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摘 要：挥发性有机化合物（VOC）对于大气环境以及人体健康都会产生较大的危害。本文对VOC的定义、组成、特点、危害等方面进行了阐述，并对VOC的气相色谱检测方法进行了探讨，希望能够为大气环境中的VOC检测起到一定的参考作用。
关键词：大气环境；VOC；气相色谱法
引言
随着人们生活水平的提高，人们对于大气环境也提出了更高的要求。近年来，大气环境检测成为了人们广泛关注的一个热点，特别是对于常见的VOC、SO2等污染物的检测，对于人类生存环境的改善有着非常重要的意义。
1.VOC简介
挥发性有机化合物（volatile organic compounds，VOC）是造成环境空气污染，对人体健康造成危害的重要因素之一。目前世界上对于VOC尚无统一的定义，根据世界卫生组织（WHO）对VOC的定义，VOC是常温下以蒸气态存在与空气中，常压下沸点50~260℃，室温下饱和蒸气压＞133.32Pa的所有有机物；而我国室内空气质量标准对VOC的定义则是从测定方法角度出发，以Tenax GC或Tenax TA采样，非极性色谱柱分析（极性指数＜10）条件下，保留时间在正己烷和正十六烷之间的所有有机化合物作为VOC的定义。VOC的成分十分复杂，包含着烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、醇、醛、酮、酯等较多种类的物质，各种物质在理化性质和化学结构上存在着较大的差异，但其中大部分物质都具有挥发性、刺激性、易燃性、不溶于水等特点，能够对环境和人体产生危害的化合物占了较大的比例。
VOC的来源十分广泛，自然界本身和人类活动都会产生VOC，但人类活动所产生VOC要占VOC总量的绝大部分。例如：车辆尾气排放、工业生产、燃油燃烧、溶剂的使用以及油漆、涂料、农药、建材、打印机等都会产生一定量的VOC，同时随着人们生活水平的提高，室内装饰材料逐渐多样化，使得住宅所排放的VOC明显上升。当环境中的VOC浓度过高时，就会对人体健康产生较多的不良影响，例如头痛、头昏、咳嗽、呼吸不畅、过敏性反应、恶心呕吐甚至肝中毒、昏迷等急性中毒症状或者嗜睡、身体无力、神经系统受损等慢性中毒症状，对人们的生命健康造成极大的威胁。同时，VOC污染还具有胎儿致畸、增加癌症患病率等危害、其次，部分VOC可以与大气中长期存在并远距离进行传播，造成时间更久、范围更广的影响，主要包括破坏臭氧层、产生光化学烟雾以及影响碳循环等。目前对于VOC污染的防治主要是通过控制污染源，并使用吸附剂、氧化剂等对VOC进行物理、化学脱除。有研究表明，臭氧氧化法相较于化学氧化和光氧化法对于VOC，特别是烷烃和烯烃有着更好的去除效果，去除率可达94~99%。
2.VOC检测分析
2.1相关标准
尽管VOC所含有的物质种类较多，但单一组分的浓度并不高，在空气中的含量通常在10ppbv以下。目前我国现行的VOC检测标准所推荐的环境监控重点化学物质有82种，但能够定性定量的组分种类并不多，导致其无法满足实际的检测需要。
2.2采样方法
VOC的采样方法主要有以下3种：（1）袋采样。即使用采样袋或者采样罐直接采集少量空气进行测定。该方法适用于污染较为严重、VOC浓度较高或者检测方法灵敏的情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆要求采样袋不会与VOC发生化学反应或者吸附作用，且密封性较好。（2）罐采样。即使用清洁、真空的不锈钢罐采集空气。该方法适用于远距离采样和集中分析的情况。通常使用抛光、钝化的球形低碳不锈钢材质的Summa罐进行采集。该方法的样本保存时间较长，但成本较高。（3）吸附剂采样。即采用适当的VOC吸附剂进行空气采样。VOC吸附剂具有吸附量大、吸附可逆、疏水性、稳定性、再生性以及不予VOC发生反应的特点。常见的VOC吸附剂有石墨化炭黑类、碳分子筛类、苯乙烯/二乙烯基苯类、聚二苯醚等。此外，固相微萃取技术也是常用的一项VOC采样技术。
2.3测定方法
目前常用的VOC测定方法主要有气象色谱法（GC）、高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱-质谱联用（GC/MS）、荧光分光光度法以及沫倒入质谱法等，其中GC与GC/MS是使用最多的两种测定方法，其特点如下：（1）气相色谱法。该方法的主要原理是通过利用物质在极性、沸点以及吸附特性等方面的不同来分离混合物，然后进行分析，具有灵敏度高、应用范围广、选择性强、分析时间短等特点，但需要校正样品，多用于多组分混合物的分离和定性定量分析。（2）气相色谱-质谱联用。该技术在VOC对大气化学的影响中应用较为广泛，具有不需要对样本进行预处理、样本响应速度快，对VOC氧化产物具有长时间的独立测定能力、分析结果准确等优势，但相较于GC，其分析过程较为复杂，分析时间较长且成本较高。
3.VOC色谱检测方法
3.1色谱柱装填
在完成了前期的仪器和试剂准备后，开始制备聚邻苯二甲酸二醇酯，首先按照1:1的比例将邻苯二甲酸酐和1,10-癸二醇加入三口烧瓶反应系统中，然后加入甲苯磺酸、甲苯进行110℃加热回流4h，对产物进行水洗以去除甲苯磺酸，干燥后加入甲醇，取下层沉淀再次干燥。
以制备的邻苯二甲酸二醇酯以及PEG-2000、SE-30、DC-710作为固定液，与白色101担体共同组成固定相。将担体过标准筛，洗涤、干燥后称取10g。然后取0.5g固定液，溶于30ml甲苯溶剂，将加热至80℃的担体与固定液置于烧杯中，在红外线等照射下晃动烧杯以使其均匀接触，直至担体完全干燥，无溶剂气味。
将内径2mm、长度6cm的弯曲螺旋形不锈钢管柱使用蒸馏水、稀硝酸、乙醇、甲苯各冲洗3次后，使用细不锈钢丝团成的小球塞入柱管尾端5mm深处，然后连接尾端与循环水式真空泵。使用塑料漏斗连接在柱管另一端，打开真空泵后将固定相倒入漏斗，同时使用3~5mm的木棍对柱管进行敲击，使固定相填充紧密、均匀。固定相填满后去掉真空，继续敲击柱管，使颗粒间的“架桥现象”消失，然后再次抽真空、填充固定相、敲击，直至填满柱管，管口可看到固定相为止。最后拆除漏斗，并使用细不锈钢丝塞入柱口，避免漏出固定相。
色谱柱工作条件：柱温：程序升温，60℃保持1min，然后以10℃/min升至120℃，保持20min；检测器：热导池检测器（TCD）；进样器温度150℃；载气流速：25ml/min。
3.2不同固定相的VOC保留特性
随着色谱柱的温度上升，VOC的保留时间会逐渐缩短，VOC容量因子也随之减小，但根据VOC种类不同，其变化幅度存在差异。通常情况下，烷烃类变化幅度较小，芳香烃变化幅度较大。如果两种物质的分配系数越接近，则进行分离的难度就越大。而根据物质分离所需的温度不同，当达到一定温度时，分离难度就会下降。此外，随着分子碳键的增长和分子量的增大，其色散力也会发生变化，从而延长其保留在色谱柱上的时间。
3.3单一固定相的选择性
在气相色谱分析中，与分离度有关的因素包括选择因子、容量因子、理论塔板数以及动力学因素和热力学因素等。容量因子、理论塔板数以及选择因子的增加都能够使分离度提高，但会延长分析时间，其中容量因子对于分离度的影响有限，而选择因子仅小幅度的增大即可明显提高分离度。因此，提高选择因子的大小是在尽量减少分析时间的基础上实现分离样品组分的最好方法。通常采取的方法有：改变柱温、改变固定相组成等。
结语
综上所述，由于VOC所包含的组分种类非常多，在检测和治理工作上存在着较大的困难。目前常用的气相色谱检查法仍旧有着较大的发展空间，只有实现对VOC进行准确的检测，才能够有效的对VOC污染进行治理，为我国的大气环境和人们的身体健康提供有效的保障。
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论文作者:张万兆
论文发表刊物:《科技新时代》2018年9期
论文发表时间:2018/11/15
标签：色谱论文; 气相论文; 因子论文; 吸附剂论文; 大气环境论文; 甲苯论文; 时间论文; 《科技新时代》2018年9期论文;