大气环境中挥发性有机化合物VOCs的监测方法探究

仲晓倩，郑雯倩，赵梦楠

（1.河北省石家庄环境监测中心；2.石家庄市环境监控中心，石家庄 050000）

环境保护问题是目前民众关心的焦点问题，也是我国社会主义市场经济发展过程中的关键问题之一。大气环境中挥发性有机化合物VOCs，是一种具有强烈刺激气味的化学物质，长期吸入会有致癌的可能。同时，这种物质在空气中会和多种有机物质生成比较复杂的化合反应，从而进一步降低空气质量，对人们的身体健康造成负面影响。

1 挥发性有机化合物VOCs监测方法创新的作用

VOCs（Volatile Organic Compounds）挥发性有机物，是指常温下饱和蒸汽压大于70 Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10 Pa具有相应挥发性的全部有机化合物[1]。21世纪初，美国将这种化学物质列入到严重影响空气质量的187种污染物质中。2015年，针对相关排污企业，我国制定了与VOCs有关的具体分析措施。其中，VOCs污染严重的印刷企业、包装行业与石油化工行业是重点检查对象。从实际生产控制情况来看，对VOCs进行监测，主要有以下几方面的作用。1.1 改善我国大气整体质量

目前，大气的污染问题已经成为民生关注的焦点问题之一，多种现代化的天气预报软件都会对空气质量进行比较细致的播报，民众已经习惯根据空气质量，决定是否出行、是否进行户外锻炼、出行时是否戴口罩、戴哪一种级别的口罩等。市场上也出现了多种类型的污染防治护肤品、药品、生活用品等。对VOCs进行动态监测，有助于民众通过现代化的智能移动设备，第一时间了解空气中的VOCs浓度变化情况，从而更好地安排自己的生活。

1.2 对VOCs含量进行长线管理

VOCs这种有机化合物是臭氧生成的重要前体物质之一，VOCs可以在紫外线的照射下发生比较复杂的化合反应，导致对流层臭氧含量显著增加，形成城市当中的光化学烟雾，影响民众的身体健康。同时，这种物质与温室气体的形成也有一定关系，可以与空气中的氮氧化合物发生反应，导致全球变暖现象的加剧。因而，对VOCs进行动态监测，有助于城市环境监控部门对VOCs含量进行长线管理，提高整个空气管理控制体系的科学性，更加有效地对空气中的污染物进行联合治理。

2 挥发性有机化合物VOCs的主要监测方法

富集监测方法，是目前监测挥发性有机化合物VOCs的主要离线方法之一，这种方式将有机化合物进行浓缩，提升了采样过程的整体效率，保障监测人员可以通过吸附管来提取浓缩后的有机化合物，并通过对浓度的平均水平进行计算，降低整体监测成本。这种方法的适用性比较强，应用范围比较广，但是也有一定的局限，只适用于挥发性比较低的化合物。

质子转移反应质谱监测方法，是目前离线监测的另一种主要方式，它可以采集样品器具，对有机化合物的质子转移反应质谱进行监测。它通过柱子分离技术来保障挥发性有机化合物VOCs自动进样，提高采集的准确度，保障监测的准确性。这种方式是对传统离线监测方法的一种优化，避免浓缩过程对监测效率和灵敏度造成负面影响。

膜萃取气相色谱监测技术是主要的在线监测技术之一。这种技术采用膜分离技术，将挥发性有机化合物VOCs的纤维膜进行穿刺，提高监测试剂与挥发性有机化合物VOCs的结合程度，并通过对结合物的吸收与压缩来分析挥发性有机化合物VOCs的浓度[2]。这种监测方法可以避免乳状液的生成，降低整个监测技术的溶剂消耗，防止不同气体混合影响监测结果。

除此之外，飞行时间质谱技术、傅里叶变换红外光谱技术及激光光谱技术也快速发展，这些技术的发展促进了挥发性有机化合物VOCs监测技术的综合发展与应用，有助于监测精准度的提升。

3 挥发性有机化合物VOCs的应用效果优化

对VOCs进行动态实时监测，有助于城市环境保护部门从源头上控制VOCs这种挥发性有机化合物VOCs质的产生量，并减少与VOCs相关的多种化和物质的形成，对VOCs的衍生物质进行更加细致科学的组分分析，提高监控质量，制定精确的污染排放政策，提升城市环境治理的科学性与有效性。

目前，关于VOCs这种挥发性有机化合物，我国还没有建立专门的监测管理制度。但是，进行动态化的VOCs监测，可以为国家提供更加详实的数据支撑，促进国家环境保护与空气质量控制政策的完善与优化。随着工业化与城市化的迅速推进，要建立与之配套的环境保护措施，提升整个环境质量控制的有效性，为城市环境保护单位空气质量监测的数据指标优化打下扎实的数据基础。

3.1 拓展有机化合物VOCs监测技术的应用空间

提高监测的综合效益，减少监测过程中的样品损失，拓展监测技术的应用空间，是目前挥发性有机化合物VOCs监测技术的主要发展方向。因而，技术人员要不断提升监测技术的使用效果。

3.1.1 增强研发创新采样和预处理的有效性

要对监测技术进行整体升级，提高离线监测的成熟度，综合运用多种离线监测方法，并加强对在线监测方法的配套研究，提高整个监测过程中设备的灵敏性与灵活性，保障技术人员可以根据当前设备的具体使用情况，对整个挥发性有机化合物VOCs的浓度进行优化监测[3]。

3.1.2 要加强对有机化合物监测的技术管理

相关管理部门要加强立法与监督管理，出台相关计划和技术检验规范。要加强与专业的检验部门与监测学院的联系，提升整体监测技术的一致性，避免监测技术发展良莠不齐，对整个挥发性有机化合物VOCs的监测效果造成负面影响。

3.1.3 大力研发有机化合物VOCs监测技术

各个监测机构要选取有一定研究实力与监测实力的相关企业和科研院校，进行产—学—研一体化联合建设，保障有机化合物监测技术的在线研发。同时，要加强与国际组织的沟通与交流，促进国家相关技术规范的出台，保障挥发性有机化合物VOCs检验技术可以运用到更广泛的技术领域。

3.2 完善监测标准

对有机化合物VOCs的监测，至今已经有30年的历史，美国早在20世纪90年代，就分别提出了有机化合物的非极性和极性监测方法。我国对于相关领域的研究起步比较晚，截至2017年，我国在有机化合物监测方面运用比较成熟的监测方法主要有吸附管采样法、苏玛灌采样法、气袋采样法。它们都是基于质谱监测技术，通过分析气相色谱和浓度，促进挥发性有机化合物VOCs的热脱附顺利进行。

从监测现状来看，《环境空气挥发性有机物的测定 吸附管采样-热脱附/气相色谱-质谱法》（HJ644-2013）主要应用吸附管采样原理，对整个挥发性有机化合物VOCs进行热脱附试验，通过对气相色谱的质谱检验，优化分析整个挥发性有机化合物VOCs的浓度。该标准适用的监测种类有35种，采样体积为2 L。《环境空气 挥发性有机物的测定罐采样/气相色谱-质谱法》（HJ759-2015）主要对-160～-150℃的挥发性有机化合物VOCs进行热脱附处理，这种监测方法的可测种类大大拓展，已经达到了67种，采样体积为400 mL，监测精度也大大提升。

3.3 监测技术的综合应用

技术人员在进行挥发性有机化合物VOCs采样时要充分掌握挥发性有机化合物VOCs的成分，并了解其成分的复杂性、物理特性的易挥发、空气含量的浓度低等特点，采用正确的采样方法，提升整个采样过程的可靠性与准确性。

3.3.1 合理使用吸附采样法

技术人员可以利用吸附采样法，对整个空气环境中的低浓度VOCs进行监测，利用固体吸附剂技术对浓度较低的VOCs进行吸附。这种吸附剂的选取，主要考虑空气中的挥发性有机化合物VOCs浓度和吸附化合物的性质。其间，技术人员要合理计算吸附容量，保障整个吸附过程的化学稳定性。

3.3.2 科学选择吸附剂

技术人员在选择吸附剂时要综合考虑相关因素，尤其是在选择VOCs吸附剂的碳吸附式聚合物时，要对目前市场上的综合技术进行优化对比。目前，我国主流的吸附剂为Tenax系列，这一系列的吸附剂主要包含多孔碳、石墨碳和活性炭等，吸附能力比较强，吸附的挥发性有机化合物VOCs范围比较广，吸附的成功率比较高[4]。

3.3.3 把握吸附过程控制要点

在吸附过程的控制中，技术人员要注意以下几个要点：从整个吸附过程的物理稳定性与化学稳定性的角度，考虑吸附剂的整体性能；按照目前的吸附材料流程，适当简化操作规范，坚持具体情况具体分析的原则，对整个采样过程进行优化管理；要根据目前的挥发性有机化合物VOCs浓度，计算吸附剂量，保障吸附剂容量的体积尽量大；技术人员要遵循吸附物的原有体积尽量不变的原则，对整个吸附过程进行优化控制。

3.3.4 综合运用多种吸附剂

要综合运用多种吸附剂，避免单一的吸附剂应用，影响整个吸附过程的优化管理。要充分考虑到挥发性有机化合物VOCs的挥发性，根据EPA相关吸附管理标准，对挥发性有机化合物VOCs进行富集浓缩，保障吸附过程中的层级管理效果稳定，实现最初层到最终层的逐层吸附。

3.3.5 合理使用全量空气采样法

技术人员可以利用全量空气采样法，对挥发性有机化合物VOCs进行采集，保障整个采集过程中的浓度和密度，实现对样本的优化分析。这种优化方法重现程度比较高，可以提升整个分析的优化控制效果，技术人员可以利用低碳氢化合物和卤代氢化合物，对挥发性有机化合物VOCs的测定进行优化。

3.3.6 准备好采样设备

技术人员在采样过程中要准备不锈钢采样罐、聚合物、大玻璃容器等相关设备。整体来看，这种采样方式价格低廉，操作简单，同时可以有较好的避光效果，重复利用率高，样品的分解程度低。但是，这种方法清洗过程比较复杂，一些活性化合物质容易在采样的过程中发生损耗与衰减。技术人员还要从这几个方面入手，对整个采样过程进行优化。

4 结论

监测技术人员要利用实时监测办法，提高整个监测活动的实施性，避免挥发性有机化合物VOCs在监测的过程中发生分解。研究挥发性有机化合物VOCs的监测方法，有利于技术人员从发展的角度看待目前环境保护监控技术的进步。因而，人们要加强对在线监测技术的理论研究，推进监测效果的不断优化。