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环境空气中挥发性有机物监测技术研究进展马云

发表时间：2020/1/13 来源：《防护工程》2019年18期作者：马云

[导读] 在城市经济快速发展下，面对环境空气中产生的有毒气体，对人体呼吸系统造成较大危害。

山东省临沂生态环境监测中心山东省临沂市 276000
　　摘要：社会经济的快速发展，使得城市化发展进程加快，城市环境空气污染也在不断加重，会对人们的生活产生很大影响。空气中挥发性有机物增多，对环境空气与人体健康产生了很大的影响，因此,对于环境空气中挥发性有机物应加强监测。针对上述问题，本文着重阐述述了环境空气中挥发性有机物监测的部分内容以及环境空气中挥发性有机物监测技术研究进展。
　　关键词：环境空气；挥发性有机物；监测技术
　　
　　
　　引言
　　在城市经济快速发展下，面对环境空气中产生的有毒气体，对人体呼吸系统造成较大危害，应运用先进的监测技术加强对挥发性有机物的研究，本篇文章是笔者针对环境空气中挥发性有机物的来源、传统环境空气中挥发性有机物监测技术以及新时代环境空气中挥发性有机物监测技术分类研究的概述。
　　1挥发性有机物监测的概述
　　挥发性有机物有机物主要是指经常会产生在空气中的危害气体，其沸点范围多在50-260℃之间，饱和蒸汽压超过133.322Pa的易挥发性有机物,挥发性有机物多是来源于污水排放、工厂生产、垃圾处理厂产生的废气以及汽车尾气等，若是空气中的挥发性有机物含量已经超过一定范围，就可能影响人们生活，甚至会对人的生面健康造成比较严重的威胁。传统的针对空气环境中挥发性有机物监测通常采用方法是色谱质谱法，其测量技术运用范围比较广泛。但是由于运用色谱质谱法监测环境空气会存在一定制约，对于挥发性有机物的监测会浪费大量的样品与溶剂，并且其在运输上会存在较大难度，这也导致监测结果较容易产生偏差[1]。
　　2环境空气中挥发性有机物监测技术研究进展
　　2.1采样方式
　　传统的采样方式可分为选择性采样和全空气采样两种
　　选择性采样：
　　以穿过或者加压流过某些类型的介质，如吸附剂、滤膜、冲击采样器或计量计而采集一部分全空气样品，空气中的主要成分（氮气、氧气等惰性气体）穿透捕集介质不被采集，VOCs被吸附在介质中，惰性气体穿透捕集介质进入体积计量计，吸附管采样是常见的选择性采样
　　缺点：样品采集后存储条件苛刻，一般需低温保存；需要做穿透实验，高浓度的样品采集时易穿透；选择性吸附，需要选择合适的吸附剂
　　全空气采样：
　　采集整个空气样品，包括空气中的主要成分氮气和氧气，采集容器包括金属采样罐，Tedlar袋和玻璃采样瓶等。
　　环境空气中挥发性有机物监测技术也可以使用容器捕集方式，其是通过Summa罐子对空气含有挥发性有机物进行收集，并使用USE-PA对挥发性气体进行采样。面对挥发性有机物中存在的非极性物质可运用TO-15进行全面分析，而针对挥发性有机物中极性物质可运用TO-14分析。对于挥发性有机物收集设备不仅可以利用Summa罐子，也可利用玻璃容器。容器捕集方式的收集成本较低，收集挥发性气体程序也比较简单，但是容器捕集方式进行挥发性有机物收集依然有一定缺陷，气体收集在容器中可能会产生气体泄露，造成样品产生浪费。缺点：不容易携带，尤其是采样罐和真空瓶采样方式；采样体积受限制，只能采集比采样容器体积小的体积
　　2.2 浓缩方式
　　定量环直接进样：
　　采用定量环进样，一般用于分析高浓度样品，常规定量环体积为0.2ml到1ml之间。
　　热解析进样：
　　将采集在吸附管上的被捕集的空气样品放在加热装置中加热到指定温度，VOCs分析无从吸附剂上释放出并吹到气相色谱柱，热解析过程解析出全部吸附的样品。

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　　预浓缩方法：
　　将一定体积的全空气样品，通过低温捕集阱（液氮冷却的），在捕集温度线（如-180℃）空气样品中的主要成分（氮气，氧气）未被采集而通过捕集阱，但是，在全空气样品中的VOCs被完全和定量保留下来，或者在稍微降低的温度下，捕集阱中可以填充固体吸附剂材料和玻璃珠。
　　2.3检测方法：
　　气相色谱法（GC）
　　气相色谱法是一种常用的环境空气中挥发性有机物监测技术，其灵敏度高、具有较高效能与选择性，其对于多组的混合物进行定量分析具有良好效果，并可了解不同混合物定性。气相色谱法在检测挥发性有机物过程运用的检测设备是氢火焰例子检测器，其可对部分有机化合物进行科学测定，提升测量效果。运用氢火焰离子检测器检测空气中挥发性污染物质基本均有效果。经过研究，利用气相色谱法对环境空气挥发性气体进行检测，可保证测量效率提升，确保检测的准确性。
　　气质联用法（GC-MS）
　　气质联用法（GC-MS是在气相色谱法（GC）基础上升级。不仅可以定性鉴定有机污染物，将其准确性提升，也可以对未知的样品进行全面分析，将还未曾分离色谱峰检测出来，具有较高灵敏度。现阶段，气质联用法（GC-MS）已经可以对痕量物质进行检测，有研究人员运用气质联用法与预浓缩系统有效结合，可以将具有痕量挥发性功能的有机硫进行测量，两者结合可将环境空气中挥发性有机物的检测准确性极大提升。因为罐采集的是全量空气，因此使用这种方法测量环境空气中挥发性有机物，不仅可以测定挥发性有机硫，也可以将样品中其他的有机物进行冷冻浓缩，并运用气质联用法进行定性与定量分析。气质联用法对于环境空气中的挥发性有机物检测灵敏度比较高，并且检出限低。
　　激光光谱技术在挥发性有机物的监测
　　激光光谱技术是近几年来环境监测一项关键技术。可利用激光功率密度高、单色性、指向性好、光子通量大，激光与不同物质会产生相互作用，进而创建出不同的激光光谱分析方式，例如常见的是差分吸收光谱、激光诱导荧光、激光雷达等，其可将环境空气中挥发性有机物监测的灵敏度极大提升，保障在环境空气中多种挥发性有机物可进行在线监测。调谐二极管激光吸收光谱技术迅速发展，其对于环境空气中挥发性有机物可进行准确监测，其基本特征是选择性好、实时性、灵敏度较高等，通常利用波长调制技术的监测效果较好，因此，若是环境空气监测，条件比较差的条件下可选择用调谐二极管激光吸收光谱技术对空气中挥发性污染物进行科学监测。
　　调谐二极管激光吸收光谱技术是一种分子窄波段吸收技术，在规定时间间隔内进行监测，减少水蒸气、尘埃或是光谱传送对于挥发性有机物监测结果的影响[2]。另外，调谐二极管激光吸收光谱技术以单线光谱的测量技术为基础，可以将选择被测挥发性气体位于特定的波长，并对光谱线进行吸收，已经选择的吸收谱波长周围，激光光谱的宽度应比被测其他的单吸收谱线的宽度更加有效，减少由于环境空气中其他气体造成干扰。运用调谐二极管激光吸收光谱技术对环境空气挥发性气体进行在线监测，其监测系统主要包括开放多光程池、激光发射单元、数据处理单元、控制单元，此系统维护费用比较低，价格不高，与我国环境空气监测趋势一致，应加强对于本技术的推广。但是调谐二极管激光吸收光谱技术运用于环境空气挥发性有机物监测中依然存在不足，可以对于空气中含有的甲醇、乙醇、甲烷、二氧化碳等低分子有机物的在线监测，对于高分子监测难度较高。面对调谐二极管激光吸收光谱技术运用存在差距，应从以下方面进行研究，可以从挥发性有机物近红外线的可调谐的激光光谱的在线监测技术原理进一步研究，积极发展中远红外波段监测技术，还需要开发更加便宜、性能更好、经济使用的微型化监测设备，保障设备监测效果准确性提升
　　3结束语
　　社会快速发展，环境污染不断最增多，这就需要引起相关部门相关重视，加强环境空气中挥发性有机物监测，可采用现代化技术提升监测结果准确性。传统的色谱质谱法对于挥发性有机物监测已经难以满足在线监测的需求，加强对于挥发性有机物监测技术的研究，并将调谐二极管激光吸收光谱、容器捕集技术等积极推广，使其运用于不同监测中，并对于调谐二极管激光吸收光谱技术还需要加强研究，开发出更加经济使用的微型化监测设备，减少空气污染。
　　参考文献：
　　[1]杨焕明. 空气中挥发性有机物在线监测技术研究进展[J]. 绿色环保建材(2期):127-127.
　　[2]刘景允, 孙宝盛, 张海丰. 空气中挥发性有机物在线监测技术研究进展[J]. 化工进展, 2008(05):17-22.
　　[3]杜振辉, 翟雅琼, 李金义, et al. 空气中挥发性有机物的光谱学在线监测技术[J]. 光谱学与光谱分析, 29(12).
　　