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環(huán)境空氣中的揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile organiccompounds,簡(jiǎn)稱(chēng)VOCs),在大氣環(huán)境當(dāng)中是主要的污染物,這類(lèi)的化合物不僅存在一定的毒性,而且還容易致癌,并且還會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)煙霧。在實(shí)際空氣當(dāng)中,VOCs的成分相對(duì)而言比較復(fù)雜,不管是室內(nèi)還是室外的空氣質(zhì)量都有著極大的影響,在實(shí)際生活中人們吸入氣體也會(huì)影響身體健康的狀況。隨著社會(huì)的不斷高速發(fā)展,人們針對(duì)VOCs所產(chǎn)生的負(fù)面影響也越來(lái)越顯得重視,就目前而言其也同時(shí)成為了國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)的研究對(duì)象。
VOCs所體現(xiàn)出來(lái)的主要成分有烴類(lèi)和氧烴以及含鹵烴類(lèi)等,這些成分普遍存在室內(nèi)和室外空氣當(dāng)中,并且它們之間相互融合形成一類(lèi)復(fù)雜的有機(jī)污染物。綜合實(shí)際情況,我們可以發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生的主要原因,是由于當(dāng)前社會(huì)中使用的各種化工原料,而且還有煙草或者樹(shù)木在燃燒的過(guò)程中沒(méi)有達(dá)到*燃燒的條件也會(huì)產(chǎn)生這些成分;還有在公路上行駛的汽車(chē)所排放出來(lái)的尾氣,以及自然界中生長(zhǎng)的植物也會(huì)自動(dòng)排放而產(chǎn)生VOCs。隨著現(xiàn)代社會(huì)不斷的高速發(fā)展,人們對(duì)于建筑的設(shè)計(jì)也是不斷的推陳出新,建筑物的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了翻天覆地的變化,因此在實(shí)踐中也使得新型的建材以及保溫材料和室內(nèi)裝潢材料,在當(dāng)今建筑中得到了的運(yùn)用。與此同時(shí),還有各種的化妝品以及清香、除臭劑等諸多品種的洗滌劑,在現(xiàn)代社會(huì)家庭中廣泛的得到應(yīng)用,在這些物品當(dāng)中有些能夠直接揮發(fā)出有機(jī)化合物,而有些在長(zhǎng)期緩解過(guò)程中釋放出低分子化合物,那么針對(duì)當(dāng)前的環(huán)境空氣都會(huì)造成很大的影響。空氣當(dāng)中具有的VOCs,其本身所擁有的成分相對(duì)復(fù)雜,而且在人們呼吸空氣中具有毒性和刺激性以及對(duì)人體均會(huì)造成致癌危害,在人們的生活中都可能導(dǎo)致人們身體出現(xiàn)各種不舒適的反應(yīng),并且對(duì)于人的身體健康方面都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。所以,我們針對(duì)VOCs所造成的污染需要作出十分必要性的檢測(cè)和控制,在思想意識(shí)當(dāng)中必須要重視VOCs給人們生活以及健康所來(lái)的影響,認(rèn)識(shí)到控制VOCs所造成污染的必要性和重要性。目前,在我國(guó)某些地區(qū),針對(duì)環(huán)境空氣中VOCs已經(jīng)開(kāi)展了有效的測(cè)定工作,但始終都沒(méi)有統(tǒng)一的建立出一套完善的測(cè)定方法。所以,針對(duì)VOCs在環(huán)境空氣中的具體成分以及所擁有的含量,都需進(jìn)行有力的測(cè)定,保證測(cè)定數(shù)據(jù)的性和真實(shí)性,在實(shí)踐當(dāng)中還必須要建立一套符合我國(guó)國(guó)情的測(cè)定方法,必須要盡快有效的針對(duì)環(huán)境空氣中的VOCs成分和含量,做出完善有效的測(cè)定以及采取全面有力的可實(shí)施性措施。
1 國(guó)內(nèi)外測(cè)定方法現(xiàn)狀和趨勢(shì)
1.1 國(guó)內(nèi)外相關(guān)測(cè)定方法
目前,我國(guó)測(cè)定環(huán)境空氣中VOCs 的方法有以下幾種:《室內(nèi)空氣中對(duì)二氯苯衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18468- 2001)附錄A《對(duì)二氯苯檢驗(yàn)方法氣相色譜法》,主要測(cè)定某幾種VOCs 組分,該方法采用活性炭管采樣,二硫化碳解吸,毛細(xì)管柱GC- FID 測(cè)定;《居住區(qū)大氣中苯、甲苯和二甲苯衛(wèi)生檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法氣相色譜法》(GB 11737- 1989),該方法采用活性炭管采樣,熱解吸或二硫化碳萃取,GC- FID法;《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》(GB 50325- 2010)附錄G《室內(nèi)空氣中總揮發(fā)性有機(jī)化合物(TVOC)的測(cè)定》也采用Tenax 吸附管采樣,熱解吸,GC- FID 法。另外,《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版) 給出了測(cè)定環(huán)境空氣中VOCs 的兩個(gè)方法,一個(gè)為《固體吸附熱脫附氣相色譜-質(zhì)譜法》,該方法參照美國(guó)EPA 方法TO- 17,另一個(gè)為《用采樣罐采樣氣相色譜-質(zhì)譜法》,該方法參照美國(guó)EPA 方法TO- 15。
1.2 環(huán)境空氣中VOCs 的樣品采集
首先,空氣當(dāng)中的VOCs采集方式。筆者綜合分析認(rèn)為針對(duì)VOCs的采集方式可以分成三種:其一,直接采集;其二,有動(dòng)力采集;其三,被動(dòng)采樣。
在實(shí)踐當(dāng)中所采用的直接采樣方式,其主要包括三種方法:其一,聚合物袋;其二,玻璃容器;其三,不銹鋼采樣罐捕集法。三種方法在選取過(guò)程中,我們也需要結(jié)合實(shí)際情況,綜合考慮多方面因素進(jìn)行選取。例如,使用聚合物袋的方式進(jìn)行采樣,其主要優(yōu)點(diǎn)是在價(jià)格方面顯得便宜易得,并且在使用中顯得方便。但也具有一定的缺陷,在實(shí)踐中期由于滲透原因,會(huì)造成所采取的樣品受到污染并會(huì)導(dǎo)致一定量的損失;若是使用玻璃容器進(jìn)行VOCs樣本采取,其中容器的體積有限,玻璃具有易碎的特點(diǎn),而且在清洗當(dāng)中也顯得比較困難。所采集的樣本氣體在針筒中易吸附在內(nèi)壁上,這樣也極容易造成樣品出現(xiàn)損失的情況;在實(shí)踐當(dāng)中經(jīng)過(guò)電拋光處理之后的SUMMA不銹鋼罐取樣技術(shù),將微孔過(guò)濾采樣頭有效的安裝完成之后正常打開(kāi)氣罐閥門(mén),經(jīng)過(guò)十五秒至三十秒之后將閥門(mén)關(guān)閉,罐內(nèi)的壓力與大氣壓力相接近,也能夠利用加壓采樣的模式進(jìn)行,但是使用加壓采樣的模式進(jìn)行需要使用額外的渠道提供正壓。在實(shí)踐中針對(duì)VOCs進(jìn)行采樣,若是使用定時(shí)的方式,那么首先就應(yīng)當(dāng)安裝好流速控制閥,將罐閥打開(kāi)控制流量采樣。這種方式的使用,在實(shí)踐當(dāng)中通常都是用于非極性物的分析,所體現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是在使用吸附劑的時(shí)候出現(xiàn)的穿透和分解以及解析,均能夠進(jìn)行全面有效的避免,對(duì)于樣品受到滲透或者經(jīng)過(guò)陽(yáng)光照射所引起的化學(xué)反應(yīng),在一定程度上都能夠有效的不易受到影響,這樣針對(duì)樣品的完整性也能夠有著一定的保障作用,在實(shí)踐中有著非常好的回收率。然而,所使用的采樣設(shè)備在價(jià)格上卻是非常的昂貴,標(biāo)樣的制備以及罐的清理上,不僅十分浪費(fèi)時(shí)間,而且也十分浪費(fèi)人力。 所謂的有動(dòng)力采樣,主要利用泵將空氣樣品通過(guò)有效的吸附液以及吸附劑等采集目標(biāo)化合物。這種方法所體現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)點(diǎn),能夠在長(zhǎng)期采樣中進(jìn)行有效的運(yùn)用,進(jìn)一步的確定出VOCs所體現(xiàn)出來(lái)的平均濃度。在實(shí)踐中捕獲空氣中的VOCs,一般所用的吸附劑是固體狀態(tài),在實(shí)際中卻又分成多孔聚合物類(lèi)吸附劑富集采樣的方法,以及有效的利用活性碳吸附溶劑洗脫方法等多種方式。
在實(shí)踐當(dāng)中所采用的被動(dòng)采樣技術(shù),在早期的使用中主要是利用在勞動(dòng)衛(wèi)生和防護(hù)檢測(cè)方面,目前在環(huán)境衛(wèi)生以及環(huán)保檢測(cè)當(dāng)中才被逐漸的利用。在實(shí)踐中針對(duì)空氣中的VOCs,會(huì)受到其濃度低以及分析靈敏度的影響,會(huì)在整個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)一定的局限性,因此導(dǎo)致被動(dòng)采樣技術(shù),在室內(nèi)空氣以及個(gè)體接觸量方面的評(píng)價(jià)檢測(cè)尤其適合。被動(dòng)采樣技術(shù)可以將整個(gè)過(guò)程分成兩種采樣方式:其一,擴(kuò)散式采樣;其二是滲透式采樣。但是,在實(shí)踐中針對(duì)采樣進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候,對(duì)其精密度以及準(zhǔn)確度都會(huì)產(chǎn)生一定的影響,究其原因是因?yàn)楸粍?dòng)采樣的方式,其主要是依靠空氣分子的擴(kuò)散,在實(shí)際環(huán)境當(dāng)中如風(fēng)速以及濕度等多種分析物的相互共同的存在等,由此才導(dǎo)致后期檢測(cè)出現(xiàn)誤差情況。
其次,環(huán)境空氣中VOCs的吸附劑。在實(shí)踐中所進(jìn)行的采樣方式,利用直接采樣的方法是比較簡(jiǎn)單方便,但在采樣過(guò)程中卻沒(méi)有富集,適合濃度較高的氣體;然而所使用后面兩種方式,不管是有動(dòng)力采樣還是被動(dòng)力采樣,兩者在實(shí)踐中實(shí)施的時(shí)候都會(huì)涉及到吸附劑方面。所以,在實(shí)踐中進(jìn)行VOCs采樣,不管是室內(nèi)還是室外空氣中進(jìn)行低濃度VOCs的測(cè)定,相關(guān)工作人員所使用的更適合方式便是利用吸附采樣法。
在實(shí)踐當(dāng)中所使用的吸附劑,主要分成兩大類(lèi):其一是有機(jī)吸附劑,其二是無(wú)機(jī)吸附劑。在具體處理過(guò)程當(dāng)中,對(duì)于吸附劑的要求需要其具有較大的吸附容量進(jìn)行收集。在使用無(wú)機(jī)吸附劑的時(shí)候,多數(shù)無(wú)機(jī)吸附劑的表面積通常都比較大,而且使用頻率也相對(duì)較高。所以,其所表現(xiàn)出來(lái)的吸附能力比較強(qiáng)且吸附量也比較大,具有非常好的熱穩(wěn)定性。但其對(duì)于水親和能力也是比較強(qiáng),在吸附表面上的活性點(diǎn)也相對(duì)過(guò)度,由此就導(dǎo)致吸附過(guò)程中出現(xiàn)脫附不*使用情況。
1.3 環(huán)境空氣中VOCs 的分析方法
空氣當(dāng)中VOCs的分析方法在該領(lǐng)域當(dāng)中是熱點(diǎn)研究之一,針對(duì)VOCs的分析方法通常有氣相色譜分析法、以及液相色譜法等多種方法,此外,還有反射干涉光譜法以及離線超臨界流體萃取- GC-MS法和脈沖放電檢測(cè)器法等。然而在實(shí)踐生活中所用的方法,通常都是普遍使用GC和GC-MS 法。
在實(shí)踐當(dāng)中有效的運(yùn)用氣相色譜法,其所體現(xiàn)出來(lái)的主要優(yōu)點(diǎn)具有能,并且在選擇性以及靈敏度上都具有的體現(xiàn),而且所進(jìn)行的分析速度以及在實(shí)踐當(dāng)中也有著非常廣闊的運(yùn)用范圍等。GC-MS與氣相色譜法兩者進(jìn)行有效的相互對(duì)比,前者在實(shí)踐運(yùn)用中不僅具有的分離能力,而且針對(duì)定性鑒定也有著充分的體現(xiàn),并且針對(duì)尚且沒(méi)有進(jìn)行分離的色譜峰也具有一定的檢測(cè)能力。在后期進(jìn)行分析的過(guò)程中,不管是靈敏度,還是分析出來(lái)的數(shù)據(jù),都具有很高的準(zhǔn)確性和度,在實(shí)際生活中進(jìn)行實(shí)踐處理的時(shí)候,對(duì)于其他色譜檢測(cè)其通常都能夠進(jìn)行省去。所以,GC-MS聯(lián)用技術(shù)在衡量物質(zhì)檢測(cè)的過(guò)程中逐漸成為主要的有效手段。
1.4 環(huán)境空氣中VOCs 的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)
GC 或GC-MS 在測(cè)量VOCs 方面一直發(fā)揮著重要作用,但也存在很大的局限性。近年來(lái),人們一直致力于VOCs 在線監(jiān)測(cè)方法的研究,出現(xiàn)了多種在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。如膜萃取氣相色譜技術(shù)、激光光譜技術(shù)等。但目前開(kāi)發(fā)的一些在線監(jiān)測(cè)儀器由于價(jià)格較高、體積較大等缺點(diǎn),大大限制了其在實(shí)際監(jiān)測(cè)工作中的廣泛應(yīng)用。在多種VOCs 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)中,由于技術(shù)研究尚不完善,還存在很多問(wèn)題和局限性。隨著可調(diào)諧激光技術(shù)的迅速發(fā)展,檢測(cè)原理的日趨完善,調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)將在VOCs 在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用中日益發(fā)揮其*作用。
2 適合國(guó)內(nèi)的測(cè)定方法探討
結(jié)合國(guó)內(nèi)的實(shí)際情況,基于GC和GC-MS 是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室zui為普及的儀器且能測(cè)定大多數(shù)VOCs,這兩種實(shí)驗(yàn)室方法測(cè)定環(huán)境空氣中VOCs具有較高可行性及推廣性:一種是固體吸附/熱脫附/ GC或GC-MS方法,一種是罐采樣/冷凍預(yù)濃縮/ GC或GC-MS方法。
兩方法在使用的過(guò)程中,主要都是通過(guò)富集空氣中的低濃度VOCs,使得其能夠有效的達(dá)到GC或者GC-MS能量檢測(cè)的含量,進(jìn)而針對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行全面有效的測(cè)定。我們僅從理論上而言,不管是采集樣品過(guò)程中的方便性或者富集效果體現(xiàn),都是罐采樣/冷凍濃縮方法更好。但是利用這種方法進(jìn)行采樣,其所使用的設(shè)備在價(jià)格上卻顯得比較高昂,所付出的成本較大,而且在實(shí)踐處理中還需要使用液氮,針對(duì)某些有條件的地區(qū)能夠使用這種方法對(duì)VOCs進(jìn)行行之有效的測(cè)定工作。在測(cè)定中的主要程序詳情如圖1。
雖然其本身存在很多優(yōu)點(diǎn),但針對(duì)我國(guó)目前具體情況而言,所使用的普及度依然不是很全面,在實(shí)踐運(yùn)用中還存在很多的問(wèn)題需要解決,在本文將不做進(jìn)一步的闡述。
總之,隨著當(dāng)今社會(huì)不斷地高速發(fā)展,科學(xué)技術(shù)也隨之得到了的發(fā)展,本文通過(guò)對(duì)環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定方法進(jìn)行研究闡述,在實(shí)踐檢測(cè)過(guò)程中采取科學(xué)方法,以達(dá)到科學(xué)有效地對(duì)環(huán)境空氣中的VOCs進(jìn)行測(cè)定。
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