挥发性有机物采样和前处理系统
便携式GC-MS在环境监测系统的应用何咏刘云霞
便携式GC-MS在环境监测系统的应用何咏刘云霞发布时间：2023-05-28T10:46:34.338Z 来源：《中国教工》2023年6期作者：何咏刘云霞[导读] 当今，随着我国经济的加快发展，在环境监测中，通常要对水、气、土壤等环境要素进行挥发性有机物（VOCs）和半挥发性有机物（SVOCs）的定性和定量监测分析。
有机物的检测手段通常是利用固体吸附管（如活性碳吸附管）或者用经特殊处理的不锈钢采集器（如苏马罐）来采集气体样品，然后经样品前处理系统（热脱附系统、溶剂洗脱解吸、固相微萃取、静态顶空、吹扫捕集等）进行样品的分离与富集，通过载气把被测物质送入GC或GC－MS进行定性定量分析。
四川省达州生态环境监测中心站 635000摘要：当今，随着我国经济的加快发展，在环境监测中，通常要对水、气、土壤等环境要素进行挥发性有机物（VOCs）和半挥发性有机物（SVOCs）的定性和定量监测分析。
有机物的检测手段通常是利用固体吸附管（如活性碳吸附管）或者用经特殊处理的不锈钢采集器（如苏马罐）来采集气体样品，然后经样品前处理系统（热脱附系统、溶剂洗脱解吸、固相微萃取、静态顶空、吹扫捕集等）进行样品的分离与富集，通过载气把被测物质送入GC或GC－MS进行定性定量分析。
GC和GC－MS仪器对应用实验室有严格的要求，操作需要专业的技术人员，从样品采集到样品预处理，上机分析到报出结果，整个过程需要几个小时。
便携式GC－MS由于体积小，重量轻，分析速度快、精度高，非常适合于现场挥发性有机物的分析，在国内已被成功用于多起现场环境应急监测工作。
关键词：便携式GC-MS；环境监测系统；应用引言气相色谱法－质谱法联用（GasChromatography-MassSpectrometry，简称“气质联用”，GC－MS）是一种结合气相色谱和质谱的特性，在试样中鉴别不同物质的方法。
GC－MS的使用包括药物检测（主要用于监督药物的滥用）、火灾调查、环境分析、爆炸调查和未知样品的测定等。
吉利车内零部件挥发性有机物和醛酮物资采样测定 方法
Q/JLY J711489-2008车内零部件挥发性有机物和醛酮物质采样测定方法编制： 毛招凤校对： 曹绪军审核： 俞厚升审定： 杨国斌标准： 黄晶晶批准： 何伟浙江吉利汽车研究院有限公司二〇〇八年十二月GEELY 车内零部件挥发性有机物和醛酮物质采样测定方法 Q/JLY J711489-2008前 言车内零部件挥发性有害物质是造成车内空气污染的最主要原因之一。
为了防治车内空气污染，改善车内环境质量，实现对汽车非金属件环保质量的统一控制，确保汽车能够满足国内外汽车环保法规要求，提高汽车品质，为消费者营造一个安全环保的乘车环境，特制定本标准。
本标准是对JLYY-JT9-08《车内非金属材料挥发性有机物和醛酮物质采样测定方法》的修订。
与JLYY-JT9-08相比，主要差异如下：——增加零部件封装规范；——对测量用样件要求进行重新定义；——对TENAX管、DNPH管的采样条件进行重新定义；——对分析设备进行重新定义；——对原有的章节进行重新编排。
本标准由浙江吉利汽车研究院有限公司提出。
本标准由浙江吉利汽车研究院有限公司试验部负责起草。
本标准起草人：毛招凤。
本标准于2008年12月30日发布并实施。
于2008年3月第一次发布；本次修订为第一次。
1 范围本标准规定了车内零部件挥发性有机物和醛酮物质的术语和定义、测试原理、试验设备、测量目标化合物、样件采集、气体捕集、分析方法、质量控制、结果报告等内容。
本标准适用于汽车内饰、行李箱等涉及的零部件及与汽车内室导入流动空气接触的零件。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
HJ/T 400-2007 车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
大气挥发性有机物在线自动监测系统技术参数
大气挥发性有机物在线自动监测系统技术参数一、功能概述用于实时测量环境空气中的VOCs浓度，系统能分析检测醛类、酮类、醇类、酯类、醚类、烯烃类、苯系物类、烷烃类、卤代烃类、含氧环烷烃类、含氮化合物类等物质。
整套设备应包含气体采集单元、质控单元、气源单元、分析单元、数据采集和传输单元以及其他辅助设备等；一次采样同时分析116种以上挥发性有机化合物。
除能实现实时在线直接进样分析外，还需具备以苏码罐采样，离线分析大气中VOCs的功能。
二、工作条件1、工作电源：220V，50Hz；2、工作温度：操作环境-5℃~50℃；3、工作湿度：操作环境0-90％。
三、性能指标1、整体性能指标整套系统符合HJ1010-2018标准方法中样品采集、分析前处理及标样配制等相关的质量保证的有关要求。
能检出180余种空气中VOC 的化合物，分析灵敏度达亚ppb级，分析检出限为0.1ppbv以下，可实现单针进样分析116种以上挥发性有机物。
（如集成设备可分析117种含甲醛且甲醛测定结果可与独立甲醛在线监设备监测结果可比，提供权威比对测试报告，可加分。
）2、浓缩系统*2.1 设备可用于在线直接分析空气中的116种以上挥发性有机物，同时可用于采样罐、采气袋，采样瓶等进样装置的离线分析（离线分析系统必须满足HJ1010-2019标准）；2.2 设备浓缩样品的同时应有效去除气体样品中的H2O、CO2、N2与惰性气体；2.3 能以稳定流速进行采样，每小时累积采样时间应≥30 min，实现一小时全覆盖；2.4 分析周期：24小时全自动采样，分析周期小于等于60min；每天能自动校准所有目标化合物，每个样品能自动插入内标进行校准；2.5 进样体积范围：10-300ml可设定，进样体积精度≤1ml；2.6 进样体积测量方式：EVC电子体积控制或其他等效测量方式，精确定量最小10ml的直接浓缩进样，进样体积10-300ml；2.7 进样方式：在线直接进样、连接苏码罐进样、连接采气袋进样；2.8 重现性：进样量大于50ml时，RSD <3%；*2.9 为避免交叉污染，系统应使用数控阀或等效方式，确保样品位使冷阱与样品完全隔离，浓缩系统最好具备样品预冲洗管路功能，并能测量系统的真实压力，保证精确的进样量；2.10 能通过加压和真空两种方式进行自动检漏，并自动生成检漏报告；*2.11 自动化程度高，标气进口，内标进口，样品进口，空白气进口相互独立，不改变现场气路的情况下，每天可自动运行氮气空白，保证质控标样后的系统洁净度，避免产生交叉污染（须提供至少4路进口的软件截图）；2.12 管线材质：预浓缩系统所有管路和接头须经过惰性化的涂覆处理，以分析硫化物及醛酮类化合物，避免残留（需提供第三方检测机构的惰性测试盖章报告）；2.13 精密度：进样量大于50ml时，通入5nmol/mol的标气，各个组分的精密度≤10%；2.14 检出限：C2-C5碳氢化合物：≤0.1ppb（1-戊烯）、C6-C12碳氢化合物：≤0.1ppb（甲苯）、卤代烃类挥发性有机物：≤0.1ppb（四氯乙烯）、醛酮类挥发性化合物：≤0.2ppb（丙酮）、苯甲醛≤0.2ppb；2.15 温度范围：传输管线、阀温35-150℃；捕集阱和聚焦阱35-220℃，控制精度为1℃;2.16 软件中内置US.EPA 的TO14,TO15，硫化物以及117种挥发性有机的分析方法；*2.17聚焦阱：独立聚焦阱，为降低色谱图的峰宽，以丙酮为例，1ppb 的浓度，进样体积200ml，丙酮TIC色谱图峰宽应小于0.1min（需提供色谱图及聚焦阱证明材料）；2.18 能与各类气相色谱或气相色谱-质谱仪正常联机使用，能与气相色谱或气质联机使用同一台计算机控制且软件相互无冲突，在每次工作前能给气相色谱或气质联机以启动信号且能收到气相色谱或气质的反馈的准备信号，连接GC不占用进样口。
空气中挥发性有机物的分析与检测
空气中挥发性有机物的分析与检测挥发性有机物是指在室温下或轻微加热下，能够转化为气态或蒸汽的有机化合物。
它们通常存在于室内和车内空气中，也存在于各种有机物中，如溶剂、油漆、清洁剂、香水和烟草等。
长期暴露于挥发性有机物可能会对人体造成健康危害，如头疼、眼痛、嗓子痛、呼吸困难、恶心等。
因此，分析和检测空气中的挥发性有机物非常重要。
以下是几种常见的方法：1.气相色谱法气相色谱法是挥发性有机物分析中最常用的方法之一。
它利用气体载气将样品中的有机化合物分离并带到检测器中进行检测。
该方法具有高灵敏度和特异性，可以检测出多种挥发性有机物的种类和含量。
但是，它通常需要高昂的设备和技术，并且对于一些高沸点化合物和大分子化合物，气相色谱法可能不太适用。
2.头空气-吸附剂-热解-气相色谱法头空气-吸附剂-热解-气相色谱法（HS-SPME-GC）是另一种常见的分析方法。
它将样品加热并用头空气冲洗，然后通过吸附剂在热解前吸附化合物并在热解后释放化合物到气相色谱仪中进行检测。
该方法具有高效和可复制性，可以检测出化合物的种类和含量，并且对于一些难以挥发的样品也易于处理。
3.袋式采样袋式采样通常用于现场挥发性有机物的采样。
它一般使用吸附材料填充特制的袋子，然后将袋子密封并送到实验室进行分析。
常见的吸附材料有活性炭、聚合物和硅胶等。
袋式采样具有简单、快捷和高效的优点，并且可以直接采集样品的空气中的挥发性有机物，而不需要任何液态或固态前处理步骤。
4.其他方法除了上述方法外，还有一些其他的方法可用于挥发性有机物的分析和检测。
例如，喷雾质谱法和电离飞行时间-质谱法等。
这些方法通常需要高昂的设备和技术，并且具有极高的分析灵敏度和特异性。
总之，空气中的挥发性有机物对人体健康构成危害，而分析和检测这些物质是关键。
不同的分析方法适用于不同的使用场景，需要根据具体的应用情况来选择。
挥发性有机物采样方法的综合评价
挥发性有机物采样方法的综合评价展先辉;仝东超;邵艳珊;马欣;廉景燕【摘要】采用吸附管采样法、气袋采样法及苏玛罐采样法,对挥发性有机物(VOCs)排放企业的固定排放源和环境进行平行采样.通过比较三种采样方法的VOCs检测结果及结果的相对标准差,得出三种方法的适用范围和方法精密度,并结合方法操作的采样准备、储运条件、分析周期、分析次数、易操作性、便携性及经济性对三种采样方法进行综合评价.得出,苏玛罐采样法具有操作简便、储运方便、精密度高的特点,但其对高浓度VOCs气体存在吸附作用,故推荐用于环境采样.气袋采样法和吸附管采样法具有适用范围广、携带方便、经济性好的特点,并有较高的精密度,在固定源采样中可取得较好的效果.【期刊名称】《天津理工大学学报》【年(卷),期】2015(031)004【总页数】4页(P61-64)【关键词】挥发性有机物;采样方法;适用范围;综合评价【作者】展先辉;仝东超;邵艳珊;马欣;廉景燕【作者单位】天津理工大学化学化工学院,天津300384;天津理工大学化学化工学院,天津300384;天津理工大学化学化工学院,天津300384;天津理工大学化学化工学院,天津300384;天津理工大学化学化工学院,天津300384【正文语种】中文【中图分类】X831挥发性有机物（Volatileorganiccompounds，VOCs）是熔点低于室温而沸点在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称.VOCs化合物多数具有大气化学反应活性，是光化学烟雾的重要前体物[1]；同时可以通过气相物理化学过程形成二次有机气溶胶（SOA），与大气细粒子污染有密切的关系[2-3].另外，VOCs还被证明与人体的皮肤、血液、呼吸器官及神经系统疾病有关[4-6]，因而受到大众的广泛关注.常见的挥发性有机物采样方法有吸附介质采样法和容器采样法，吸附介质采样法通过固体吸附剂的吸附作用完成采样.常见的吸附剂包括：吸附树脂、活性碳、石墨化炭黑和碳分子筛等，因单一吸附剂对挥发性有机物具有选择性[7]，故在研究组分未知的物质时，通常采用多种吸附剂混合的吸附管[8].常用的容器采样法包括：气袋采样法和苏玛罐采样法，气袋普遍使用聚氟乙烯（PVF）材质，这种材质的表面光滑不易吸附，且化学惰性好，适合挥发性有机物气体样品的存储；苏玛罐为内壁经惰性化处理的不锈钢罐，具有样品保存稳定和操作简便的特点.国内相关研究大多采用实验室模拟采样的方法，应用VOCs标准样品对方法进行评价比较[9-12]，取得了一定的研究成果.由于在现场采样特别是固定源采样中，多涉及高温、高湿度及烟道负压的影响，在实验室环境下无法还原.为获取现场采样条件下的真实情况，本研究采用上述三种方法对固定源和环境空气进行现场平行样品采集，并对样品进行检测分析.比较三种采样方法的VOCs检测结果及结果的相对标准差，得出三种方法的适用范围和方法精密度，并结合方法操作的采样准备、储运条件、分析周期、分析次数、易操作性、便携性及经济性对三种采样方法进行综合评价.1.1 样品采集方法采样管采样：提前老化的EPA TO-17组合3吸附管：13 mm CarbopackTMC60/80、25 mm CarbopackTMB 60/80、13 mm CarbosieveTMSⅢ60/80，通过无油采样泵采集样品，固定源采样中由于湿度大需在吸附管前加水分收集装置[13].样品贮存，4℃避光保存，7日内分析.样品通过热脱附装置前处理进入分析单元.气袋采样：采样容积为2 L的聚氟乙烯（PVF）材质的薄膜气袋，配有聚四氟乙烯（PTFE）材质的可开启和关闭接头.通过无油采样泵采集样品，样品贮存于避光保温的容器内，样品前处理通过三级冷阱气体预冷浓缩装置进入分析单元[14].苏玛罐采样：使用罐清洗装置提前清洗并抽真空的采样容积为3.2 L，内壁硅烷化处理的不锈钢罐.限流阀控制等速采样，样品通过三级冷阱气体预冷浓缩装置进入分析单元.其中固定源采样样参照HJ/T 397-2007《固定源废气监测技术规范》[15]及DB12/524-2014《工业企业挥发性有机物排放控制标准》[16]进行点位选择及采样操作.1.2 样品分析方法GC/MS工作条件：VOCs的定量分析参照US EPA TO-15方法，美国HpGC5890Ⅱ/MS 5972A型气质联用仪，色谱柱HP-VOC（60m×0.2mm×1.12μm），柱温：45℃保持2 min，以4℃/min升至120℃，接着以8℃/min升至210℃并保持5 min，载气1.0 mL/ min.传输线温度：250℃，全扫描模式：33～300 amu；离子源：电子能量为70 eV，温度：230℃，四极杆温度：150℃.样品定性通过VOCs混合物标准（所用混合物标准为：TO-14A Calibration Mix）中各有机物的保留时间和谱库中标准质谱图检索来完成；定量则通过峰高校正曲线完成.2.1 厂区环境采样试验采用以上三种采样方法对该VOCs厂区环境空气采样点位进行平行采样，采样频次为三次.结果取3次检测结果的平均值，结果见表1.三种采样方法检出物质数量均为14种，VOCs总浓度分别为：吸附管1.733 mg/m3，气袋1.677 mg/m3，苏玛罐1.456 mg/m3.三种方法检测结果的总浓度相差并不大.且从单个物质的分析结果来看，三种方法的分析结果也表现出一定的相似性.可见，三种方法均适用于厂区环境空气中VOCs物质的样品采集.2.2 固定源采样试验同样采用三种采样方法对VOCs固定排放源采样点位进行平行采样，试验结果取三次检测平均值，实验结果见表2.三种方法均检出15种VOCs物质，VOCs物质总浓度分别为：吸附管36.368 mg/m3，气袋34.167 mg/m3，苏玛罐15.191 mg/m3.可见，从总VOCs浓度来看，吸附管采样法与气袋采样法结果相差不大，而苏玛罐法检测总浓度则明显低于其他两种方法.尤其是从样品中浓度较高的二氯甲烷、苯、甲苯来看，相差更为明显，推断苏玛罐对高浓度的VOCs物质产生了吸附，造成苏玛罐采样法检测结果偏低.2.3 采样方法精确度分别比较在固定源采样点和环境采样点位中三种方法各自的相对标准差，结果见图1.由图1可得，三种方法在环境采样中的标准偏差值高于固定源采样，其中在固定排放源采样中，三种方法均具有较好的精密度，相对标准差均低于3.0%.在环境采样中吸附管和气袋采样法的精密度相当，苏玛罐三次采样检测结果的相对标准差值最小，为7.3%.由此可得，在固定源采样中苏玛罐检测结果偏低，并非受单个样品误差影响.而在环境采样中，苏玛罐采样法的精密度最高.分析其原因，主要为苏玛罐采样操作简单，不需提供外部动力，且气密性及样品储存稳定性好，因此避免了采样泵波动、渗透及样品分解等因素对其结果造成的影响.综合试验结果和现场采样操作，对三种采样方法作进行综合比较，见表3.吸附剂采样技术的优点在于，其适用浓度范围广，不仅适用于长期采样以确定VOCs的平均浓度，且适用于短期采样来确定VOCs的峰值浓度[17].但同时，吸附管采样法由于老化和热脱附耗时，延长了监测周期.现场操作中由于吸附管易发生穿透和吸附效率受湿度影响较大，增加了采样操作的难度.气袋采样由于内壁材质对VOCs物质吸附性弱，采样体积不受VCOs浓度限值.气袋的一次性使用，避免了反复使用而产生的污染，且采集样品可用于多次分析，保证了检测结果的准确性和精确性.气袋法在采样操作中具有气密性好，易携带、易操作、分析周期短的优点，使其适用于大规模的采样.但应注意样品采集完成后，特别是烟气温度高于环境温度时[12]，气袋需迅速放入保温避光容器中储存，直至实验室分析前取出.苏玛罐采样具有操作简单、样品贮存方便、保存时间长、样品可多次分析等优点.但苏玛罐在采集高浓度VOCs气体中存在的吸附影响以及不易清洗，限值了其使用范围.尽管可以通过泵加压技术增大采样体积和用于分析的样品量增加，从而减少污染和吸附损失造成的影响，但同时会增加现场操作的难度.综上所述，在环境低浓度VOCs样品采集中，三种方法均可采用，考虑到现场操作简洁性、易携性、储运方便及较高的精密度，推荐使用苏玛罐采样.由于苏玛罐对高浓度VOCs存在吸附作用，故不适用于固定源VOCs的采样.可根据采样条件，选择使用气袋或吸附管采样法进行样品采集.【相关文献】［1］解鑫，邵敏，刘莹，等.大气挥发性有机物的日变化特征及在臭氧生成中的作用——以广州夏季为例［J］.环境科学学报，2009（1）：54-62.［2］王倩，陈长虹，王红丽，等.上海市秋季大气VOCs对二次有机气溶胶的生成贡献及来源研究［J］.环境科学，2013，34（2）：424-433.［3］谢绍东，田晓雪.挥发性和半挥发性有机物向二次有机气溶胶转化的机制［J］.化学进展，2010，22（4）：727-733.［4］Kimata H.Exposure to road traffic enhances allergic skin wheal responses and increases plasma neuropeptides and neurotrophins in patients with atopiceczema/dermatitis syndrome［J］.International Journal of Hygiene and Environmental Health，2004，207（1）：45-49.［5］Huss-Marp J，Eberlein-Koenig B，Darsow U，et al.Short term exposure to volatile organic compounds enhances atopy patch test reaction［J］.Journal of Allergy and Clinical Immunology，2004，113（S2）：56-57.［6］Phillips M，Gleeson K，Hughes J M B，et al.Volatile organic compounds in breathas markers of lung cancer：a crosssectional study［J］.The Lancet，1999，353（9168）：1930-1933.［7］SunessonA，NilssonC，AnderssonB.Evaluationof adsorbents for sampling and quantitative analysis of microbial volatiles using thermal desorption-gas chromatography ［J］.Journal of Chromatography A，1995，699（1/2）：203-214.［8］沈学优，罗晓璐，朱利中.空气中挥发性有机化合物的研究进展［J］.浙江大学学报：理学版，2001，28（5）：547-556.［9］周泽义，马淑丽，王哲.VOCs标准吸附管制备及性能测试研究［J］.化学分析计量，2012，21（4）：4-6.［10］谭培功，连进军，李先国.挥发性有机物在3种采样装置中的稳定性［J］.分析化学，2006（S1）：187-191.［11］应红梅，朱丽波，徐能斌.空气中挥发性有机物（VOCs）的监测方法研究［J］.中国环境监测，2003，19（4）：24-29.［12］吴迓名，胡敏.挥发性有机物气体污染源监测中直接采样法的评价［J］.中国环境监测，2001（3）：28-30.［13］袁华丽，高松亭，韩朔睽.室内空气中挥发性有机物采样方法进展［J］.环境污染与防治，2002，24（5）：297-299.［14］环境保护部科技标准司.固定污染源排气中挥发性有机物的采样气袋法（征求意见稿）［S］.北京：环境保护部，2009.［15］国家环境保护总局科技标准司.HJ/T397-2007固定源废气监测技术规范［S］.北京：国家环境保护总局，2007.［16］天津市环境保护局.DB12/524-2014工业企业挥发性有机物排放控制标准［S］.天津：天津市环境保护局，2014.［17］徐东群，崔九思.空气中挥发性有机化合物的采样及分析方法进展［J］.中国环境监测，1997（3）：50-52.。
水中挥发性有机物在线监测系统的研发
0 引言挥发性有机物(VOCs)在自然界中是非常复杂的一类污染物，种类繁多，对人类健康、生态环境危害极大。
水中常用到一些消毒副产物，如：氯仿、溴仿、二溴一氯甲烷、二氯一溴甲烷等对人体有致癌、肝肾中毒等毒害作用。
苯系物对人体危害也十分巨大，苯会增加患癌风险、降低血小板、导致贫血；甲苯、乙苯、二甲苯可能损害肝肾、神经系统。
随着我国快速发展的经济环境，新产品、新技术、新资源不断得到开发和利用，生产过程中不可避免地会产生大量污染有机化合物，以各种途径进入到水体环境中，污染水环境。
2013年，兰州市自来水中苯含量超标，引起了当地的高度重视；2015年，天津港爆炸事件等一系列水污染事件。
中国预防医学科学院环境卫生监测所扬州环境中心在2012—2013年对扬州市饮用水水源地部分VOCs 检测研究表明，扬州水源水的卤化物均有检出，且在枯水期偏高[1-2]。
2015年4月水十条发布，我国对水质污染防治已经提升到了国家战略高度。
GB 3838—2002《地表水环境质量标准》总共提出了109项水质指标[3]，其中有机物指标70项，包含挥发性有机物(VOCs)近30项。
近年来，国家政策与社会形势均表现出了对水中VOCs 自动在线监测的迫切需求，HJC-ZY 76—2017《水中VOCs 自动在线监测仪检测作业指导书》[4]依据GB 3838—2002的标准制定了对水中VOCs 自动在线监测仪的认证检测要求，表1列出了VOCs 组分与测定范围[3-5]。
通过调研目前国家水站的VOCs 在线监测仪器设备情况(表2)。
从表中数据可以看出，一方面水中VOCs 仪器的市场占有率非常低，全国地表水环境质量监测网共布设1940个评价、水中挥发性有机物在线监测系统的研发戈燕红，郭隽虹*(广东盈峰科技有限公司，广东 佛山 528322)摘要：研发出了一套水中挥发性有机物(VOCs)在线监测系统，由全自动吹扫捕集进样器与气相色谱仪组成。
系统采用全程伴热降低残留风险；使用VRX 专用色谱柱提升VOCs 色谱分离度与分离效率；FID+ECD 双检测器实现了苯系物与卤代烃的同时分析检测；工控机软件功能全面简洁，方便监测现场的使用；双开门的结构设计使系统便于操作维护。
浅析土壤中挥发性有机物的检测及难点解决
学术论坛425浅析土壤中挥发性有机物的检测及难点解决帅 波，张 杰（浙江交科环境科技有限公司，浙江 杭州 310000）摘要：我国对土壤环境中的VOCs 污染逐渐重视。
本文主要介绍目前几种VOCs 常规检测方法，试图分析土壤中VOCs 检测的技术难点，并提出一些提高VOCs 检测准确度的措施，希望能够对相关人员起到参考价值。
关键词：土壤污染；VOCs 检测；技术难点及解决方案土壤是自然界的重要元素，土壤环境是否安全会对农产品、生态环境甚至人类健康造成严重影响。
在众多污染土壤的因素中挥发性有机物（以下简称VOCs）是影响最大作用最长的一种化学物质。
美国联邦环保署(EPA）将VOCs 定义为，除CO、CO 2、H 2CO 3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外，任何参加大气光化学反应的碳化合物。
世界卫生组织定义挥发性有机物为沸点在50-250℃的化合物，室温下饱和蒸汽压超过133.32Pa，在常温下以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物。
我国《空气和废气监测方法》（第四版）对挥发性污染物定义是沸点在260℃以下的有机物，它们在空气中有较高的蒸气压，容易挥发以气态形式存在于环境空气中。
VOCs 按其化学结构的不同，可以进一步分为八类：烷烃类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他。
2019年6月26日生态环境部印发《重点行业挥发性有机物综合治理方案》，到2020年，建立健全VOCss 污染防治管理体系，重点区域、重点行业VOCs 治理取得明显成效，完成“十三五”规划确定的VOCs 排放量下降10%的目标任务，协同控制温室气体排放，推动环境空气质量持续改善。
在VOCs 污染减排工作中，如何准确的测量和分析污染来源是确保VOCs 污染减排目标的基础。
1 土壤中VOCs 的来源VOCs 的污染不仅包括自然原因，更主要的人为原因，特别是工业领域。
土壤中VOCs 的工业污染源主要包括以下方面：①石油化工生产区域以及加油站：石化生产及加油站形成的含油污水排放以及落地油含有大量的VOCs 和SVOCs（半挥发性有机物），该类物质进入土壤后会导致土壤有机质碳磷氮比例及土壤微生物环境的变化，从而改变土壤物理性质和化学性质，引发土壤微生物群落变化。
《挥发性有机物治理方案》
梅品文草《挥发性有机物治理方案》为贯彻落实《大气污染防治行动计划》，大力推进我市重点行业挥发性有机物（简称VOCS,下同）综合治理，降低VOCS的排放总量, 切实改善环境空气质量，制订本方案。
一、工作思路及目标坚持突出重点、分步推进，注重过程控制与末端治理相结合，分阶段完成全市VOCS污染整治任务，大幅减少重点行业VOCS排放，促进环境空气质量改善。
化工企业通过源头控制、工艺改进、设备泄漏检测与修复（Ider）、生产环节和废水废液废渣系统密闭性改造、罐型和装卸方式改进等措施，表面涂装企业通过改用环境友好型涂料、提高喷涂效率、安装末端废气处理设施等措施，包装卬刷企业通过改用环境友好型油墨、在末端建立密闭废气收集系统、有机溶剂回收利用等措施，全过程控制和减少VOCS排放。
到XX 年底，基木完成化工、表而涂装、包装卬刷等行业VOCS污染治理，企业工艺装备、污染治理水平和环境监管能力大幅提升，重点治理项目全部完成，己建成治理设施稳定运行，稳定达到相关控制标准和要求。
二、重点治理行业重点治理化工、表面涂装、包装卬刷行业。
三、治理标准及要求（一）化工行业产生VOCS污染的企业均应采用密闭化的生产系统，封闭一切不必要的开口，尽可能采用环保型原辅料、生产工艺和装备，从源头控精品文章制VOCS废气的产生和无VOCS治理方案郑州启风环保科技有限公司组织排放。
治理后橡胶制品行业达到《橡胶制品工业污染物排放标准》(gb27632-xx)要求，其它化工企业达到《大气污染物排放标准》(gbl6297-xx)要求。
2.全而推行“泄漏检测与修复(Ider)”。
建立“泄漏检测与修复” 管理体系，细化工作程序、检测方法、检测频率、泄漏浓度限值、修复要求等关键要素，对泵、压缩机、阀门、法兰等易发生泄漏的设备与管线组件，设置编号和标识，定期检测、及时修复，防止或减少跑、冒、滴、漏。
2.加强有组织工艺废气排放控制。
工艺废气应优先考虑生产系统内回收利用，难以回收利用的，应采用催化燃烧、热力焚烧等方式净化处理后达标排放。
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挥发性有机物采样和前处理系统
1.设备用途
主要用于环境空气、应急监测、室内环境气体样品和工业场所空气中VOC的定量采集及处理。
并可作为气相色谱和色质联用系统的前处理装置。
2.工作原理
苏玛罐在实验室被清洗和抽成真空，带到现场后无需电源、动力及辅助设施，即可迅速采样。
环境样品空气拿回实验室经过浓缩仪进行多级浓缩处理，得到目标待测挥发性有机物，自动转移到气相色谱或是气质联用仪中分析。
在分析过程中需要配气装置把高浓度的标准气体稀释为低浓度气体作分析的标准工作曲线。
3.工作条件
3.1工作电源：AC220V±10%，50Hz。
3.2工作温度：－5～50℃
3.3相对湿度：≤90%
4.技术性能与要求
4.1该套设备应能符合HJ759-2015标准方法以及美国环保局（EPA）TO-14和
TO-15中样品采集、分析前处理及标样配制等相关的质量保证的有关要求，可以较好地应用于大气中挥发及半挥发性有机化合物的检测。
4.2可对苏玛罐或气袋采集的空气样品进行浓缩处理和进样的功能；对标准样品
及内标配制、进样、空白样品进样等功能。
空气样品在经过浓缩前处理的过
程中能有效消除空气中CO
2、O
2
、H
2
O、N
2
等的干扰。
4.3在中国市场已有较成熟的用户，河南省环保系统用户不少于4家。
4.4仪器配置
4.4.1预浓缩仪(含四位罐进样口，1台)
4.4.2数字稀释系统（1台）
4.4.3自动清罐仪（1套）
4.4.4真空采样钢罐（3.2L钢罐10个）
4.4.5流量校准器（1台）
4.4.6其它配件
（1）TO14标气、TO15标气补足气及内标气各一瓶。
（2）标气超纯减压阀3个
（3）真空表1个
（4）Silonite®涂覆的采样过滤头10个
（5）积分采样器3个
（6）169L进口液氮罐（带液氮），耐压大于50PSI，带有自释压装置
5.技术参数
5.1．预浓缩仪
5.1.1可用于采样罐、采样袋。
5.1.2可对样品中碳数C
18
（甲烷除外)以下的极性（醛、醇、酯、酮、醚）和非极性、活性硫、氮化合物等挥发性与半挥发性有机物进行预浓缩，并有效
去除气体样品中的H
2O、CO
2
、N
2
与惰性气体。
可以同时分析TO14或TO15
所列的所有化合物。
5.1.3兼容大体积静态顶空分析器，能与真空采样钢罐快速连结。
可以单独使
用也可以与自动进样器连用。
5.1.4能与各类气相色谱或气质联机正常连结使用，控制软件内置美国（EPA）
TO-14和TO-15标准分析方法及硫化物标准分析方法。
用户也可根据应用方便建立合适的分析方法。
5.1.5全新的三级冷阱，第一级为空阱，第二级为Tenax捕集管，第三级为冷冻
聚焦，有效去除空气中CO
2、O
2
、H
2
O、N
2
等的干扰而不损失TO15方法中的
规定的极性化合物，全部参数的设置由计算机控制；方便与气相色谱或气相色谱-质谱仪联机，无需占用进样口。
5.1.6采用电子体积控制(EVC)功能直接测量进样的体积，最少可至10cc，进样
量范围10-1000ml。
5.1.7可在预浓缩主机上，增配定量环模式，使高低浓度进样在同一主机上实现。
5.1.8使用数控阀，阀芯可停留在任意位置，可达到完全阻断样品与浓缩仪内的
管路包括冷阱接触的可能，从而大大减小样品间相互交叉的可能；且所有样品经过的阀均被加热，可大大减少样品污染的可能。
5.1.9所有样品流路及接口必须经过Silonite®涂覆的惰性化处理，以分析硫化
物以及醛酮类化合物。
5.1.10重现性：进样量超过100ml时，重复进样量测定精度不低于±3%。
5.1.11不需连接自动进样器即可实现不低于四个样品的自动进样功能。
5.2数字稀释系统
5.2.1采用负压技术使液体标样气化，可分别在采用罐和玻璃瓶中实现。
5.2.2可利用实验室高纯氮气或氮气钢瓶气，将已知高浓度样品加压精确稀释，
以用于气相色谱标准曲线的制作。
5.2.3数字稀释系统对原始标气单次稀释倍数最大可达100倍，可以通过二次稀
释甚至多次稀释达到所需浓度，无需担心标气的浓度大小。
5.2.4样品的稀释倍数根据罐子的大小，最大稀释倍数可以达到6000倍。
5.2.5具有实时检测罐子浓度功能，确保稀释浓度不变。
5.2.6通过数控阀可随意准确调节稀释标气浓度，方便液体标样气化不同浓度的
配制。
5.3自动清罐仪
5.3.1可以自动清洗1--8个真空采样钢罐，在一个紧凑的炉箱内完成，采样罐
被完全加热。
5.3.2双泵：前级泵为无油分子隔膜泵，高真空泵为分子涡轮泵。
5.3.3可进行加湿清洗。
5.3.4充气/排气多次循环，清洗罐内残存的VOC。
5.3.5系统压力(0-50psi)和真空度(0-2000mttor)。
5.3.6炉箱内的温度在室温-200℃之间可调，以软件控制，以便处理严重污染的
苏码罐,避免残留。
5.3.7具有加湿器，对采样罐进行加湿。
5.3.8全部操作由计算机软件控制,可以方便的设定前级泵和高真空泵的真空
度，以及充气/排气的循环次数，并可实时显示真空状态。
5.4流量较准器
5.4.1通过罐子的压力变化速率来测定采样的流速，系统通过软件可进行自动校
正，只要输入已知校正体积填充所需的时间即可自动完成流速校正，此校正简单且长期稳定可靠，可大大减少维护的费用；
5.4.2可以自动完成对450ml-15L的采样罐校准，不需要手工校准，操作方便、
简单。
5.4.3流量校准器可以根据积分采样器限流阀不同，对积分采样器不同流量进行
精确校准，最小可校准的流量为0.1ml/min.
5.5积分采样器
5.5.1积分采样器可以以一个恒定的流速采集样品到钢罐，检测不同时间长度的
挥发性有机物的平均浓度。
采样罐被超净的机械式流量控制器以接近环
境压力的恒定流速填满。
流量控制器包括流量控制阀，进口线，蓝宝石
限流器，Silonite处理过的不锈钢过滤头，压力表及接头。
5.5.2积分采样器配合6升采样罐可以采集40分钟至7天的平均样，采样过程
中，采样流速保持恒定，不受管内真空度和外界压差变化的影响。
5.5.3选用不同的限流器可以实现十几分钟到1，3,8,24小时，甚至1-2周的采
样周期。
5.6真空采样罐
5.6.1内表面经过熔融硅惰性处理，对VOC无明显吸附,对硫化氢的回收率可以
达到95%。
5.6.2能采集并存储不稳定的硫、氮化合物和极性（醛、醇、酯、酮、醚）非极
性化合物。
5.6.3采样罐采用TOV阀技术,内衬隔离膜片,减小阀中死体积,防止因为用力过
大而损坏滑丝影响气密性。
5.6.4采样罐的容积为3.2L或6L等规格,耐压值﹥240kpa。
6.技术服务
6.1免费进行仪器的安装,调试,及现场培训；
6.2提供全套技术文件，包括中英文安装说明、操作手册，软件使用手册、产品
合格证及产品软件。
6.3仪器整机保修期为验收合格后12个月内，终身维护。