大氣中揮發(fā)性有機(jī)物鑒別檢測技術(shù)研究

曹微

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，工業(yè)化學(xué)品的使用逐漸變多，其運(yùn)輸?shù)臄?shù)量明顯加大，致使運(yùn)輸過程中化學(xué)品泄漏事故發(fā)生的幾率逐漸變大，運(yùn)輸事故的發(fā)生造成空氣中含有大量的有機(jī)物質(zhì)，而空氣中有機(jī)物質(zhì)含量過多時(shí)會(huì)對人的身體健康造成巨大的傷害，因此受到社會(huì)各界人士的廣泛關(guān)注。本文針對大氣中揮發(fā)性有機(jī)物鑒別檢測技術(shù)進(jìn)行研究，分析現(xiàn)有的VOCs鑒別技術(shù)的應(yīng)用原理及特點(diǎn)，希望能對相關(guān)人員起到參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：VOCs;鑒別;氣相色譜;電子鼻;催化發(fā)光;紅外光譜

引文：大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)物的正常含量較低，而且有機(jī)化合物的組成比較復(fù)雜，因此VOCs檢測的精準(zhǔn)性較差，想要得到更精準(zhǔn)的質(zhì)量檢測結(jié)果，必須引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備與相應(yīng)的技術(shù)，使VOCs的檢測結(jié)果更具參考價(jià)值。隨著科技的高速發(fā)展，VOCs環(huán)境檢測技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，科技人員應(yīng)該進(jìn)行更深入的研究。

1揮發(fā)性有機(jī)物概述

VOCs（volatile organic compounds）是可揮發(fā)性有機(jī)物的簡稱，其主要包含以下幾類物質(zhì)：氟利昂、苯系物、氯化物、有機(jī)銅、有機(jī)酸、氧化醚等，主要成分為氰化物、氧化物、鹵代烴、氮代烴與烴類。因此，當(dāng)大氣中VOCs含量超量時(shí)，會(huì)引發(fā)頭疼、嘔吐、惡心、昏迷等現(xiàn)象，嚴(yán)重者損害人的大腦神經(jīng)，造成記憶力衰退等后果。伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工業(yè)化學(xué)品的需求逐漸變大，其運(yùn)輸與存儲(chǔ)都逐漸增加，而且化學(xué)品的運(yùn)輸分水運(yùn)與陸運(yùn)兩種，陸運(yùn)的顛簸會(huì)導(dǎo)致某些化學(xué)品出現(xiàn)破損現(xiàn)象，引發(fā)化學(xué)品的揮發(fā)，造成空氣污染，使得相關(guān)政府部門對化學(xué)泄漏的管控越發(fā)重視，并出臺(tái)相關(guān)政策，盡可能的降低相關(guān)事故的發(fā)生[1]。

2 VOCs鑒別技術(shù)

2.1氣相色譜技術(shù)

氣相色譜法簡稱GC法，其原理是根據(jù)吸附劑對有機(jī)物產(chǎn)生的作用力不同，可以將不同的有機(jī)物進(jìn)行分離，其具備高選擇性、分離能力強(qiáng)、高效率、高范圍、高靈敏性等特點(diǎn)，氣相色譜儀雖然分離能力強(qiáng)，但并不具備檢測氣體成分的能力。常用的與氣相色譜儀聯(lián)合使用的是質(zhì)譜儀。質(zhì)量分析儀是一種測量離子荷質(zhì)比的分析儀器，對未知化合物具有獨(dú)特的鑒別能力，且具有較高的靈敏度。同時(shí)，GC-MS聯(lián)用技術(shù)可同時(shí)檢測固體、氣體、液體中VOCs組分并檢測其含量[2]。

2.2電子鼻技術(shù)

電子鼻是一種利用氣體傳感器來識(shí)別氣體組成的電子系統(tǒng)，該系統(tǒng)能在數(shù)天甚至幾個(gè)月內(nèi)對特定位置的氣體成分進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測。目前電子鼻技術(shù)主要應(yīng)用在人們的日常生活中，如水、肉、乳制品、水果、蔬菜等監(jiān)測，在大氣監(jiān)測中，電子鼻技術(shù)主要應(yīng)用于復(fù)合氣體的監(jiān)測。一個(gè)電子鼻是一種具有相互重疊反應(yīng)的多種氣敏元件，能夠識(shí)別復(fù)雜氣體。它包括氣體采樣器、氣敏傳感器陣列和信號(hào)處理系統(tǒng)。其原理是根據(jù)每一個(gè)傳感器陣列上的傳感器對不同氣體的敏感度不同，對同一種氣體有不同的響應(yīng)。由多個(gè)氣敏傳感器信號(hào)的疊加處理，可確定其組成及相應(yīng)含量。該方法具有快速響應(yīng)、快速檢測、無樣品預(yù)處理等優(yōu)點(diǎn)，且檢測范圍廣，可檢測多種氣體，可重復(fù)性好，在許多領(lǐng)域中起著重要作用[3]。

2.3.催化發(fā)光技術(shù)

催化發(fā)光技術(shù)指的是利用某種特殊物質(zhì)催化物質(zhì)表面產(chǎn)生化學(xué)能，化學(xué)能可以使物質(zhì)由基礎(chǔ)狀態(tài)變化成激發(fā)態(tài)，當(dāng)激發(fā)態(tài)物質(zhì)回到基礎(chǔ)狀態(tài)時(shí)所釋放的能力會(huì)產(chǎn)生一定程度的波長光，根據(jù)波長光來確定物質(zhì)的組成成分，根據(jù)光強(qiáng)來確定物質(zhì)的含量，目前這種化學(xué)分析技術(shù)主要應(yīng)用在食材與藥品的檢測。其次，對于同一類型的氣體，催化發(fā)光采用一種催化劑只能探測一種物質(zhì)，使用多種催化劑作為氣敏材料的特性。特點(diǎn)是反應(yīng)靈敏，工作穩(wěn)定，不消耗催化劑，可長時(shí)間運(yùn)行。它的主要缺點(diǎn)是有光線背景，重現(xiàn)性差。

2.4紅外光譜技術(shù)

紅外光譜主要指用紅外光照持續(xù)照射物品時(shí)，有機(jī)分子能吸收特定頻率的紅外輻射，被有機(jī)分子需求的光譜叫做紅外光譜。紅外光譜法是一種利用物質(zhì)對紅外光的吸收效應(yīng)來探測物質(zhì)的方法。在極性分子吸收紅外光譜之后，將引起分子偶極矩的變化，使分子的振動(dòng)能級(jí)由基態(tài)躍進(jìn)激發(fā)態(tài)?？晌盏募t外光的頻率反映了該分子的結(jié)構(gòu)特征，據(jù)此可區(qū)分未知物的化學(xué)結(jié)構(gòu)或基團(tuán);而紅外光吸收的強(qiáng)度與化學(xué)基團(tuán)的含量有關(guān)，據(jù)此可定量檢測化合物的含量，并據(jù)此進(jìn)行純度鑒定。此外，VOCs具有明顯的紅外特征曲線，所以紅外光譜技術(shù)被用來測量VOCs含量，而且FTIR吸收技術(shù)具有分析速度快、準(zhǔn)確、無損傷、無需預(yù)處理等優(yōu)點(diǎn)，在石油、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.5飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)

飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)是一種物理方法，其主要原理是使樣品中各組分在離子源中發(fā)生電離，產(chǎn)生帶正電荷比不同荷質(zhì)比的離子，通過加速電場的作用，形成離子束，進(jìn)入質(zhì)量分析儀。質(zhì)譜儀中，再利用電場和磁場發(fā)生相反速度的色散，分別對它們進(jìn)行聚焦，得到質(zhì)譜圖，從而確定它們的質(zhì)量。

3國內(nèi)常用的檢測方法

國內(nèi)常用的大氣監(jiān)測方法是氣相色譜法和氣相色譜-質(zhì)譜法，這兩種方法都是利用大氣中VOCs含量較低，從而達(dá)到固定的檢測標(biāo)準(zhǔn)，使其測量具備參考價(jià)值，從而在大氣環(huán)境的VOCS成分檢測時(shí)收獲更好的測量結(jié)果。而且這兩種方法都對環(huán)境有著較強(qiáng)的適應(yīng)性，其測量結(jié)果的好壞主要取決于設(shè)備，測試設(shè)備主要包括火焰離子化檢測器（FID）、電子捕獲檢測器（ECD）、玻璃容器與不銹鋼采樣罐，而且不銹鋼采樣罐涉及冷凍預(yù)濃縮與液態(tài)氮，這也造成檢查方法需要的設(shè)備投入較高，資金成本花費(fèi)較大。

結(jié)束語：VOCs的檢測方法已經(jīng)成熟，并被廣泛應(yīng)用，但是各種檢查技術(shù)都存在明顯的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，因此人們在使用時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況來采取適當(dāng)?shù)姆椒?，從而得到精?zhǔn)的測量結(jié)果。此外，VOCs檢測應(yīng)注重以保護(hù)生態(tài)環(huán)境、居民居住環(huán)境為目標(biāo)，在加強(qiáng)控制的前提下，盡量避免誤差，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 譚鑫、袁斌、王超敏、葉晨朔、張沈陽、邵敏. 環(huán)境大氣中半/中等揮發(fā)性有機(jī)物（S/IVOCs）的測量技術(shù)進(jìn)展[J]. 中國環(huán)境科學(xué)，2020，v.40（10）：51-63.

[2] 孫思雨、徐承敏、錢亞玲、吳南翔. 工作場所空氣中揮發(fā)性有機(jī)物采集技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 中國職業(yè)醫(yī)學(xué)，2020，v.47（03）：134-138.

[3] 謝馨、陸曉波、張守斌. 南京市環(huán)境空氣揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測方法比對研究[J]. 中國環(huán)境監(jiān)測，2020，v.36;No.206（04）：16-20.