环境中挥发性有机物监测及分析方法
摘要：近些年来，工业、农业、化工业等行业的发展极为迅速，对推动国家经济发展有着巨大的作用。但在发展过程中会产生大量的挥发性有机物，严重威胁着环境和人体健康。本文主要介绍环境监测领域监测分析大气和水体中挥发性有机物的一些方法和手段。
关键词：环境；挥发性有机物；监测；分析方法
中图分类号：X830.2 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）07-0146-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.086
Monitoring and analysis of volatile organic compounds in the environment
Lin Lin
（Longgang District Environmental Monitoring Station， Shenzhen Guangdong 518172，China）
Abstract： In recent years，industry，agriculture，chemical industry and other industries have developed very rapidly，which has a great effect on promoting the development of national economy.However，in the process of development，it will produce a large number of volatile organic compounds，which seriously threaten the environment and human health.This paper mainly introduces some methods and means of monitoring and analyzing volatile organic compounds in the atmosphere and water in the field of environmental monitoring.
Keywords： Environment；Volatile organic compounds；Monitoring；Analytical methods
挥发性有机物在环境中普遍存在且种类众多、成分复杂，此类化合物蒸气压大、水溶性低，因此流动性较大，会对大气、水体、土壤均构成一定的污染。大多数挥发性有机物有异味且有毒，并对人体有“三致效应”；具有光化学活性，会引发城市灰霾、光化学烟雾、臭氧污染等环境问题，对人体乃至整个生态系统危害巨大。挥发性有机物监测分析与控制治理是现代环境保护工作重点之一。
1 环境中挥发性有机物概述
挥发性有机物（简称VOCs）根据世界卫生组织（WHO）定义是指在常温下，沸点50～260℃的各种有机化合物。VOCs是一类有机化合物总称，如果人体长时间摄入这类污染物，会造成致癌、致突变、致畸等危害[1]。从化学结构的角度上分析，VOCs 主要分为非甲烷碳氢化合物（烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃）、卤代烃类、含氧有机化合物（醛、酮、醇、醚等）、含氮有机化合物（胺类、氰类、腈类等）、含硫有机化合物（硫醇、硫醚）等五类。这些物质的来源主要有工业生产，如石油化工、包装印刷、制药工业等；燃料燃烧和交通运输所产生的汽车尾气、工业废气、光化学污染等；工业废水等。大气中存在有600多种VOCs ，具有浓度低、活性强等特点，对大气环境造成严重污染，也是大家最深恶痛决的污染；据统计，水体中所含有的VOCs 已超过2000 种，其中200多种对人体有害；土壤中的VOCs 具有隐蔽性、潜伏性、不可逆性等复杂特征，可在土壤中长期累积，在土壤中滞留或通过挥发扩散等进入空气、水体中，对环境造成极大危害。
2 环境中挥发性有机物监测及分析方法
挥发性有机物对环境以及人体健康构成极大的威胁，因此，应加强对环境中挥发性有机物的监测，在不同环境下的挥发性有机物所采用的检测分析方法也有所不同。在大气VOCs 监测中，主要有《GB11737—1989 居住区大气中苯、甲苯和二甲苯卫生检验标准方法气相色谱法》《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》《HJ 645-2013 环境空气 挥发性卤代烃的测定 活性炭吸附-二硫化碳解吸气相色谱法》等方法；水体中VOCs 监测，主要有《HJ 639-2012 水质 挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱-质谱法》《HJ 686—2014水质挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱法》《HJ 620—2011水质挥发性卤代烃的测定 顶空气相色谱法》等方法；土壤中VOCs 监测，主要有《HJ 605—2011土壤和沉积物挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱一质谱法》和《HJ 642—2013土壤和沉积物挥发性有机物的测定 顶空/气相色谱一质谱法》等方法。
挥发性有机物的检测方法众多，具体应根据实际情况选择适宜的方法，从而提供准确的监测数据。对常规VOCs 分离与检测方法常用的有气相色谱法（GC），该方法具有效率高、速度快、监测范围广、灵敏度高等优点，是分析VOCs 的重要手段之一。检测器通常使用氢火焰离子化检测器（FID）、电子捕获检测器（ECD）、光离子化检测器（PID）和质谱检测器（MSD）。GC/FID，氢火焰离子化检测器（FID）是一种通用型检测器，是气相色谱中最常用的检测器，具有灵敏度高、线性范围宽、稳定性好、响应迅速等优点，被广泛用于挥发性碳氢化合物和许多含碳有机物的检测；GC/MSD，由于质谱具有更高的灵敏度，较强的定性能力以及能够提供相对分子质量与结构信息等优势，改善了气相色谱定性的局限性，现在气相色谱-质谱法（GC/MS）越来越广泛被应用于环境中VOCs 的检测。此外，飞行时间质谱（Time of Flight Mass Spectrometer，TOF/MS）、全二位气相色谱（Comprehensive two-dimensional GC，GCxGC ）[2]、串联质谱（Tandem MS，MS/MS）由于其高灵敏度、快速、准确等优越性，已被应用于环境中VOCs检测，但由于价格昂贵，普通气相色谱法（GC）和气相色谱-质谱法（GC/MS）仍是目前环境中VOCs的主要分析方法[3]。
环境中VOCs浓度很低，比如水体中VOCs浓度通常处于ng/L或ug/L的水平，远低于GC直接进样的仪器检出限，因此，环境中VOCs检测除仪器分析方法的选择外，最重要的还在于对环境样品有效的前处理富集。目前环境中VOCs常见的前处理富集方法有：溶剂解吸法、低温预浓缩-热解吸法、液-液萃取（LLE）、吹扫捕集（P&T;）、静态顶空（SHS）、固相微萃取（SPME）等方法。其中最常用的是溶剂解吸法、P&T;和热脱附 （TD）法。其中吹扫捕集适用于易挥发、非极性的有机物前处理富集。该方法是US EPA Method 502.2推荐方法，适用于不同水源水中VOCs 的前处理富集，与GC/MS联用是目前水体中VOCs检测的首选方法[4]。
3 总结
环境样品中的挥发性有机物其成分极其复杂，不同类型化合物性质各异，对环境中VOCs的监测和分析，应根据硬件条件、操作经验和相关的标准选择前处理以及分析方法，开展分析测试工作，使獲取的监测数据及时、准确、全面地反映环境质量和污染源现状及发展趋势。
参考文献
[1]王丽琴，李博伟，黄宇，何世恒，薛永刚，曹军骥.环境中挥发性有机物监测及分析方法[J].地球环境学报，2016，7（02）：130‐139+182.
[2]王瑛，徐晓斌，毛婷等.大气有机物热脱附-全二维气相色谱-火焰离子化分析方法[J].中国科学（化学）， 2012，42（2）：164-174.
[3]李哲民.环境空气中挥发性有机物的测定方法探讨[J].环境保护与循环经济，2012（7）：54-58.
[4]Chary N S，Fernandez-Alba A R.Determination of volatile organic compounds in drinking and environmental waters[J].Trends in Analytical Chemistry，2012（32）：60-75.
收稿日期：2018-05-02
作者简介：林琳（1981-），女，本科，工程师，研究方向为环境监测分析。
关键词：环境；挥发性有机物；监测；分析方法
中图分类号：X830.2 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）07-0146-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.086
Monitoring and analysis of volatile organic compounds in the environment
Lin Lin
（Longgang District Environmental Monitoring Station， Shenzhen Guangdong 518172，China）
Abstract： In recent years，industry，agriculture，chemical industry and other industries have developed very rapidly，which has a great effect on promoting the development of national economy.However，in the process of development，it will produce a large number of volatile organic compounds，which seriously threaten the environment and human health.This paper mainly introduces some methods and means of monitoring and analyzing volatile organic compounds in the atmosphere and water in the field of environmental monitoring.
Keywords： Environment；Volatile organic compounds；Monitoring；Analytical methods
挥发性有机物在环境中普遍存在且种类众多、成分复杂，此类化合物蒸气压大、水溶性低，因此流动性较大，会对大气、水体、土壤均构成一定的污染。大多数挥发性有机物有异味且有毒，并对人体有“三致效应”；具有光化学活性，会引发城市灰霾、光化学烟雾、臭氧污染等环境问题，对人体乃至整个生态系统危害巨大。挥发性有机物监测分析与控制治理是现代环境保护工作重点之一。
1 环境中挥发性有机物概述
挥发性有机物（简称VOCs）根据世界卫生组织（WHO）定义是指在常温下，沸点50～260℃的各种有机化合物。VOCs是一类有机化合物总称，如果人体长时间摄入这类污染物，会造成致癌、致突变、致畸等危害[1]。从化学结构的角度上分析，VOCs 主要分为非甲烷碳氢化合物（烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃）、卤代烃类、含氧有机化合物（醛、酮、醇、醚等）、含氮有机化合物（胺类、氰类、腈类等）、含硫有机化合物（硫醇、硫醚）等五类。这些物质的来源主要有工业生产，如石油化工、包装印刷、制药工业等；燃料燃烧和交通运输所产生的汽车尾气、工业废气、光化学污染等；工业废水等。大气中存在有600多种VOCs ，具有浓度低、活性强等特点，对大气环境造成严重污染，也是大家最深恶痛决的污染；据统计，水体中所含有的VOCs 已超过2000 种，其中200多种对人体有害；土壤中的VOCs 具有隐蔽性、潜伏性、不可逆性等复杂特征，可在土壤中长期累积，在土壤中滞留或通过挥发扩散等进入空气、水体中，对环境造成极大危害。
2 环境中挥发性有机物监测及分析方法
挥发性有机物对环境以及人体健康构成极大的威胁，因此，应加强对环境中挥发性有机物的监测，在不同环境下的挥发性有机物所采用的检测分析方法也有所不同。在大气VOCs 监测中，主要有《GB11737—1989 居住区大气中苯、甲苯和二甲苯卫生检验标准方法气相色谱法》《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》《HJ 645-2013 环境空气 挥发性卤代烃的测定 活性炭吸附-二硫化碳解吸气相色谱法》等方法；水体中VOCs 监测，主要有《HJ 639-2012 水质 挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱-质谱法》《HJ 686—2014水质挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱法》《HJ 620—2011水质挥发性卤代烃的测定 顶空气相色谱法》等方法；土壤中VOCs 监测，主要有《HJ 605—2011土壤和沉积物挥发性有机物的测定 吹扫捕集/气相色谱一质谱法》和《HJ 642—2013土壤和沉积物挥发性有机物的测定 顶空/气相色谱一质谱法》等方法。
挥发性有机物的检测方法众多，具体应根据实际情况选择适宜的方法，从而提供准确的监测数据。对常规VOCs 分离与检测方法常用的有气相色谱法（GC），该方法具有效率高、速度快、监测范围广、灵敏度高等优点，是分析VOCs 的重要手段之一。检测器通常使用氢火焰离子化检测器（FID）、电子捕获检测器（ECD）、光离子化检测器（PID）和质谱检测器（MSD）。GC/FID，氢火焰离子化检测器（FID）是一种通用型检测器，是气相色谱中最常用的检测器，具有灵敏度高、线性范围宽、稳定性好、响应迅速等优点，被广泛用于挥发性碳氢化合物和许多含碳有机物的检测；GC/MSD，由于质谱具有更高的灵敏度，较强的定性能力以及能够提供相对分子质量与结构信息等优势，改善了气相色谱定性的局限性，现在气相色谱-质谱法（GC/MS）越来越广泛被应用于环境中VOCs 的检测。此外，飞行时间质谱（Time of Flight Mass Spectrometer，TOF/MS）、全二位气相色谱（Comprehensive two-dimensional GC，GCxGC ）[2]、串联质谱（Tandem MS，MS/MS）由于其高灵敏度、快速、准确等优越性，已被应用于环境中VOCs检测，但由于价格昂贵，普通气相色谱法（GC）和气相色谱-质谱法（GC/MS）仍是目前环境中VOCs的主要分析方法[3]。
环境中VOCs浓度很低，比如水体中VOCs浓度通常处于ng/L或ug/L的水平，远低于GC直接进样的仪器检出限，因此，环境中VOCs检测除仪器分析方法的选择外，最重要的还在于对环境样品有效的前处理富集。目前环境中VOCs常见的前处理富集方法有：溶剂解吸法、低温预浓缩-热解吸法、液-液萃取（LLE）、吹扫捕集（P&T;）、静态顶空（SHS）、固相微萃取（SPME）等方法。其中最常用的是溶剂解吸法、P&T;和热脱附 （TD）法。其中吹扫捕集适用于易挥发、非极性的有机物前处理富集。该方法是US EPA Method 502.2推荐方法，适用于不同水源水中VOCs 的前处理富集，与GC/MS联用是目前水体中VOCs检测的首选方法[4]。
3 总结
环境样品中的挥发性有机物其成分极其复杂，不同类型化合物性质各异，对环境中VOCs的监测和分析，应根据硬件条件、操作经验和相关的标准选择前处理以及分析方法，开展分析测试工作，使獲取的监测数据及时、准确、全面地反映环境质量和污染源现状及发展趋势。
参考文献
[1]王丽琴，李博伟，黄宇，何世恒，薛永刚，曹军骥.环境中挥发性有机物监测及分析方法[J].地球环境学报，2016，7（02）：130‐139+182.
[2]王瑛，徐晓斌，毛婷等.大气有机物热脱附-全二维气相色谱-火焰离子化分析方法[J].中国科学（化学）， 2012，42（2）：164-174.
[3]李哲民.环境空气中挥发性有机物的测定方法探讨[J].环境保护与循环经济，2012（7）：54-58.
[4]Chary N S，Fernandez-Alba A R.Determination of volatile organic compounds in drinking and environmental waters[J].Trends in Analytical Chemistry，2012（32）：60-75.
收稿日期：2018-05-02
作者简介：林琳（1981-），女，本科，工程师，研究方向为环境监测分析。
