大氣環境中VOC監測與遷移轉化

隨著生活水平的不竭提高，人類的保存環境發生了巨大的變化，人們對大氣環境的要求也越來越高，大禹的VOC在線監測設備橫空出世。

近年來，大氣環境質量監測，尤其是VOC、SO2和NOX等污染物的監測受到了廣泛的關注。這與人類的保存密切相關。

1  VOC概述  世界衛生組織將VOC定義為一種有機物，全稱是“揮發性有機化合物”。

按照結構種類劃分，VOC分為烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類和其他化合物8種。大氣中存在的VOC有600多種，具有濃度低、活性強等特點。人們的身體健康及生態環境系統的不變性極易受到VOC的影響。美國環保局發布的報告指出，“當苯的含量達到0.3  μg/L時，百萬接觸者患白血病的人數為4～8，并且患病人數隨著苯含量的增大而急劇上升?！笨偟膩碚f，VOC對人體的影響主要表示在誘發急/慢性疾病、構成依賴性、導致NBS和SBS等幾方面。  

對環境的影響主要表現在以下3個方面： ①毒性大，引發癌變； ②在大氣環境中轉化成光學煙霧，阻礙萬物生長； ③部分成分會造成臭氧空洞。

2 VOC監測  在氣相色譜法中加入熱解析這一步驟，就構成了我國常用的VOC監測方法。

該方法的運用不僅便于開發出便利攜帶的專用便攜式氣相色譜儀，還可實現VOC現場監測，解決了樣品監測成本高等問題。一般情況下，VOC監測方法的具體實施步驟是：樣品采集→樣品預處理→儀器分析。

2.1  樣品采集要采集VOC樣品，首先要掌握VOC成分復雜、易揮發和含量低等特性，正確的采樣方法對獲得準確、可靠的測量結果非常重要。在采集樣品時，通常采用吸附采樣法和全量空氣采樣法。

2.1.1  吸附采樣法  吸附采樣法使用固體吸附劑對樣品進行吸附。對吸附劑的拔取要考慮所吸附的化合物的性質，有針對性地進行吸附。吸附劑的共性是吸附容量大，且吸附過程中自身的特性不變。這有助于樣品采集效率的提高。對于VOC吸附劑的拔取還要考慮其特性。VOC吸附劑分為聚合物式和碳吸附式兩種。聚合物式吸附劑常選用Tenax  系列，而碳吸附式吸附劑種類較多，有多孔碳、石墨碳和活性炭等。吸附劑的拔取決定著樣品采集結果。拔取吸附劑時，通常要遵循以下幾個基本原則：①在吸附過程中，吸附劑要有不變的物理特性和化學特性；②盡量使吸附操作簡便；③在吸附劑吸附化合物時，對H2O、SO2的吸附力越弱越好，而對靶化合物的吸附力則越強越好；④吸附劑的容量要大；⑤盡量不改變吸附物的原有體積。  如今，在吸附劑市場中，單一功能的吸附劑往往難以滿足要求，而混合吸附劑的市場需求越來越大，能實現從最初層到最終層的依次吸附?；旌衔絼┑慕馕鰳说哪康呐c單一吸附劑相反。在吸附時，如果按挨次將每一個極性的化合物依次吸附在吸附劑上，則更容易實現解析。

2.1.2  全量空氣采樣法  在采集現場直接采集氣體，處理時先濃縮樣本氣體，提高其密度和濃度，這樣更易于實現其樣本分析。這種方法在中低碳氫化合物和鹵代烴化合物的測定中得到了廣泛的應用。該方法能實現準確、高質量的重現分析，降低因采樣體積和采樣效率帶來的不確定性。采用全量空氣采樣法主要涉及灌裝聚合物袋、玻璃器皿和不銹鋼罐。對比這三者的優、缺點發現，聚合物袋價格低廉，操作簡單，但如果用后處理不妥，易造成環境污染；玻璃器皿體積不大，使用時注意輕拿輕放；不銹鋼罐不易受到陽光透射，可降低氣體樣本受影響的程度，包管實驗的真實性，并且能重復利用。

2.2  PID FID原理VOC分析儀  TVA2020C便攜式VOCs分析儀采用FID檢測器，檢測器使用氫氣和助燃氣產生氫火焰，當有機化合物進入到燃燒火焰時會被離子化。離子化產生的自由電子束通過探測器中的極化電極被直接送到檢測電路中。檢測電路將此電子束作為電流來處理，電流大小取決與探測器中有機揮發物的含量，通過測量電流，可計算出VOCs的濃度。  PID傳感器由紫外燈光源和離子室等主要部門構成，在離子室有正負電極，形成電場，紫外燈產生高能紫外光。氣體分子RH流入測量池（離子室后），吸收紫外光，當紫外光的能力（HV）大于氣體分子的電離電位，氣體分子就會被電離產生負電子和正離子，這些電離的微粒在電極間形成電流，該電流與氣體濃度線性相關，經檢測器處理后，輸出氣體濃度信號。  蘇州申貝儀器有限公司生產的便攜式PID檢測儀和固定在線PID的產品，廣泛應用于：環境空氣監測、泄露監測（LDAR）、水中和土壤中VOCs分析、排放煙道監測、應急監測、垃圾填埋.....

2.3  樣品預處理  樣品的預處理至關重要。傳統的預處理方法主要是蒸餾和提取，操作起來麻煩，并且需要額外添加試劑。最經典的預處理方法當屬溶劑萃取法，但是通常溶劑具有毒性，應注意安全操作。目前，經過改善的預處理方法越來越多，有液上空間法、固相萃取法、臨界流體萃取法等。這些改進方法是近年來迅速發展起來的，是最新、最有效的氣體樣品預處理方法。

3  VOC的遷移轉化 大氣污染物的濃度易受排放源數量、分布情況及周圍地形、地貌、氣象的影響，因此，大氣環境在不竭變化，比如污染物的濃度極易受風速和風向的影響。在大氣環境不竭變化的同時，VOC也在遷移轉化，此安身點研究起來較困難。  當前，對于VOC遷移轉化的研究主要是從大氣轉化物的最終性質入手，通過反推得出轉化的規律和自然環境條件。后者模擬起來困難較大。大氣環境中各種化合物在不竭地發生著化學反應，主要參與成分有氣體氧化劑、氮氧化物和碳氫化合物，生成的O3能促進VOC的遷移轉化。

我國關于VOC遷移轉化的研究仍處于初級階段，需要科研工作者共同努力。 

基于這些基礎研究，大禹開發出了最新的VOC在線監測設備。