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大氣污染物檢測系列 | 淺談VOC的檢測
閱讀：1259 發布時間：2019-4-142017 年北京的冬天，當大家準備好了口罩、空氣凈化器，對霧霾嚴陣以待的時候，卻意外的發現它“爽約”了。這個冬天的北京，空氣有些出乎意料的好。除了天公作美外，更主要的原因是國家“十三五”規劃中的大氣污染防治計劃開始生效了。
大氣中的揮發性有機物（Volatile Organic Compounds，下稱 VOC） 是導致城市灰霾和光化學煙霧的重要前體物。目前我國的大氣污染物防治主要側重于 PM2.5 和臭氧兩個方面。在 PM2.5 受控下降的同時，大氣中臭氧濃度在不斷上升，而作為臭氧前體物的 VOC 是控制臭氧污染的關鍵因素。近日，環保部印發了《2018 年重點地區環境空氣揮發性有機物監測方案》（下稱《方案》），《方案》中對進行監測 VOC 的城市、監測項目、時間頻次等都做了詳細的規定。因此，如何快速、準確的完成大氣中 VOC 的測定，成為大氣污染防治方案的重點內容。
根據世界衛生組織的定義，如果在氣壓 101.32kPa 下，該化合物的沸點在 50-250 ℃，則為揮發性有機物。而環保意義上的定義，揮發性有機物一般指揮發和參加大氣光化學反應從而構成危害的化合物。其主要成分為烴類、鹵代烴類、含氧/氮烴類、低沸點的多環芳烴類等。在環境空氣中，揮發性有機物主要來自燃料燃燒和交通運輸產生的工業廢氣、汽車尾氣、光化學污染等。
目前，國內外對空氣中 VOC 的檢測儀器方法主要為氣相色譜法和氣相色譜-質譜法。檢測方式可分為離線采樣/實驗室檢測和在線采樣檢測兩大類。其中涉及的采樣方式主要為容器捕集法、固體吸附劑采樣法兩大類。吸附劑又分為活性炭、擔體和熱脫附管等幾類。使用吸附劑對空氣樣品富集采樣，具有方法檢出限較低、測定成本低的優點，但存在采樣時間長、吸附劑穿漏、解吸/解析效率低等缺陷。罐采樣/氣相色譜-質譜法，具有采樣簡單、可重復分析、高靈敏度等優點，但購置成本較高，并且采樣時需考慮高濃度樣品造成罐污染，以及環境濕度大時水對樣品中 VOC 的影響。下表列出了環境空氣中 VOC 檢測技術的分類及使用的檢測儀器。
美國 EPA 針對環境空氣中揮發性有機物檢測所涉及的方法主要包括：TO-1 方法采用 Tenax 吸附劑采樣 GC/MS 分析揮發性有機物；TO-2 方法采用碳分子篩吸附劑采樣 GC/MS 分析揮發性有機物。TO-14A 采用罐采樣氣相色譜法（或質譜法）測定環境空氣中揮發性有機物， TO-15 采用罐采樣氣相色譜-質譜法測定環境空氣中揮發性有機物。TO-17 采用吸附熱解析測定環境空氣中揮發性有機物。TO -14 ，TO-15 和 TO-17 是較常用的離線采樣 VOC 檢測方法。在線采樣檢測方法可參考美國《EPA PAMS臭氧前體物》。下表比較了常用 EPA 各標準方法的差異和適用范圍。
我國的環境標準則包括《HJ 759-2015 環境空氣 揮發性有機物的測定 罐采樣 氣相色譜-質譜法》和《HJ 644-2013 環境空氣 揮發性有機物的測定 吸附管采樣-熱脫附 氣相色譜-質譜法》。其中的 HJ-759 是參考 TO-15 于 2015 年修訂的揮發性有機物檢測標準方法，HJ-759 使用罐采樣、冷阱低溫濃縮，GC/MS 進行分析，方法簡單易行，便于推廣。因此 HJ-759 是這次方案中所引用的主要的 VOC 化合物的分析方法，除了部分低碳的 PAMS 不適合測定之外，其余的揮發性化合物均可以參考 HJ-759 用氣相色譜-質譜法測定。