摘要：揮發(fā)性有機(jī)物是一種普遍存在的有機(jī)污染物,具有較強(qiáng)的刺激性和毒性,對大氣環(huán)境具有較大的影響。大氣中揮發(fā)性有機(jī)物組成復(fù)雜,二次產(chǎn)物多,是空氣中形成光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)。大多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)物來自機(jī)動(dòng)車輛、溶劑揮發(fā)以及工業(yè)排放。本文主要闡述了大氣中揮發(fā)性有機(jī)物的來源及危害,介紹了常用的揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測方法以及相應(yīng)的治理技術(shù),同時(shí)指出了環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機(jī)物需要解決的問題,為大氣環(huán)境質(zhì)量的改善及污染防治提供科學(xué)依據(jù)。
揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs）是指在常溫下，沸點(diǎn)在50～260℃的各種有機(jī)化合物的總稱。揮發(fā)性有機(jī)物包含了各類有機(jī)物，主要成分有非甲烷碳?xì)浠衔铩Ⅺu代烴類、含氧有機(jī)化合物、含氮有機(jī)化合物等[1]。這些物質(zhì)對人體有著巨大的危害，會(huì)造成致癌、致突變、致畸等。隨著我國工業(yè)化發(fā)展加快，空氣污染也越來越嚴(yán)重。研究表明，空氣中的揮發(fā)性有機(jī)物有600 多種，對大氣環(huán)境有著嚴(yán)重的影響。此外，VOCs也是造成PM2.5和O3產(chǎn)生的直接因素之一，成為國內(nèi)外生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者研究的重點(diǎn)之一。
近年來，隨著我國環(huán)保力度的不斷增加，揮發(fā)性有機(jī)物解析研究發(fā)展迅速，人們對不同城市和地區(qū)進(jìn)行了大量的研究。研究表明，不同區(qū)域VOCs種類和組成存在一定差異，但是烷烴、芳香烴、鹵代烴、烯烴、炔烴等在各地普遍存在。到2020 年，中國大氣揮發(fā)性有機(jī)物主要來源為溶劑，工業(yè)源比重上升到24%，機(jī)動(dòng)車尾氣、燃料燃燒將會(huì)下降至11% 和16%。
1 揮發(fā)性有機(jī)物的來源及危害
揮發(fā)性有機(jī)物的熔點(diǎn)低于室溫， 沸點(diǎn)在50～260℃。其來源主要有人為源和天然源，就全球總量而言，天然源排放量要大于人為源。天然源包括植物排放、火山噴發(fā)、森林草原火災(zāi)等，排放量最多的是異戊二烯和單萜烯。人為源可分為固定源、流動(dòng)源和無組織排放源三類，固定源主要是化石燃料燃燒，溶劑釋放、廢棄物燃燒、石油儲(chǔ)存、鋼鐵工業(yè)、金屬冶煉，還有機(jī)動(dòng)車、飛機(jī)等交通工具的排放；無組織源排放包括生物質(zhì)燃燒、汽油以及油漆等揮發(fā)。其中，交通運(yùn)輸是全球最大的揮發(fā)性有機(jī)物排放源，第二是溶劑的使用。
揮發(fā)性有機(jī)物在大氣中含量復(fù)雜，在已經(jīng)確認(rèn)的600多種物質(zhì)中，有20多種為致癌物或致突變物。很多的揮發(fā)性有機(jī)物能夠損壞人體的神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟、肝臟、血液成分和心血管系統(tǒng)，還能夠引起胃腸道紊亂，誘發(fā)免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)及造血系統(tǒng)疾病，造成代謝缺陷。當(dāng)若干種揮發(fā)性有機(jī)物共存于一個(gè)空間內(nèi)時(shí)，其聯(lián)合毒性作用更強(qiáng)。揮發(fā)性有機(jī)物最為普遍的危害主要是對眼睛、鼻子以及咽喉的刺激，能夠引起眼睛刺痛、眨眼頻繁、流淚，鼻炎干燥、刺痛、鼻塞等癥狀。
2 揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測技術(shù)
2.1 氣相色譜法（GC）
氣相色譜法是現(xiàn)代分析技術(shù)中非常重要的技術(shù)手段之一，它具有高靈敏度、高選擇性、分析速度快及應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，尤其對異構(gòu)體和多組分的混合物能夠很好地進(jìn)行定性和定量檢測。在針對揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行檢測時(shí)，氣相色譜通常與氫火焰離子檢測器（FID）、電子捕獲檢測器（ECD）、質(zhì)譜檢測器（MS）和光離子化檢測器（PID）等進(jìn)行聯(lián)用。針對不同的揮發(fā)性有機(jī)物，人們可以選擇不同的聯(lián)用檢測器，增加氣相色譜的功能和監(jiān)測范圍。例如，氫火焰離子檢測器對烴類有機(jī)物具有較高的檢測靈敏度，而電子捕獲檢測器對鹵代烴和烷基硝酸鹽更靈敏。自從1957年研究人員首次實(shí)現(xiàn)了氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用進(jìn)行化學(xué)分析監(jiān)測以來，氣相色譜技術(shù)不斷發(fā)展，日臻完善。同時(shí)，人們不斷將新技術(shù)引入氣相色譜技術(shù)中。氣相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用結(jié)合了混合成分的高效分離能力和純化物的準(zhǔn)確鑒定能力，提高了對復(fù)雜的揮發(fā)性有機(jī)物樣品的檢測能力，避免了氣相色譜定性的局限性。
2.2 高效液相色譜法（HPLC）
高效液相色譜是色譜技術(shù)中一項(xiàng)重要技術(shù)，和氣相色譜不同的是，它以液體為流動(dòng)相，利用高壓輸液系統(tǒng)，把樣品中不同極性的單一溶劑或者不同比例的混合溶劑等流動(dòng)相裝入色譜柱中，在柱中進(jìn)行樣品分離，隨后進(jìn)入檢測器進(jìn)行檢測，從而實(shí)現(xiàn)對樣品的分離和檢測。高效液相色譜法靈敏度高而且選擇性好，對于空氣中的醛酮類化合物以及類似的揮發(fā)性有機(jī)物有著更好的檢測效果。
2.3 在線監(jiān)測大氣VOCs方法
大氣中揮發(fā)性有機(jī)物活性較高，而且在采集和分析過程中存在很多的干擾因素，因此影響了揮發(fā)性有機(jī)物的分析和檢測，導(dǎo)致分析誤差。在線分析技術(shù)避免了樣品采集過程中的一些干擾因素，使檢測結(jié)果更為準(zhǔn)確。其中，質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜是一種應(yīng)用較多的技術(shù)，主要用于檢測痕量揮發(fā)有機(jī)物的分析，檢測速度快、靈敏度高、分析所需時(shí)間短，而且在線采樣無需濃縮，保證結(jié)果更為準(zhǔn)確。
質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜主要由離子源、漂流管和離子檢測系統(tǒng)組成。樣品檢測前首先對揮發(fā)性有機(jī)物樣品進(jìn)行離子化，即使用H3O+ 與揮發(fā)性有機(jī)物樣品反應(yīng)，將其分子轉(zhuǎn)換成離子形態(tài)，然后產(chǎn)生的離子進(jìn)入漂流管末端的治理檢測器進(jìn)行檢測。國外一些研究者利用質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜進(jìn)行了大量的研究，有研究者采用質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜檢測伊比利亞半島的大氣VOCs 濃度，其中城市地區(qū)的樣品采用四級(jí)質(zhì)譜檢測器，鄉(xiāng)村地區(qū)的采用飛行時(shí)間質(zhì)譜檢測器進(jìn)行檢測；還有研究者在西班牙巴塞羅那近郊對VOCs 進(jìn)行檢測，研究其日、周和季節(jié)的變化規(guī)律，檢測到的揮發(fā)性有機(jī)物包括甲醛、乙醛、甲醇和異戊二烯等。還有學(xué)者利用質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜對墨西哥灣的深水地平線石油泄漏地區(qū)上空的大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)與氣相色譜聯(lián)用，識(shí)別原油樣品中出現(xiàn)的主要質(zhì)量信號(hào)，均取得了良好的檢測效
