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大气污染物检测之VOC检测

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大气中的挥发性有机物 ( Volatile Organic Compounds,下称 VOC ) 是导致城市灰霾和光化学烟雾的重要前体物。目前我国的大气污染物防治主要侧重于 PM 2.5 和臭氧两个方面。在  PM 2.5 受控下降的同时,大气中臭氧浓度在不断上升,而作为臭氧前体物的VOC 是控制臭氧污染的关键因素。

近日,环保部印发了《 2018 年重点地区环境空气挥发性有机物监测方案 》( 下称《方案》),《方案》中对进行 VOC 监测的城市、监测项目、时间频次等都做了详细的规定。因此,如何快速、准确地完成大气中 VOC 的测定,成为大气污染防治方案的重点内容。

根据世界卫生组织的定义,如果在气压 101.32 kPa 下,该化合物的沸点在 50 - 250 ℃ ,那这种化合物就是挥发性有机物。而在环保意义上,挥发性有机物一般指挥发和参加大气光化学反应从而构成危害的化合物。其主要成分为烃类、卤代烃类、含氧/氮烃类、低沸点的多环芳烃类等。在环境空气中,挥发性有机物主要来自燃料燃烧和交通运输产生的工业废气、汽车尾气、光化学污染等。

目前,国内外对空气中 VOC 的检测仪器方法主要为气相色谱法和气相色谱-质谱法。检测方式可分为离线采样/实验室检测和在线采样检测两大类。其中涉及的采样方式主要为采样罐法和固体吸附剂采样法两大类。使用吸附剂对空气样品富集采样,具有方法检出限较低、适用的待测浓度范围宽、测定成本低等优点;但存在吸附剂穿透风险、对样品组分具有选择性缺点。罐采样/气相色谱-质谱法,具有采样简单、可重复分析、高灵敏度等优点,但购置成本较高,并且采样时需考虑高浓度样品造成罐污染的可能性,以及环境湿度大时,水对样品中 VOC 的影响。下图列出了环境空气中 VOC 检测技术的分类及使用的检测仪器。

美国 EPA 针对环境空气中挥发性有机物检测所涉及的方法主要包括: TO – 1 方法采用 Tenax 吸附剂采样 GC / MS 进行分析;TO - 2 方法采用碳分子筛吸附剂采样 GC / MS 进行分析。TO – 14A  采用罐采样气相色谱法 ( 或质谱法 ) 测定环境空气中挥发性有机物, TO - 15 采用罐采样气相色谱-质谱法测定环境空气中挥发性有机物。 TO - 17 采用吸附热解析测定环境空气中挥发性有机物。 TO - 14 、 TO – 15 和TO – 17 是较常用的离线采样 VOC 检测方法。在线采样检测方法可参考美国 《 EPA PAMS 臭氧前体物》 。

我国的环境标准则包括《 HJ 759 - 2015 环境空气挥发性有机物的测定罐采样 气相色谱-质谱法》和 《 HJ 644 - 2013 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》。其中的 HJ 759 是参考 TO – 15 于 2015 年修订的挥发性有机物检测标准方法, HJ 759 使用罐采样、冷阱低温浓缩,GC/MS 进行分析,方法简单易行,便于推广,因此 HJ 759 是这次《方案》中所引用的主要的 VOC 化合物的分析方法,除了部分低碳的 PAMS 不适合测定之外,其余的挥发性化合物均可以参考 HJ 759 用气相色谱-质谱法测定。




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