灌装聚合物袋、玻璃器皿和不锈钢罐。对比这三者的优、缺点发现，聚合物袋价格低廉，操作简单，但如果用后处理不当，易造成环境污染；玻璃器皿体积不大，使用时注意轻拿轻放；不锈钢罐不易受到阳光透射，可降低气体样本受影响的程度，保证实验的真实性，并且能重复利用。

2.2 PID FID原理VOC分析仪

   TVA2020C便携式VOCs分析仪采用FID检测器，检测器使用氢气和助燃气产生氢火焰，当有机化合物进入到燃烧火焰时会被离子化。离子化产生的自由电子束通过探测器中的极化电极被直接送到检测电路中。检测电路将此电子束作为电流来处理，电流大小取决与探测器中有机挥发物的含量，通过测量电流，可计算出VOCs的浓度。

  PID传感器由紫外灯光源和离子室等主要部门构成，在离子室有正负电极，形成电场，紫外灯产生高能紫外光。气体分子RH流入测量池（离子室后），吸收紫外光，当紫外光的能力（HV）大于气体分子的电离电位，气体分子就会被电离产生负电子和正离子，这些电离的微粒在电极间形成电流，该电流与气体浓度线性相关，经检测器处理后，输出气体浓度信号。

  苏州申贝仪器有限公司生产的便携式PID检测仪和固定在线PID的产品，广泛应用于：环境空气监测、泄露监测（LDAR）、水中和土壤中VOCs分析、排放烟道监测、应急监测、垃圾填埋......

2.3 样品预处理

  样品的预处理至关重要。传统的预处理方法主要是蒸馏和提取，操作起来麻烦，并且需要额外添加试剂。*经典的预处理方法当属溶剂萃取法，但是通常溶剂具有毒性，应注意**操作。目前，经过改善的预处理方法越来越多，有液上空间法、固相萃取法、临界流体萃取法等。这些改进方法是近年来迅速发展起来的，是*新、*有效的气体样品预处理方法。

3 VOC的迁移转化

  大气污染物的浓度易受排放源数量、分布情况及周围地形、地貌、气象的影响，因此，大气环境在不断变化，比如污染物的浓度极易受风速和风向的影响。在大气环境不断变化的同时，VOC也在迁移转化，此立足点研究起来较困难。

  当前，对于VOC迁移转化的研究主要是从大气转化物的*终性质入手，通过反推得出转化的规律和自然环境条件。后者模拟起来困难较大。大气环境中各种化合物在不断地发生着化学反应，主要参与成分有气体氧化剂、氮氧化物和碳氢化合物，生成的O3能促进VOC的迁移转化。我国关于VOC迁移转化的研究仍处于初级阶段，需要科研工作者共同努力。