环境检测中挥发性有机物质检测技术的应用
关硕
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关硕,. 环境检测中挥发性有机物质检测技术的应用[J]. 中国环境保护,2024.9. DOI:10.12721/ccn.2024.157079.
摘要:
随着工业化和城市化进程的加快,环境污染问题日益严峻,其中挥发性有机物质(Volatile Organic Compounds, VOCs)的排放与污染成为关注焦点。VOCs不仅对人体健康造成危害,还是大气光化学烟雾的重要前体物,对环境和生态系统构成严重威胁。因此,环境检测中挥发性有机物质检测技术的应用至关重要。本文首先探讨了当前常见的挥发性有机物质检测技术,如气相色谱法、高效液相色谱法、质子转移反应质谱检测法和吸附管采样-热脱附法,然后对检测流程和注意事项进行分析,意在为环境检测技术的进一步优化和应用提供参考。
关键词: 环境检测挥发性有机物质检测技术
DOI:10.12721/ccn.2024.157079
基金资助:

一、前言

挥发性有机物质指的是那些在常温条件下容易挥发为气态的有机化学物质,它们的种类非常丰富,总的数量超过了一千。这类化合物主要来自工业生产、生活废弃物的处理和机动车尾气排放的诸多方面。VOCs深刻影响着人体健康及环境质量,其中一些VOCs毒性较大,长时间接触会诱发癌症,危害神经系统、呼吸系统及心血管系统。另外,VOCs也是光化学烟雾中的核心成分,它可以与大气中的氮氧化物进行化学反应,生成二次污染物,这对城市的环境和公众的健康构成了严重的威胁。因此,VOCs的精准检测与有效管控非常关键。

二、挥发性有机物质检测技术在环境检测中的应用

(一)气相色谱法

气相色谱技术,作为挥发性有机物检测中的经典方法之一,因其出色的分离能力、高度的灵敏度和广泛的应用范围,在环境检测领域获得了显著的地位。这项技术利用挥发性有机物在气相和固定相之间的分配系数差异,通过色谱柱实现混合物的有效分离,然后使用检测器(例如,火焰离子化检测器FID、质谱检测器MSD等设备)进行定量测定[1]。气相色谱技术在我国得到了广泛的应用,它经常被用来进行混合物的分离和纯化实验,例如农药残余、化学成分和地质污染的分析,其能够精确地鉴别和量化多种有机污染物的含量,为环境污染源解析、污染控制等工作提供了可靠的数据支持。然其受限于检测对象特性,仅适用于易挥发液体,检测覆盖率约20%,低于LC(液相色谱法)。

(二)高效液相色谱法

尽管高效液相色谱法在非挥发性和半挥发性有机物分析中更为常见,但在特定的环境条件下,利用衍生化等预处理方法,该技术也可以应用于VOCs的测定。它的优点是能处理复杂基质的微量成分,并能分析热不稳定或者不易蒸发的化合物。在进行环境检测时,结合高效液相色谱法和适当的预处理步骤,可以用于分析水中的溶解态VOCs,或者提取和检测大气颗粒物中吸附的有机污染物,从而扩大了VOCs检测的应用范围。以多环芳烃为例,这类化合物由于具有高沸点的特点,如果用气相色谱法测定,往往由于方法自身灵敏度有限,很难获得理想的结果。尽管其检测条件与气相色谱技术相匹配,但实际检测效果却不尽如人意。与其他方法相比,高效液相色谱法因其出色的稳定性,在与荧光检测器配合使用时,展现出了极高的检测灵敏度,这使其特别适合于多环芳烃的检测工作,从而显著增强了检测效果并保证了分析结果准确可靠。

(三)质子转移反应质谱检测法

质子转移反应质谱检测方法是一项新兴的快速在线检测技术,特别适合于大气中微量VOCs的实时监测。这种技术是用质子转移反应使VOCs分子离子化后再用质谱仪对其质量分析定量。质子转移反应质谱技术的一个突出优点是,它在识别离子方面的能力不仅仅局限于核质比的单一方面,而是展示了出色的适应能力。这就意味着即使核质比改变时,此技术仍能准确无误的识别气体成分,这一特点大大拓宽了应用场景,增强了检测过程中的稳健性与可靠性[2]。在环境监测领域,质子转移反应质谱检测方法已逐渐成为大气环境监测站的核心部分,并在城市空气质量监测、工业排放监测以及环境紧急响应等多个方面得到了广泛应用。

(四)吸附管采样-热脱附法

吸附管采样-热脱附法是一种集采样、富集、进样于一体的VOCs检测技术,特别适用于低浓度VOCs的准确检测。该方法利用吸附材料(如活性炭、Tenax等)对空气中的VOCs进行高效捕集,随后通过热脱附装置将吸附的VOCs释放并送入气相色谱或质谱联用仪进行分析。吸附管采样-热脱附法结合了吸附管的高富集能力和GC/MS的高分离、高鉴定能力,能够实现对大气、室内空气及工业废气中低浓度VOCs的精确测定。在环境检测中,该技术广泛应用于污染源调查、环境影响评价及职业健康监测等领域,为环境保护和人体健康提供了有力保障。

三、环境检测中挥发性有机物质检测流程

(一)挥发性有机物采样

在进行环境监测时,对挥发性有机物的取样是最关键且首要的环节。在取样时需要根据目标污染物性质、环境条件以及检测要求等因素来选择适当的取样方法与装置[3]。常见采样方法有直接采样法、吸附管采样法和罐采样法。在取样过程中,需要对取样时间、流量以及环境条件等进行严格把控,以保证所取样样的代表性与准确性。同时在取样过程中要注意避免交叉污染,以确保试样纯净。

(二)样品处理

在挥发性有机物的检测流程中,样品处理被视为核心步骤,其主要目标是消除样品中可能的干扰物,从而增强检测的敏感性和精确度。处理过程可包括试样净化、浓缩和衍生化。例如,在处理空气中的挥发性有机物时,通常会使用吸附管进行吸附,然后通过热脱附的方式来进行净化和浓缩;对于水中的易挥发有机物,它们可能要经历提取、浓缩等多个阶段。另外,对于一些很难直接检测到的化合物需要通过衍生化来提高检测灵敏度。在处理过程中,应严格遵循操作规程,确保处理效果满足检测要求。

四、挥发性有机物检测注意事项

(一)减少误差

在进行挥发性有机物的检测时,降低误差成为确保数据精确性的核心环节。首先,要选择校准后性能平稳的检测装置,以免由于装置精度不够而造成误差。其次,严格把控采样、加工和检测各个环节的操作过程,按照标准方法进行,以降低人为因素带来的误差。另外还要注意控制环境条件,比如温度和湿度,以免环境因素影响检测结果。

(二)提高检测质量

为提高挥发性有机物检测的质量,应不断优化检测流程,采用先进的检测技术和方法。加强检测人员的专业培训,提升其专业素养和操作技能,确保检测过程规范、准确。同时,建立完善的质量管理体系,对检测过程进行全程监控,及时发现并纠正问题。

五、总结

挥发性有机物在生态环境中的存在构成了显著的负面影响,其浓度一旦超出安全标准,便会深刻冲击自然生态的平衡状态,对生态系统的健康构成严重威胁,更直接地,这些有害物质还可能对人体健康造成侵害,对人类的生命安全构成潜在的、不容忽视的风险。因此,亟需将更多的重视与资源投入到挥发性有机物检测技术的研发与应用之中,以增强环境检测领域的效能。同时,必须采取一系列积极且高效的环境保护措施,以遏制这些有害物质的进一步扩散与危害,从而确保生态系统的持续稳定与健康,以及人类社会的长远福祉与安全。

参考文献

[1]徐文哲,朱丽梅,范海莉,等.环境检测中挥发性有机物检测方法的研究[J].化学工程师, 2022, 36(3):28-30.

[2]李鹏.环境检测中挥发性有机物检测方法的合理运用[J].清洗世界, 2023(11):59-61.

[3]王玉芝.探析环境检测中挥发性有机物检测技术的实践应用[J].皮革制作与环保科技, 2022(011):003.

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